Obiettivi formativi
<p>Fornire le conoscenze necessarie alla comprensione dei principali processi chimici e alla formazione di un background culturale adeguato per proseguire nell'apprendimento delle scienze chimiche.</p>
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Contenuti dell'insegnamento
<p><strong>FONDAMENTI DELLA TEORIA ATOMICA DELLA MATERIA</strong> <br />
Modelli atomici di Thomson e di Rutherford. Protone, neutrone, elettrone. Numero atomico e peso atomico. Isotopi. Radiazione elettromagnetica. Teoria quantistica. Atomo di Bohr. Dualismo onda-particella, relazione di de Broglie. Principio di indeterminazione di Heisenberg. Equazione d’onda di Schroedinger. Orbitali atomici e numeri quantici per l’atomo di idrogeno. Atomi polielettronici. Principio di "aufbau" (principio di Pauli, regola di Hund). Configurazione elettronica degli elementi. Sistema periodico. Principali proprietà periodiche. <br />
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<strong>LEGAME CHIMICO: DALL’ ATOMO ALLA MOLECOLA</strong> <br />
Tipi di legame chimico. Legame ionico. Introduzione al legame covalente. Strutture di Lewis. Elettronegatività, legame covalente omo- ed eteropolare. Legami semplici e legami multipli. Geometria molecolare, teoria VSEPR. Teoria del legame di valenza (principi generali, risonanza, ibridizzazione). L’ibridizzazione nell’atomo di carbonio. Cenni relativi alla teoria dell’orbitale molecolare (molecola dell’ossigeno). Legame metallico. Polarità delle molecole. Interazioni di van der Waals, legame a idrogeno. <br />
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<strong>TERMODINAMICA <br />
</strong>Terminologia. Tipi di trasformazioni. Funzioni di stato. Primo principio. Lavoro e calore. Entalpia. Termochimica. Degradazione dell’energia, disordine. Entropia. Secondo principio. Terzo principio. Energia libera di Gibbs. Condizioni di spontaneità di un processo chimico. <br />
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<strong>EQUILIBRIO CHIMICO</strong> <br />
Reazioni chimiche ed equilibrio. Legge d’azione di massa. Costante di equilibrio. Energia libera di Gibbs e costante di equilibrio. Influenza esterna sull’equilibrio (principio di Le Chatelier). Equilibri eterogenei. Dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura. <br />
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<strong>STATO GASSOSO</strong> <br />
Proprietà dei gas. Gas ideale. Leggi di Boyle e di Charles. Temperatura assoluta. Equazione di stato dei gas ideali. Teoria cinetica molecolare. Velocità molecolari. Gas reali. Liquefazione dei gas. <br />
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<strong>STATO LIQUIDO <br />
</strong>Struttura e proprietà dei liquidi. Tensione superficiale. Evaporazione. Tensione di vapore. Ebollizione, punto di ebollizione. <br />
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<strong>CAMBIAMENTI ED EQUILIBRI DI FASE <br />
</strong>Passaggi di stato. Diagrammi di stato. Diagramma di stato dell’acqua. Regola delle fasi. <br />
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<strong>SOLUZIONI <br />
</strong>Tipi ed esempi. Composizione delle soluzioni, la concentrazione. Forze intermolecolari ed entalpia di soluzione. Soluzioni ideali. Solubilità. Dissoluzione di un sale in acqua. Solvatazione. Tensione di vapore delle soluzioni. Legge di Raoult e relative deviazioni. Innalzamento del punto di ebollizione ed abbassamento del punto di congelamento. Proprietà colligative. Pressione osmotica, osmosi, osmosi inversa. <br />
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<strong>STATO SOLIDO <br />
</strong>Struttura e proprietà dei solidi. Solidi cristallini e solidi amorfi. Reticoli e celle elementari. Simmetria nei cristalli. Sistemi cristallografici. Tipi di impaccamento. Classificazione dei solidi cristallini (metallici, ionici, covalenti, molecolari). Polimorfismo, allotropia. <br />
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<strong>EQUILIBRI IN SOLUZIONE <br />
</strong>Acidi e basi. Teoria di Bronsted-Lowry. Forza degli acidi e delle basi. Costanti di dissociazione. Acidi poliprotici. Relazione tra proprietà acido-basiche e struttura. Acidi e basi di Lewis. Prodotto ionico dell’acqua. pH, indicatori di pH. Idrolisi di un sale. Soluzioni tampone. Anfoliti. Sali poco solubili: prodotto di solubilità, effetto dello ione comune. <br />
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<strong>ELETTROCHIMICA <br />
</strong>Conduttori elettrolitici. Dissociazione elettrolitica. Elettrolisi: processi chimici agli elettrodi. Pile. Potenziali di elettrodo e relative applicazioni. Corrosione metallica. <br />
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<strong>CINETICA CHIMICA <br />
</strong>Velocità di reazione. Fattori che influenzano la velocità di reazione. Legge della velocità. Teorie cinetiche. Effetto della temperatura sulla velocità di reazione, equazione di Arrhenius. Meccanismi di reazione. Catalisi. <br />
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<strong>ELEMENTI DI CHIMICA INORGANICA <br />
</strong>Caratteristiche generali dei gruppi principali. Preparazione e proprietà chimiche dei seguenti elementi e dei loro composti principali: idrogeno, metalli alcalini, metalli alcalino-terrosi, alluminio, carbonio, silicio, stagno, piombo, azoto, fosforo, ossigeno, solfo, alogeni, titanio, cromo, manganese, ferro, rame, argento, zinco, mercurio. <br />
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<strong>STECHIOMETRIA <br />
</strong>Dagli elementi ai composti: tavola periodica, numero di ossidazione, nomenclatura dei composti inorganici; formula minima, molecolare, di struttura. <br />
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La reattività: reazioni di salificazione, reazioni di scambio, reazioni di ossidoriduzione (dismutazioni) in forma molecolare e in forma ionica. <br />
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Calcoli stechiometrici: mole, peso equivalente, reagente in eccesso/difetto, resa di una reazione; esercizi sulle soluzioni.</p>
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Bibliografia
<p>Sono disponibili sul sito web della Facoltà le dispense del corso.<br />
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C.KOTZ, P.TREICHEL, J.TOWNSEND: "Chimica", EdiSES, IV ed., Napoli. R.H.PETRUCCI, W.S.HARWOOD: "Chimica generale",Piccin, Padova. <br />
P.ATKINS, L.JONES: "Principi di chimica",Zanichelli, Bologna. <br />
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