63708 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA CON LABORATORIO

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2017/2018

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente possiede conoscenze di base di chimica e del metodo scientifico, impartite tramite esempi significativi ed applicazioni quantitative delle leggi naturali e dei modelli interpretativi. Ha acquisito i principi chimici fondamentali concernenti la struttura dell'atomo, la tavola periodica, le proprietà principali degli elementi chimici, il legame chimico, le molecole e la loro geometria, gli stati di aggregazione della materia. E' in grado di comprendere una reazione chimica nei suoi bilanci di materia ed energia, gli equilibri chimici omogenei ed eterogenei, la spontaneità delle reazioni chimiche e la loro velocità, nonché l'utilizzo dell'energia chimica per produrre lavoro elettrico. Laboratorio di Chimica Generale e Inorganica Al termine del corso lo studente ha acquisito e approfondito i concetti di base della chimica generale attraverso esercitazioni numeriche affiancate da attività sperimentali, allo scopo di sviluppare anche abilità nelle operazioni fondamentali di laboratorio. Lo studente è in grado inoltre di utilizzare il metodo scientifico che, unitamente alle conoscenze acquisite, gli permettere di affrontare i corsi più specialistici successivi.

Programma/Contenuti

 

Prerequisiti

Conoscenza di funzioni elementari: potenze, radici, esponenziali e logaritmi. Soluzione di equazioni algebriche. Conoscenza delle principali grandezze fisiche e delle relazioni che le legano, principali unità di misura

Programma e Contenuti

1- Struttura elementare dell'atomo- Massa atomica- Introduzione al legame chimico- Molecole- Solidi molecolari, covalenti, metallici e ionici- Peso molecolare e peso formula- Mole- Numero di Avogadro- Le reazioni chimiche e la conservazione della massa- Analisi elementare- Nomenclatura – Il calore di reazione e la conservazione dell'energia. 2- Lo stato gassoso- L'equazione di stato dei gas perfetti - La teoria cinetica molecolare - Il significato di pressione e temperatura di un gas- Miscele di gas - Pressioni parziali - Legge di Dalton - Legge di Graham – Gas reali ed equazione di Van der Waals. 3- Equilibrio chimico omogeneo- Definizioni di concentrazioni- Legge di azione di massa- Costanti di equilibrio e loro utilizzo- Gli equilibri eterogenei- Il principio di Le Chatelier-. 4-Equilibri in soluzione- Prodotto ionico dell'acqua- pH- Definizioni di acidi e basi- Soluzioni di acidi e basi forti ed il loro pH- Soluzioni di acidi e basi deboli e pH- Idrolisi dei sali e pH- Soluzioni tampone- Titolazioni. 5- Solubilità dei solidi ionici- Prodotto di solubilità- Effetto dello ione comune– Solubilità e pH. 6- I primi modelli atomici e loro incongruenza con la fisica classica ed i dati sperimentali- L'apparente dualismo particella-onda- Necessità di una meccanica quantistica- Modello atomico di Schroedinger- Numeri quantici- Orbitali- Configurazione elettronica degli atomi- Tavola Periodica- Proprietà atomiche. 7- Il legame chimico: Formule di struttura secondo Lewis– Risonanza- Acidi e basi di Lewis- Geometria molecolare- Teoria VSEPR. 8- Metodo dell'orbitale molecolare- Molecola di idrogeno- OM di molecole biatomiche omonucleari- Ordine di legame- Molecole eteronucleari- Elettronegatività- Momenti dipolari- Molecole poliatomiche- Metodo della Valenza- Orbitali ibridi- Metodo VB e OM misto. 9- Forze intermolecolari e solidi molecolari– Solidi covalenti ed esempi di allotropia e di relazioni struttura-proprietà- Isolanti, semiconduttori e conduttori- Il legame metallico.10- Termochimica e cenni di termodinamica chimica- Entalpia ed energia di legame- Entropia e disordine- Energia libera e spontaneità di una reazione chimica. Energia libera, costante di equilibrio e dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura. 11- Elettrochimica: Energia chimica e lavoro elettrico- Pile e forza elettromotrice- Potenziali standard e scala dei potenziali- Diagrammi di Latimer- Legge di Nernst. 12- Equilibri relativi a cambiamenti di stato- Diagrammi di stato- Proprietà delle soluzioni di soluti volatili- Proprietà colligative delle soluzioni di soluti non-volatili.

Nel corso di laboratorio verranno trattati argomenti quali: La sicurezza nel laboratorio chimico. Unità SI. Errore sperimentale: tipi di errore e trattamento dei dati sperimentali. Nomenclatura: elementi, formule e nomi dei composti inorganici. La mole. Formule minime e formule molecolari. Percentuale degli elementi presenti nei composti. Reazioni chimiche e loro bilanciamento. Numero di ossidazione. Reazioni ponderali tra reagenti e prodotti. Rese. Reagente limitante. Equilibrio chimico in fase gassosa. Concentrazione delle soluzioni: molarità, normalità, molalità, percentuale in massa e in volume. Frazione molare. Equilibrio eterogeneo: prodotto di solubilità. Equilibrio in soluzione: prodotto ionico dell'acqua. Soluzioni di acidi e basi forti e deboli. Il pH. Soluzioni tampone. Curve di titolazione acido-base. Elettrochimica: potenziali standard di riduzione; celle galvaniche e elettrolitiche; legge di Nernst.

Testi/Bibliografia

M. S. Silberberg, CHIMICA - La natura molecolare della materia e delle sue trasformazioni, McGraw-Hill,

R. H. Petrucci, G. G. Herring, J. D. Madura, C. Bissonette CHIMICA GENERALE, Piccin, Padova

D. W. Oxtoby, N. H. Nachtrieb, Chimica Moderna, EDISES, Napoli

Julia Burdge, CHIMICA, Casa Editrice Ambrosiana

K. H. Whitten, R. E. Davis, M. L. Peck, G. G. Stanley, CHIMICA GENERALE, Piccin, Padova.

I. Bertini, C. Luchinat, F. Mani: "Stechiometria", Ambrosiana 5° ed.

P. Michelin Lausarot, G. A. Vaglio: "Stechiometria per la Chimica Generale", Piccin

Metodi didattici

Lezioni in aula integrate da esercitazioni numeriche sugli argomenti svolti ed attività di laboratorio. Il corso di Chimica Generale ed Inorganica è articolato in tre fasi. Nella prima fase viene fornita una rapida descrizione della natura della materia e delle sue trasformazioni allo scopo di introdurre il linguaggio chimico e la nomenclatura e di presentare gli scopi e gli obiettivi del corso. Nella seconda fase viene presentata la fenomenologia ed i metodi per la trattazione quantitativa dei fenomeni. Nella terza fase mira all’interpretazione e comprensione dei fenomeni e delle trasformazioni chimiche trattate nelle precedenti fasi. Il corso è supportato da attività ed esperienze di Laboratorio di Chimica Generale e Inorganica finalizzate a sperimentare e verificare i contenuti delle lezioni e sviluppare competenze nell’uso di tecniche ed operazioni di base nel laboratorio chimico. Le attività di laboratorio richiedono frequenza obbligatoria e ogni studente è tenuto a produrre un proprio “quaderno di laboratorio” in cui sono descritte e discusse le esperienze svolte. Al fine di agevolare l'acquisizione da parte dello studente di un metodo di studio adeguato alle caratteristiche di un corso universitario e facilitare il superamento delle eventuali difficoltà viene inoltre offerta la possibilità di svolgere esercizi in aula in presenza del docente o di un tutor, nominato dalla Scuola di Scienze. Il compito del tutor è di graduare le difficoltà degli esercizi, fornire una traccia risolutiva e chiarire i dubbi che dovessero essere emersi durante lo studio autonomo dello studente.

Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento viene realizzata con una prova finale complessiva suddivisa in una parte scritta e una orale. La prova scritta consiste nella risoluzione di problemi ed esercizi e domande aperte, e viene considerata superata con un punteggio pari o superiore a 18/30. E’ a disposizione degli studenti materiale didattico con esercizi e problemi della stessa tipologia della prova finale e scaricabile dalla rete ( http://campus.unibo.it/ ).
La prova orale si può sostenere solo dopo aver superato quella scritta. La prova orale mira a verificare l’acquisizione delle conoscenze previste secondo quanto dettagliato negli obiettivi del corso e si riterrà superata dalla corretta risposta alla maggioranza dei quesiti formulati. Il superamento anche di quest’ultima porta al voto finale, che è una media dei due punteggi. Contribuiscono al voto finale sia il contenuto del modulo istituzionale che quello di laboratorio, con pari peso.
La prova scritta finale può essere sostituita da tre prove in itinere (sempre con problemi, esercizi e domande aperte), la prima a novembre la seconda a dicembre e la terza fine corso. La media del punteggio ottenuto nelle singole prove costituisce il voto finale scritto.
Per sostenere la prove d'esame previste è necessaria l'iscrizione tramite “Alma esami”, nel rispetto inderogabile delle scadenze indicate.

Strumenti a supporto della didattica

Le lezioni si svolgono con l'ausilio di lavagna e presentazioni PowerPoint. Il materiale didattico proiettato durante le lezioni è reso accessibile in anticipo agli studenti su AMS Campus . Attività di laboratorio sono svolte presso i laboratori didattici e prevedono l'assegnazione di una postazione di lavoro (banco chimico) e dotazione individuale di materiale (vetreria) di laboratorio con cui vanno condotte le attività sperimentali.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Valerio Zanotti

Consulta il sito web di Maria Carmela Iapalucci

Consulta il sito web di Stefano Zacchini