CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- SERENA BERARDI
- Crediti formativi
- 9
- Periodo didattico
- Primo Semestre
- SSD
- CHIM/03
Obiettivi formativi
- Il corso si propone di presentare i fondamenti teorici e sperimentali delle Scienze Chimiche. Intende inoltre fornire le nozioni di base necessarie per la comprensione e la descrizione di fenomeni e delle trasformazioni che riguardano atomi e molecole.
Al termine del corso, la studentessa/lo studente sarà in grado di:
* comprendere e prevedere le proprietà fondamentali degli elementi
* riconoscere e classificare una specie chimica
* correlare struttura e proprietà delle molecole
* comprendere il significato qualitativo, quantitativo ed energetico di una equazione chimica
* comprendere i principi di base della reattività chimica
* risolvere problemi semplici di stechiometria
* utilizzare lessico specialistico Prerequisiti
- E’ richiesta la conoscenza pregressa di concetti fondamentali di algebra elementare (equazioni di primo e secondo grado, proprietà delle potenze, notazione esponenziale), di analisi matematica (funzioni ad una variabile, funzioni esponenziali e logaritmiche, rappresentazione su piano cartesiano) e di fisica elementare (proprietà della materia ed unità di misura).
Contenuti del corso
- PRIMA PARTE: Com’è fatta la materia (32 ore)
- Introduzione. Metodo scientifico e richiami di fisica elementare.
- Atomi, molecole e ioni. Struttura atomica e particelle elementari. Numero atomico e numero di massa. Isotopi. Peso atomico. Tavola periodica. Mole e massa molare.
- Classificazione dei composti chimici. Composti ionici e molecolari: Formule e Nomenclatura. Stati di ossidazione.
- Struttura elettronica degli atomi. La radiazione elettromagnetica. Quantizzazione dell’energia. Modello atomico di Bohr. Dualismo onda-particella. Ipotesi di De Broglie. Principio di indeterminazione. Elementi di meccanica quantistica. Probabilità quantistica. Numeri quantici. Orbitali atomici. Spin. Principio di esclusione di Pauli. Configurazione elettronica degli atomi. Proprietà periodiche.
- Legame chimico. Elettroni di valenza e Strutture di Lewis. Cariche formali. Risonanza. Eccezioni alla regola dell’ottetto. Geometria molecolare. Teoria VSEPR. Elettronegatività e polarità di legame. Teoria del legame di valenza (VB). Orbitali ibridi. Legami s e p.
- Stati della materia. Stato gassoso: Gas ideali. Legge di Boyle. Legge di Charles. Ipotesi di Avogadro. Equazione di stato dei gas ideali. Miscele di gas e pressioni parziali. Gas reali. Equazione di Van der Waals. Stato liquido: Forze intermolecolari. Tensione di vapore. Evaporazione. Tensione superficiale. Viscosità. Stato solido: Fusione. Sublimazione. Transizioni di fase. Diagramma di stato. Solidi ionici, molecolari, covalenti e metallici.
- Soluzioni. Processo di dissoluzione e solubilità. Concentrazione. Modi di esprimere la concentrazione. Diluizione. Soluzioni ideali e non ideali. Legge di Henry. Legge di Raoult. Proprietà colligative.
SECONDA PARTE: Come si trasforma la materia (40 ore)
- Reazioni chimiche. Reazioni chimiche ed equazioni chimiche. Tipi di reazioni chimiche. Principio di conservazione della massa. Principio di conservazione della carica. Bilanciamento di una reazione chimica. Calcoli stechiometrici. Reagente limitante. Resa di una reazione chimica. Reazioni di ossido-riduzione e loro bilanciamento.
- Termodinamica e termochimica. Energia. Calore. Lavoro. Conservazione dell’energia. Energia interna. Funzione di stato. Primo principio della termodinamica. Entalpia. Termochimica. Entropia. Spontaneità ed irreversibilità. Secondo principio della termodinamica. Energia libera di Gibbs.
- Equilibrio chimico. Concetto di equilibrio chimico. Costante di equilibrio e quoziente di reazione. Principio di Le Chatelier.
- Equilibri in soluzione acquosa. Acidi e basi. Definizione di Arrhenius. Definizione di Brønsted-Lowry. Prodotto ionico dell’acqua. Acidi e basi forti. pH e pOH. Acidi e basi deboli. Costante di dissociazione acida e basica. Idrolisi salina. Soluzioni tampone. Indicatori. Titolazioni. Acidi poliprotici. Definizione Acido/Base di Lewis. Solubilità dei sali. Prodotto di solubilità. Effetto dello ione comune.
- Elettrochimica. Celle elettrochimiche. Pile. Potenziale elettrochimico. Lavoro elettrico ed energia libera. Equazione di Nernst. Elettrolisi. Leggi di Faraday.
- Cinetica chimica. Reattività e cinetica. Velocità di reazione. Ordine di reazione. Energia di Attivazione. Catalisi. Enzimi. Metodi didattici
- Il corso prevede lezioni teoriche con l'ausilio di diapositive. Verranno inoltre svolte esercitazioni/risoluzioni guidate di problemi numerici al fine di favorire l'apprendimento.
Modalità di verifica dell'apprendimento
- Esame finale scritto e orale.
L'esame scritto consiste di 9 domande/esercizi numerici riguardanti la risoluzione di problemi stechiometrici o l’applicazione di principi teorici. Di questi, 4 quesiti riguardano la Prima Parte del programma e saranno valutati con un punteggio massimo di 2.5 punti ciascuno. I rimanenti 5 quesiti riguardano la Seconda Parte del programma e saranno valutati con un punteggio massimo di 4 punti ciascuno. La durata complessiva dell’esame scritto è di 90 minuti. Durante l’esame è permesso l'uso di tavola periodica, calcolatrice scientifica e di un formulario. L’esame scritto è superato con una votazione pari o superiore a 18/30, di cui almeno 6 punti conseguiti nella Prima Parte e 12 nella Seconda. Un risultato positivo nello scritto resta valido per un anno solare, periodo entro il quale lo studente deve sostenere e superare anche la prova orale.
L’esame orale, a cui si accede solo con uno scritto sufficiente, consiste in una domanda sulla sezione “Legame chimico” e nella discussione degli eventuali errori commessi nella prova scritta. La valutazione della prova orale (che deve essere sufficiente di per sé, con votazione pari o superiore a 18/30) farà media con quella della prova scritta. La votazione massima (30 e lode) verrà attribuita a fronte di un esame svolto perfettamente, sia nella parte scritta che in quella orale.
Nel corso dell’anno solare verranno fissati almeno 6 appelli.
Circa a metà del periodo delle lezioni (inizio novembre 2022), verrà inoltre data la possibilità agli studenti di svolgere una prova parziale scritta (facoltativa) solo sugli argomenti della Prima Parte del corso. Tale prova prevederà lo svolgimento di 4 domande/esercizi numerici, ognuno valutato con un massimo di 2.5 punti, ed avrà la durata di 30 minuti. La prova è superata con un punteggio pari o superiore a 6/10; in tal caso, essa avrà validità fino al 31/07/2023, data entro la quale lo studente/la studentessa deve sostenere e superare anche la seconda prova parziale (riguardante gli argomenti della Seconda Parte del corso), prima di poter accedere alla prova orale. La seconda prova parziale (calendarizzata nel periodo Gennaio-Febbraio 2023, nelle stesse date degli esami scritti totali) prevederà lo svolgimento di 5 domande/esercizi numerici, ognuno valutato con un massimo di 4 punti, ed avrà la durata di 60 minuti. La seconda prova è superata con un punteggio pari o superiore a 12/20 e resta valida per un anno solare, periodo entro il quale lo studente/la studentessa deve sostenere e superare l’esame orale. Può accedere alla seconda prova parziale solo chi ha superato positivamente la prima prova parziale.
Chi non supera entrambe le prove parziali o chi decide di non usufruire di questa possibilità, deve sostenere l’esame scritto per intero, secondo le modalità sopra indicate. Anche durante le prove parziali è permesso l'uso di tavola periodica, calcolatrice scientifica e di un formulario. Testi di riferimento
- "Chimica generale. Principi ed applicazioni moderne" R. H. Petrucci, F. G. Herring, J. D. Madura, C. Bissonnette (PICCIN)
"Chimica" J. R. Townsend, P. M. Treichel, J. C. Kotz (EdiSES)
