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 sul metodo scientifico, impartite tramite esempi significativi ed applicazioni quantitative delle leggi naturali e dei modelli interpretativi. Ha acquisto i principi chimici fondamentali concernenti la struttura dell’atomo, la tavola periodica, le proprietà principali degli elementi , 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. Lo studente ha inoltre acquisito e approfondito i concetti di base della chimica generale anche attraverso esercitazioni numeriche integrate da opportune attività sperimentali, allo scopo di sviluppare abilità nelle operazioni fondamentali di laboratorio. Lo studente è in grado inoltre di utilizzare il metodo scientifico che, unitamente alle conoscenze acquisite, può permettere di affrontare i corsi 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- 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. 7- Elettrochimica: Energia chimica e lavoro elettrico- Pile e forza elettromotrice- Potenziali standard e scala dei potenziali- Diagrammi di Latimer- Legge di Nernst. 8- Equilibri relativi a cambiamenti di stato- Diagrammi di stato- Proprietà delle soluzioni di soluti volatili- Proprietà colligative delle soluzioni di soluti non-volatili. 9- 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. 10- Il legame chimico: Formule di struttura secondo Lewis– Risonanza- Acidi e basi di Lewis- Geometria molecolare- Teoria VSEPR. 11- 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. 12- Forze intermolecolari e solidi molecolari– Solidi covalenti ed esempi di allotropia e di relazioni struttura-proprietà- Isolanti, semiconduttori e conduttori- Il legame metallico.

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

R.H. Petrucci, F. G. Herring. J. D. Madura, C. Bissonnette, "Chimica Generale - Principi e applicazioni moderne", Piccin Editore, Padova.

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

B. B. Laird, "Chimica Generale", McGraw-Hill

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

R. E. Dickerson, H. B. Gray, G. Haight, "Principi di Chimica", Zanichelli Editore, Bologna

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. 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 si riprendono tutti gli argomenti delle precedenti fasi allo scopo di dotarsi degli strumenti adatti per la loro comprensione ed interpretazione. Il corso è svolto in parallelo con il corso di "Laboratorio di Chimica Generale e Inorganica" e vengono fornite tutte le nozioni necessarie per la piena comprensione delle relative esperienze. Per quanto riguarda in specifico il Corso di Laboratorio, questo comprende lezioni e attività esercitazionali che vengono svolte in aula e in laboratorio. La frequenza alle esperienze di laboratorio è obbligatoria per sostenere l’esame finale. Le prove pratiche vengono riportate da ciascun studente nel proprio quaderno di laboratorio e i risultati sono discussi in aula

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. La prova orale, in cui sarà accertato il livello di approfondimento della materia conseguito dallo studente, si potrà sostenere solo dopo aver superato quella scritta. Il superamento anche di quest’ultima porta al voto finale, che è una media dei due punteggi. Contribuiscono al voto finale in eguale misura (50%/50%) sia il contenuto del modulo istituzionale che quello di laboratorio. La prova scritta finale può essere sostituita da tre prove in itinere (sempre con problemi, esercizi e domande aperte), che verranno effettuate con cadenza mensile, l’ultima delle quali in corrispondenza del termine del 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, lavagna luminosa e videoproiettore. Le 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 di laboratorio (vetreria) con cui vanno condotte le attività sperimentali.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Stefano Stagni

Consulta il sito web di Carla Carfagna