Obiettivi formativi
Conoscenze e capacità di comprendere: (I descrittore di Dublino)
Al termine del corso lo studente avrà integrato le proprie conoscenze di
base sui fenomeni naturali che riguardano la trasformazione della
materia; avrà una panoramica completa sulle leggi che regolano la
struttura dell’atomo, delle molecole e dei composti; conoscerà i motivi
teorici che stanno alla base dei bilanci energetici durante le
trasformazioni della materia; saprà come ricavare lavoro elettrico da
processi di trasformazioni di ossidoriduzione.
Competenze: (II Descrittore: Capacità di applicare conoscenza e
comprensione)
Alla fine del percorso di studio lo studente avrà sviluppato la capacità di
capire alcune caratteristiche chimico fisiche delle sostanze, quali stato di
aggregazione e volatilità, durezza e fragilità sulla base delle conoscenze
della loro struttura. Saprà come fare un bilancio di spontaneità dei
processi chimici ed elettrochimici e quantificare la massa e l’energia in
gioco durante tali trasformazioni.
Autonomia di giudizio: (III, IV, V descrittore di Dublino)
Al termine del corso lo studente dovrà possedere gli strumenti per
valutare in maniera critica una trasformazione chimica.
Capacità comunicative: (III, IV, V descrittore di Dublino)
Al termine del corso lo studente dovrebbe aver maturato una sufficiente
proprietà di linguaggio, quanto meno per quanto attiene la terminologia
scientifica specifica dell’insegnamento.
Prerequisiti
E’ utile avere una buona conoscenza della matematica e della fisica di
base. Non è necessario avere informazioni preliminari di chimica in
quanto il corso comincia dai concetti elementari di tale materia.
Contenuti dell'insegnamento
I contenuti del corso riguardano lo studio della composizione della materia, i legami chimici, gli stati di aggregazione, le soluzioni e le miscele colloidali. Lo studio della reattività delle sostanze da un punto di vista termodinamico e cinetico. I principali gruppi funzionali e la reattività delle molecole organiche. Il concetto di pH, i processi ossidoriduttivi.
Programma esteso
LA STRUTTURA DELL’ATOMO.
Cenni sui fondamenti della teoria atomica. La radiazione elettromagnetica. Quantizzazione dell’energia. Modello atomico di Bohr. Protoni, neutroni ed elettroni. Numeri quantici. Orbitali. Configurazione elettronica degli elementi. Principio di Pauli. Regola di Hund. Principio di Aufbau.
LA TAVOLA PERIODICA.
Raggio atomico, energia di ionizzazione, affinità elettronica. Elettronegatività. Metalli, non metalli, semimetalli. Nomenclatura inorganica.
IL LEGAME CHIMICO.
Legame ionico. Legame covalente. Geometria molecolare. Formule di struttura. Espansione della sfera di valenza. Il legame negli idrocarburi alifatici. Metodo VB. Cenni sul metodo LCAO-MO. Forze intermolecolari. Legame a idrogeno.
GLI STATI DI AGGREGAZIONE.
Proprietà dei gas. Equazione dei gas perfetti. Miscele gassose. Cenni di teoria cinetica dei gas. Gas reali. Liquefazione dei gas. Proprietà dei liquidi. Tensione di vapore. Entalpia di vaporizzazione. Diagrammi di fase di sistemi a un componente. Proprietà dei solidi. Tipi di impacchettamento nei cristalli. Cristalli ionici. Cristalli covalenti. Cristalli molecolari. Cristalli metallici e legame metallico. Nomenclatura dei principali composti organici.
LA TERMODINAMICA.
Passaggi di stato. Primo principio della termodinamica. Termochimica. Leggi di Hess. Entalpia normale di formazione. Entalpia di reazione. Combustione. Entropia e secondo principio della termodinamica. Terzo principio ed entropie assolute. Variazioni entropiche nelle reazioni. Spontaneità di una reazione. Energia libera di Gibbs. Costante di equilibrio.
LE SOLUZIONI.
Tipi di soluzioni. Tensione di vapore delle soluzioni. Legge di Raoult e sue deviazioni. Proprietà colligative.
L’EQUILIBRIO CHIMICO.
Equilibri omogenei. Principio di LeChatelier-Brown. Dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura.
GLI ACIDI E LE BASI.
Natura degli acidi e delle basi. Teoria di Broensted-Lowry. Prodotto ionico dell’acqua. pH. Forza degli acidi e delle basi. Acidi poliprotici. Idrolisi. Prodotto di solubilità.
L’ELETTROCHIMICA.
Energia elettrica ed energia chimica. Celle galvaniche. Forza elettromotrice. Potenziali normali di elettrodo. Reazioni di ossido-riduzione. Equazione di Nernst. Corrosione dei metalli. Celle elettrolitiche.
Bibliografia
Testi Consigliati:
B. Laird, Chimica Generale,
McGraw-Hill
ISBN: 978-88-386-6560-8
Ulteriore materiale didattico:
Slides del corso
Metodi didattici
Il corso si articola in una serie di lezioni frontali avvalendosi della
proiezione di slides. Durante le lezioni in aula sono previste sessioni di quiz online interattivi anonimi per favorire lo studente nell'apprendimento della materia. Sono previste ore di esercitazioni facoltative,
avvalendosi dell’aiuto di Professori delle Scuole Superiori, durante le quali
si affrontano esercizi che prevedono problemi e questionari sul
programma svolto. Le slides utilizzate a supporto delle lezioni sono presenti sulla piattaforma Elly.
Sono inoltre disponibili videolezioni registrate che riguardano tutto il programma di esame.
Modalità verifica apprendimento
La verifica della preparazione consiste in una
verifica scritta. Saranno proposte 9 domande, una per ogni argomento del corso. A ogni domanda viene assegnato un punteggio da 0 a 4.
0 = risposta non data o completamente errata.
1 = risposta incompleta o parzialmente errata
2 = risposta sufficiente ma non argomentata
3 = risposta sufficiente e solo in parte argomentata
4 = risposta corretta e completa.
La sommatoria darà il risultato finale. Se la sommatoria è maggiore di 30 il voto finale è 30 e lode
Altre informazioni
E’ vivamente consigliata la frequenza in aula
