00088 - CHIMICA

Scheda insegnamento

  • Docente Adriana Bigi

  • Crediti formativi 9

  • SSD CHIM/03

  • Modalità di erogazione In presenza (Convenzionale)

  • Lingua di insegnamento Italiano

  • Orario delle lezioni dal 25/09/2017 al 19/12/2017

Anno Accademico 2017/2018

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente conosce i concetti di base della chimica generale e delle proprietà chimiche degli elementi e dei composti, necessarie allo studio dei materiali e dei processi geologici. Lo studente è in grado di: - usare la nomenclatura IUPAC, le unità SI, le espressioni di concentrazione; - descrivere la struttura atomica degli elementi e classificare i composti in base alle diverse tipologie di legame chimico; - effettuare calcoli stechiometrici utilizzando i concetti di mole, di concentrazione, di pH, di solubilità; - applicare i principi generali che regolano l'equilibrio delle reazioni chimiche a sistemi omogenei ed eterogenei, e descrivere le caratteristiche dei differenti stati della materia; - utilizzare la tavola periodica per individuare le caratteristiche e le proprietà dei principali elementi e dei loro composti inorganici.

Programma/Contenuti

Introduzione allo studio della Chimica. Proprietà della materia. Proprietà chimiche e proprietà fisiche. Grandezze chimiche e fisiche fondamentali. Stati di aggregazione. Sostanze pure e miscele. Fasi.

Gli atomi e la teoria atomica. Leggi fondamentali delle combinazioni chimiche. Particelle subatomiche. Isotopi. Abbondanza isotopica. Massa atomica relativa. Costante di Avogadro. Concetto di mole.

Struttura atomica. Dualismo onda-particella; numeri quantici e loro significato, livelli e sottolivelli atomici, regola di Hund e principio di Pauli, configurazioni elettroniche.

Composti chimici e proprietà periodiche. La Tavola Periodica. Dimensioni di atomi e ioni, energia di ionizzazione, affinità elettronica.Composti chimici. Composizione percentuale e formula minima.

Il legame chimico. Introduzione al legame. Caratteristiche delle sostanze in base al tipo di legame. Il legame ionico: energia reticolare, ciclo di Born-Haber, raggi ionici e strutture reticolari. Il legame covalente: la regola dell'ottetto e le strutture di Lewis, legami multipli, delocalizzazione degli elettroni e risonanza, cariche formali, geometria del legame, il modello VSEPR, orbitali ibridi. Eettronegativita' e legame covalente polare. Il legame metallico. Forze intermolecolari: forze di Van der Waals. Il legame a idrogeno.

Nomenclatura. Numero di ossidazione. Regole per determinare il numero di ossidazione. Nomenclatura dei composti inorganici.

Stechiometria. Reazioni ed equazioni chimiche. Bilanciamento delle reazioni. Reazioni in soluzione. Reazioni acido-base. Reazioni di ossido-riduzione. Bilanciamento delle reazioni di ossido-riduzione con il metodo delle semireazioni.  Reazioni di combustione. Titolazioni.

I gas. Lo stato gassoso. Leggi dei gas. L'equazione di stato dei gas ideali. Miscele di gas. Gas ideali. Teoria cinetica. Gas reali. Fenomeni critici.

Termodinamica Chimica. Funzioni di stato. Energia. Calore e lavoro. Primo principio della termodinamica. Calore di reazione e variazione di entalpia. Termochimica: legge di Hess. Entalpie standard di formazione. Il concetto di entropia. Secondo principio della termodinamica. Spontaneità di un processo e variazioni di entropia. Energia libera. Variazione dell'energia libera e criteri di spontaneita'. Energia libera nelle reazioni chimiche.

Cambiamenti di stato nei sistemi ad un componente. Equazione di Clausius-Clapeyron Passaggi di stato. Curve di riscaldamento e raffreddamento. Diagrammi di stato di sostanze pure: curve di equilibrio, punto triplo, punto critico.

Lo stato solido. Proprieta' dei solidi. Strutture cristalline. Impaccamento compatto. Solidi metallici. Solidi ionici. Solidi covalenti. Solidi molecolari. Polimorfismo. Isomorfismo.

Liquidi e soluzioni. Proprietà dei liquidi. Tipi di soluzioni. Concentrazione. Solubilità. Proprietà colligative: legge di Rault; ebullioscopia; crioscopia; osmosi.

Equilibrio chimico. Variazione dell'energia libera di una reazione e costante di equilibrio. Legge di azione di massa. Relazione tra Kp e Kc. Principio di Le Chatelier. Equilibri omogenei. Dissociazione gassosa. Equilibri eterogenei.

Equilibri acido-base. Dissociazione dell'acqua. Scala di pH. Acidi e basi: teoria di Brønsted e Lowry. Forza degli acidi e delle basi. Calcolo del pH di una soluzione acquosa di un acido o una base debole. Acidi ossigenati. Acidi poliprotici. Equilibri di idrolisi. Soluzioni tampone. Indicatori di pH. Titolazioni acido-base.

Equilibri di solubilità. Prodotto di solubilita'. Effetto dello ione comune sugli equilibri di solubilità.

Elettrochimica. Celle chimiche reversibili. Forza elettromotrice delle pile. Potenziali agli elettrodi. Equazione di Nerst. Scala dei potenziali standard di riduzione. Costanti di equilibrio e potenziali standard. Pile a concentrazione. Determinazione del pH con misure di forza elettromotrice. Pile di uso pratico. Elettrolisi: celle elettrolitiche e leggi di Faraday, applicazioni pratiche.

Cinetica chimica. Velocita' di reazione. Ordine di reazione. Reazioni del primo ordine. Costante di velocita'. Energia di attivazione. Equazione di Arrhenius. Relazione tra cinetica ed equilibrio di una reazione. Catalisi.

Elementi di chimica inorganica. Caratteristiche degli elementi in relazione alla loro posizione nella Tavola periodica. Proprietà chimiche di alcuni elementi e composti di particolare rilevanza geologica.

Testi/Bibliografia

Appunti di lezione e dispense fornite dal docente.

Gli argomenti trattati possono essere trovati in  qualunque testo universitario recente di Chimica generale. Ad esempio: L. Palmisano  M. Schiavello Elementi di Chimica EdiSES Napoli

 

Metodi didattici

Il corso si articola in lezioni frontali che saranno tenute con l'ausilio di presentazioni PowerPoint. Saranno inoltre effettuate esercitazioni numeriche in aula utili per la risoluzione di problemi di natura stechiometrica, ed alcune esercitazioni pratiche in laboratorio

Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso l'esame finale, che accerta l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese tramite prova orale. Durante l'esame lo studente può consultare liberamente la Tavola Periodica. La prima domanda della prova orale consiste in un esercizio di stechiometria finalizzato a verificare la conoscenza della nomenclatura dei composti inorganici e del significato della reazione chimica, requisiti indispensabili per il superamento dell'esame. Le successive domande sono indirizzate a verificare il raggiungimento da parte dello studente delle conoscenze di base della chimica generale e delle proprietà chimiche degli elementi e dei composti.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna luminosa, PC, videoproiettore, presentazioni in PowerPoint.; attrezzature didattiche di laboratorio

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Adriana Bigi