Obiettivi formativi
Conoscenze e comprensione: il corso di Chimica si propone di fornire una chiave di lettura chimica per la comprensione dei fenomeni naturali e di introdurre le nozioni fondamentali per lo studio della materia in relazione alla sua composizione, struttura, reattività, proprietà. Particolare risalto é dato allo studio delle relazioni struttura-proprietà. La trattazione teorica é corredata da esempi ed integrata con esercitazioni.
Conoscenze e comprensione applicate: il corso fornisce gli strumenti per interpretare le proprietà dei sistemi chimici e prevederne il comportamento.
Capacità di apprendere: oltre ai principi metodologici, il corso intende fornire il linguaggio di base della disciplina chimica necessario allo studente per leggere e comprendere testi di base ed avanzati sull'argomento.
Capacità di comunicare: lo studente acquisisce il linguaggio tecnico-specialistico funzionale al dialogo con gli specialisti e necessario per esprimere correttamente concetti anche complessi in un linguaggio comprensibile.
Autonomia di giudizio: grande cura viene posta affinchè lo studente risulti in grado di elaborare collegamenti non solo fra tra i diversi argomenti trattati nel corso ma anche con concetti di acquisiti in altre discipline scientifiche in modo da sviluppare una capacità di giudizio autonoma basata su una conoscenza allargata ai vari aspetti della problematica in esame.
Prerequisiti
Nessuna conoscenza specifica di chimica.
Contenuti dell'insegnamento
Il corso di Chimica consiste in una prima parte nella quale vengono definiti i concetti fondamentali necessari per lo studio della materia in relazione alla sua composizione, struttura, proprietà e reattività utilizzando come strumenti concettuali la moderna teoria atomica della materia e le proprietà periodiche degli elementi. La seconda parte è dedicata alla descrizione dei principi che determinano le formazione di interazioni forti (legame ionico e legame covalente) e deboli (interazioni di van der Waals) nella materia. La terza parte del corso è infine incentrata sullo studio delle trasformazioni chimiche con particolare risalto dato all'aspetto termodinamico e cinetico dei processi.
Programma esteso
Fondamenti della teoria atomica della materia. Sostanze, elementi, composti. Massa atomica, molecolare e isotopica. Numero di ossidazione. Nomenclatura chimica inorganica. Mole. Reazioni chimiche. Stechiometria chimica. Struttura atomica della materia. Introduzione alla meccanica quantistica. Modello atomico di Bohr e suoi sviluppi. Orbitali atomici. Configurazione elettronica degli elementi. Tavola periodica e proprietà periodiche degli elementi. Modelli di legame ionico e covalente. Simbolismo di Lewis, formule di struttura. Orbitali ibridi. Metodo VSEPR, previsione della geometria molecolare. Elettronegatività di Pauling. Interazioni intermolecolari deboli. Stato gassoso. Cenni di teoria cinetica dei gas. Proprietà e leggi dei gas ideali e dei gas reali. Velocità delle molecole gassose e temperatura. Distribuzione delle velocità molecolari: legge di Maxwell-Boltzmann. Stato solido. Simmetria dei cristalli. Classi e sistemi cristallografici. Correlazione fra proprietà e struttura dei cristalli ionici, covalenti, molecolari, metallici. Polimorfismo, isomorfismo. Stato liquido. Proprietà dello stato liquido. Tensione di vapore e temperatura. Proprietà e composizione delle soluzioni. Modi di esprimere le concentrazioni. Legge di Raoult e deviazioni. Proprietà collegative. Termochimica e termodinamica chimica. I principi della termodinamica. Energetica dei sistemi chimici. Entalpia, entropia ed energia libera di Gibbs. Equilibrio chimico. Sistemi omogenei. Legge di azione delle masse. Costante d'equilibrio. Sistemi eterogenei. Regola delle fasi. Diagrammi di stato di sistemi a un componente. Equilibri di scambio protonico. Natura degli acidi e delle basi. Correlazione tra struttura e proprietà acido-base. Ionizzazione dell'acqua. pH. Indicatori di pH. Idrolisi. Anfoterismo. Soluzioni tampone. Solubilità dei sali, prodotto di solubilità. Equilibri di scambio elettronico. Celle galvaniche, celle elettrolitiche, accumulatori. Potenziali standard di riduzione. Legge di Nerst. Leggi di Faraday. Applicazioni della serie elettrochimica degli elementi. Cinetica chimica. Velocità di reazione. Ordine delle reazioni. Meccanismi di reazione. Teoria delle collisioni molecolari. Stato di transizione. Reazioni fotochimiche. Catalizzatori e inibitori.
Bibliografia
Kotz, Treichel - Chimica, SES
Malatesta, Cenini - Principi di chimica generale, C.E. Ambrosiana
Atkins, Jones - Chimica Generale, Zanichelli
Zanello, Mangani, Valensin - Le basi della chimica, C.E. Ambrosiana
Manotti-Lanfredi, Tiripicchio - Fondamenti di chimica, C.E. Ambrosiana
Metodi didattici
Lezioni tradizionali ed esercitazioni.
Modalità verifica apprendimento
Le conoscenze acquisite e la capacità di comprensione ed applicazione dei concetti trattati sono verificati attraverso un esame orale inteso a verificare l'acquisità capacità di descrivere con un linguaggio tecnico-scientifico corretto i sistemi chimici e di descriverne le trasformazioni.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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