CHIMICA GENERALE ED INORGANICA I E LABORATORIO A - L

Obiettivi formativi

• MODULO 1

  Il corso si propone di fornire i fondamenti di Chimica Generale e Inorganica quale base culturale indispensabile per la comprensione degli insegnamenti successivi, cui essa è propedeutica. Lo studente, attraverso lo studio della chimica prenderà consapevolezza non soltanto del ruolo fondamentale espletato da questa disciplina in diversi ambiti scientifico-tecnologici, ma anche acquisirà dismestichezza con i principi fondamentali alla base del metodo scientifico.

  Il corso di Chimica Generale fornirà allo studente i primi esempi di reattività chimica, con particolare riferimento ai processi in fase gassosa ed in soluzione acquosa. Si tratterà anche il concetto di equilibrio chimico, sia da un pusto di vista chimico che termodinamico.

  In particolare, il corso è organizzato in modo da fornire una buona conoscenza della chimica di base (inorganica e stechiometria) ed è suddiviso in una parte teorica ed una parte costituita da esercitazioni volte alla soluzione di problemi di chimica (knowledge and understanding).

  Finalità del corso è quella di far acquisire quella capacità di ragionamento necessaria per affrontare lo studio di fenomeni chimici con metodi analitici e numerici (applying knowledge and understanding).

  Obiettivi formativi specifici di questo corso sono:

  conoscere la struttura atomica e saper leggere ed interpretare tutte le informazioni desumibili dalla tavola periodica;
  comprendere i meccanismi di formazione del legame chimico;
  conoscere le interazioni chimiche nei solidi, nei liquidi e comprendere le equazioni stato dei gas;

  conoscere il comportamento delle soluzioni, in termini di bilancio di forze di interazione e loro

  effetto sulle proprietà fisiche delle soluzioni

  conoscere le principali grandezze termodinamiche e cinetiche coinvolte nelle reazioni chimiche;
  valutare le condizioni dell’equilibrio chimico;

  tutte le attività proposte con metodo scientifico e linguaggio appropriato.

  Acquisire capacità di impostare e svolgere correttamente esercizi sulle varie tipologie di reazioni chimiche

  Inoltre, in riferimento ai cosiddetti Descrittori di Dublino, questo corso contribuisce a acquisire le seguenti competenze trasversali:

  Conoscenza e capacità di comprensione:

  Capacità di ragionamento induttivo e deduttivo.
  Capacità di schematizzare una reazione chimica in termini qualitativi e quantitativi. Capacità di impostare un problema utilizzando opportune relazioni fra grandezze chimico- fisiche e di risolverlo con metodi analitici.

  Capacità di applicare conoscenza:

  Capacità di applicare le conoscenze acquisite per la descrizione dei fenomeni chimici utilizzando con rigore il metodo scientifico.
  Capacità di calcolo quantitativo di reagenti e prodotti di reazioni chimiche.

  Autonomia di giudizio:

  Capacità di ragionamento critico.
  Capacità di individuare le soluzioni più adeguate per risolvere problemi chimici. Capacità di individuare le previsioni di una teoria o di un modello.
  Capacità di valutare l'accuratezza necessaria da usare nei calcoli stechiometrici.

  Abilità comunicative:

  Capacità di descrivere in forma orale, con proprietà di linguaggio e rigore terminologico, un argomento scientifico, illustrandone motivazioni e risultati.

• MODULO 2

  Il corso si propone di fornire i fondamenti di Chimica Generale e Inorganica quale base culturale indispensabile per la comprensione degli insegnamenti successivi, cui essa è propedeutica. Lo
  studente, attraverso lo studio della chimica prenderà consapevolezza non soltanto del ruolo fondamentale espletato da questa disciplina in diversi ambiti scientifico-tecnologici, ma acquisirà anche dimestichezza con i principi fondamentali alla base del metodo scientifico. Il corso di Chimica Generale fornirà allo studente i primi esempi di reattività chimica, con particolare riferimento ai processi in fase gassosa ed in soluzione acquosa. Si tratterà anche il concetto di equilibrio chimico, applicato agli equilibri in soluzione acquosa. Saranno fornite le prime nozioni di teoria atomica e di teoria del legame chimico, con particolare attenzione alle geometrie molecolari.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

• MODULO 1

  Lezioni frontali, esercitazioni in aula

• MODULO 2

  Lezioni frontali, esercitazioni in aula, laboratorio

Prerequisiti richiesti

• MODULO 1

  Matematica di base, fisica di base, chimica di base.

• MODULO 2

  Matematica di base, fisica di base, chimica di base.

Frequenza lezioni

• MODULO 1

  La frequenza è un requisito necessario per il superamento e dell’esame finale.

• MODULO 2

  La frequenza è un requisito necessario per il superamento e dell’esame finale.
  E' ammessa una sola assenza in laboratorio.

  Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Contenuti del corso

• MODULO 1

  COMPOSIZIONE DELLA MATERIA: molecole e composti molecolari, ioni e composti chimici, nomenclatura chimica, peso atomico e peso molecolare.
  STRUTTURA DELL'ATOMO: Natura della luce, atomo di Bohr e spettri dell’atomo di idrogeno, limiti dell’atomo di Bohr, onde e particelle, la struttura dell’atomo di idrogeno, la stuttura degli atomi polielettronici, energia degli orbitali, principio dell’Aufbau, sistema periodico degli elementi, proprietà periodiche: raggi atomici e ionici, energia di ionizzazione, affinità elettronica.

  REAZIONI CHIMICHE: Equazioni chimiche, bilanciamento di reazioni semplici, numero di ossidazione e reazioni redox, significato quantitativo delle reazioni chimiche. STECHIOMETRIA: Il concetto di mole ed il concetto di equivalente, calcoli stechiometrici: rapporti quantitativi nelle reazioni chimiche , Reagente limitante

  TERMODINAMICA: Calore, Calorimetria, Lavoro, Prima legge della termodinamica, Legge di Hess e determinazione indiretta delle entalpie di formazione, Entropia, Seconda Legge della termodinamica, Energia di Gibbs, Spontaneità delle trasformazioni
  LEGAME CHIMICO: Legame ionico, Legame covalente, Teoria del legame di valenza, Elettronegatività degli atomi e polarità dei legami, Teoria V.S.E.P.R.: geometria molecolare, orbitali ibridi, Risonanza, Legame chimico e formule di struttura dei composti inorganici più comuni, Legame metallico.

  STATO GASSOSO - Caratteristiche generali dello stato gassoso, gas ideali e leggi dei gas ideali, legge delle pressioni e dei volumi parziali, legge della diffusione dei gas - gas reali ed equazione di Van der Waals, significato molecolare della pressione e della temperatura, cenni di teoria cinetica dei gas.

  LO STATO LIQUIDO E LE SOLUZIONI - Caratteristiche dello stato liquido, Interazioni intermolecolari, Processo di dissoluzione e solvatazione dei soluti, Solubilità dei gas, Tensione di Vapore, Le soluzioni, Concentrazione delle soluzioni,Legge di Rault e deviazioni dalla legge di Rault, Proprietà colligative delle soluzioni: abbassamento della tensione di vapore, crioscopia ed ebullioscopia, pressione osmotica, Proprietà colligative di elettroliti.
  CINETICA CHIMICA: Equazione cinetica ed ordine di reazione, Molecolarità di reazione, Energia di attivazione ed Equazione di Arrhenius, Fattori che influenzano la velocità di reazione, Catalizzatori omogenei ed eterogenei
  EQUILIBRIO CHIMICO: Aspetti cinetici e termodinamici, La costante di equilibrio, Legge di azione di massa, Fattori che influenzano l'equilibrio, Introduzione agli equilibri ionici in soluzione acquosa

• MODULO 2

  ESERCIZI SU:
  1. ATOMI E MOLECOLE: Peso molecolare, formula minima, percentuali degli elementi
  presenti nei composti
  2. EQUAZIONI CHIMICHE. BILANCIAMENTO E RELAZIONI PONDERALI: Generalità sulle
  equazioni chimiche, bilanciamento delle equazioni chimiche, calcolo del numero di
  ossidazione, bilanciamento redox, equivalenti di acidi, basi, sali, ossidanti, riducenti, rapporti
  ponderali, processi non quantitativi, resa di reazione, reagente limitante
  3. SISTEMI GASSOSI: Definizione di un sistema gassoso, volume, pressione e temperatura,
  leggi dei gas, densità e determinazione della massa molecolare, pressioni e volumi parziali,
  miscele di gas, grado di dissociazione. Calcoli sulle reazioni in fase gassosa.
  4. SOLUZIONI – Calcolo della concentrazione delle soluzioni, miscelazione e diluizione delle
  soluzioni, analisi volumetrica, proprietà colligative delle soluzioni ed effetto della
  dissociazione elettrolitica.
  5. EQUILIBRIO CHIMICO – Equilibrio chimico, costanti di equilibrio e loro utilizzo nel calcolo
  delle concentrazioni delle specie all’equilibrio
  6. TERMODINAMICA - Entalpia, calore specifico, capacità termica, legge di Hess, energia interna, entropia ed energia libera

  
  ESERCITAZIONI DI LABORATORIO I
  Determinazione del volume molare di un Gas
  Precipitazione di un ossido metallico e relativa purificazione
  Ridissoluzione degli ossidi di rame in acidi diluiti e concentrati
  Spettroscopia atomica e saggi alla fiamma
  Titolazioni di acidi monoprotici forti e deboli con indicatori
  Cinetica chimica

Testi di riferimento

• MODULO 1

  R.H. Petrucci, W.S.Harwood, F.G. Herring, CHIMICA GENERALE (Principi e moderne applicazioni), Piccin

  Kotz-Treichel-Townsend (ed edizioni precedenti) - Chimica- EdiSeS M. Speranza-Chimica Generale ed Inorganica-Edi-Ermes
  P. W Atkins, J. Loretta - Chimica Generale - Zanichelli
  M Schiavello, L. Palmisano - Fondamenti di Chimica - EdiSes

  N. J. Tro - Chimica Un approccio molecolare - Zanichelli

  P. Silvestroni- Fondamenti di Chimica- CEA

  M. Speranza-Chimica Generale ed Inorganica-Edi-Ermes

• MODULO 2

  P. Michelin Lausarot, G.A. Vaglio, STECHIOMETRIA, Piccin
  

Programmazione del corso

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

• MODULO 1

  La prova finale consiste in un esame scritto (il giorno dell’esame è quello indicato sul calandario ufficiale), basato su esercizi analoghi a quelli affrontati in aula durante il corso, ed in un colloquio orale (data e luogo saranno indicate dal docente) basato su tutti gli argmomenti del programma e sulle esperienze di laboratorio.

  La prova d’esame tende ad accertare il livello di conoscenza complessiva acquisita dal candidato, la sua capacità di affrontare criticamente gli argomenti studiati e di mettere in relazione le varie parti del programma. L’esame consiste in una prova scritta ed un esame orale. La prova scritta consiste nella risoluzione di semplici problemi di stechiometria inerenti la nomenclatura, le reazioni chimiche, le trasformazioni dei gas e lo studio dei fenomeni chimici in soluzione acquosa, la termochimica. Tale prova tende a verificare il possesso delle nozioni di base della disciplina. Si intenderà superata la prova scritta se lo studente avrà risolto esattamente più di metà degli esercizi assegnati. Gli studenti durante l'esame scritto potranno usare la tavola periodica e la calcolatrice, ma non telefoni-cellulari.

  Il superamento dello scritto è condizione necessaria, ma non sufficiente al superamento dell' esame finale.

  La prova orale consisterà in domande relative alle varie parti del programma per accertare il livello di conoscenza complessiva acquisita dal candidato.
  Criteri per l’attribuzione del voto finale:
  Alla formulazione del voto finale concorreranno in egual misura la padronanza mostrata nelle argomentazioni qualitative e quantitative, la visione critica degli argomenti affrontati durante il corso e la capacità di mettere in correlazione le varie parti del programma.

• MODULO 2

  La prova finale consiste in un esame scritto (il giorno dell’esame è quello indicato sul calandario
  ufficiale) , basato su esercizi analoghi a quelli affrontati in aula durante il corso, ed in un colloquio
  orale (data e luogo saranno indicate dal docente).

  La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

• MODULO 1

  l docente, durante il corso, affronta svariate tipologie di problemi che saranno oggetto del compito scritto. Esercizi e compiti d'esame (anni precedenti) saranno divulgati su studium. Tutti gli argomenti dell’insegnamento sono possibili domande d’esame (es. Nomenclatura, Strutture di Lewis di molecole modello: diagrammi di energia, geometria molecolare secondo VSEPR e ibridizzazione atomo centrale, Calcoli stechiometrici, Proprietà colligative, Equilibri chimici, Calcolo pH in soluzioni saline e tampone: reattività acido-base, Bilanciamento reazioni redox, La tavola periodica, Configurazione elettronica degli elementi, legame chimico, orbitali ibridi)

• MODULO 2

  Tutti gli argomenti trattati sono considerati irrinunciabili per il superamento dell’esame.
  Anche le esperienze di laboratorio effettuate potranno essere oggetto d’interrogazione
  durante l’esame.
  Per ogni esperienza di laboratorio lo studente presenterà una relazione dettagliata che
  sarà verificata dal docente.