Obiettivi formativi
Conoscenze: il Corso di Chimica Generale ed Inorganica ha lo scopo di fornire i concetti fondamentali indispensabili per intraprendere lo studio della Chimica. Particolare risalto é dato a tre aspetti della chimica moderna, cioé quello strutturale, quello energetico e quello cinetico cui sono riconducibili tutti i problemi chimici. La trattazione teorica dei concetti fondamentali é seguita da esempi.
Capacità di comprensione: viene curata l'acquisizione di un linguaggio formalmente corretto, viene stimolata la capacità di esprimere i contenuti in modo chiaro e lineare, vengono sottolineati i collegamenti tra le diverse parti del corso.
Applicazione delle conoscenze: il corso fornisce gli strumenti per affrontare i concetti di base della chimica generale ed elaborarli mediante un linguaggio formalmente corretto, esprimendo i contenuti in modo chiaro e lineare, formulando di collegamenti tra le diverse parti del corso.
Il Corso di Laboratorio di Chimica Generale ed Inorganica ha lo scopo di fornire i concetti di base e di illustrare le tecniche sperimentali fondamentali necessarie per lo studio della Chimica. In particolare, verrà dato risalto a due aspetti fondamentali della chimica di base: l'aspetto numerico/stechiometrico (calcoli fondamentali, utilizzo corretto di formule, utilizzo di programmi per il trattamento numerico del dato sperimentale) e l'aspetto pratico/sperimentale (partecipazione attiva alle esercitazioni di laboratorio, utilizzo delle attrezzature di base del laboratorio chimico).
Applicazione delle conoscenze, ed acquisizione delle competenze:
Durante il corso verrà curato e stimolato lo studio della chimica secondo gli approcci qui descritti, allo scopo di fornire agli student sia i concetti, che i metodi per poterli applicare a problemi reali (competenze)
- Utilizzo critico del materiale didattico, interazione col docente
- Utilizzo del linguaggio corretto, capacità di acquisire e utilizzare un appropriato linguaggio tecnico e scientifico
- Capacità di valutazione critica del proprio apprendimento, interazione con gli altri studenti
- Capacità di acquisire autonomia nella pianificazione e nella conduzione delle attività di laboratorio
Prerequisiti
Nessuno
Contenuti dell'insegnamento
CHIMICA GENERALE E INORGANICA:
1 Fondamenti della teoria atomica e molecolare
2 Struttura dell`atomo
3 Legame chimico
4 Nomenclatura
5 Stati di aggregazione della materia: gas, liquidi, solidi
6 Soluzioni
7 Termodinamica chimica
8 Equilibrio chimico
9 Equilibri ionici
10 Cinetica chimica
11 Celle elettrolitiche e celle galvaniche
12 Chimica inorganica
LABORATORIO:
Le prime lezioni tratteranno l’introduzione alla nomenclatura in chimica, le reazioni chimiche, e i principali metodi di calcolo stechiometrico.
Le lezioni della seconda parte del semestre riguarderanno esercizi di tipo numerico su: sistemi gassosi, equilibrio chimico, teoria degli acidi e delle basi.
Saranno inoltre trattate a lezione le spiegazioni riguardanti le attività di laboratorio e le procedure di sicurezza nel laboratorio chimico. Nella seconda parte del semestre verranno svolte attività pratiche nel laboratorio chimico.
Programma esteso
1 Fondamenti della teoria atomica e molecolare
Stati di aggregazione della materia. Nome e simboli degli elementi. Equazioni chimiche. Pesi atomici e pesi molecolari relativi. Scala dei pesi atomici. Mole e numero di Avogadro. Pesi atomici e molecolari assoluti.
2 Struttura dell`atomo
Principi della meccanica quantistica. Atomo di idrogeno. Atomi polielettronici. Proprietà periodiche degli elementi.
3 Legame chimico
Legame ionico. Proprietà dei composti ionici. Legame covalente. Teoria di lewis. Teoria VSEPR. Teoria del legame di valenza (vb) e teoria dell`orbitale molecolare (mo). Orbitali ibridi. Descrizione con il metodo vb dei legami in molecole e ioni poliatomici semplici, sia inorganici che organici. Legame metallico. Legami di van der Waals. Legame di idrogeno.
4 Nomenclatura dei composti.
Le reazioni chimiche. Numero di ossidazione. Classificazione e nomenclatura dei composti inorganici. Reazioni chimiche: reazioni di salificazione, reazioni di scambio e reazioni di ossido-riduzione.
5 Stati di aggregazione della materia
Stato gassoso: proprietà dei gas, gas ideali, gas reali. Liquefazione dei gas. Stato liquido. Stato solido: proprietà dei solidi. Reticoli cristallini e celle elementari. Tipi di solidi cristallini: cristalli metallici, ionici, covalenti e molecolari. Difetti nei cristalli. Allotropia, polimorfismo e isomorfismo.
6 Soluzioni
Proprietà generali delle soluzioni. Modi di esprimere le concentrazioni. Legge di Raoult. Proprietà colligative. Pressione osmotica. Dissociazione ed associazione dei soluti.
7 Termodinamica chimica
Definizione di sistema, lavoro e calore. Energia interna, entalpia. Leggi della termochimica. Principi della termodinamica. Entropia. Energia libera di Gibbs. Definizione di equilibrio.
8 Equilibrio chimico
Equilibrio nei sistemi omogenei. Costante di equilibrio e sua dipendenza dalla temperatura. Equilibri eterogenei. Regola della fasi. Sistemi ad un componente. Sistemi binari formati da liquidi miscibili in ogni rapporto o completamente immiscibili. Sistemi binari solido-liquido.
9 Equilibri ionici
Prodotto di solubilità. La natura degli acidi e delle basi. Ionizzazione dell`acqua. pH e sua determinazione. Dissociazione degli acidi e delle basi sia forti che deboli in soluzione acquosa diluita. Equilibri idrolitici. Indicatori di pH. Curve di titolazione acido-base. Soluzioni tampone. Sostanze anfotere.
10 Cinetica chimica
velocità di reazione e fattori che la influenzano. Ordine di reazione. Meccanismi di reazione. Influenza della temperatura sulla velocità di reazione. Catalisi. Meccanismi di reazione.
11 Celle elettrolitiche e celle galvaniche
dissociazione elettrolitica e conducibilità ionica. Solvatazione degli ioni. Celle elettrolitiche. Celle galvaniche. Potenziali normali di riduzione. Elettrodi di riferimento. Calcolo della f.e.m. di una pila.
12 Chimica inorganica
Proprietà generali dei gruppi. Proprietà generali dei più importanti elementi dei gruppi principali e di transizione e dei loro più importanti composti. Processi di importanza industriale.
Stechiometria, Masse atomiche e molecolari, mole, equazioni chimiche e loro bilanciamento. Formula empirica, purezza, reagente limitante e resa. Leggi dei gas perfetti e reali e loro applicazioni. Modi per esprimere le concentrazioni e proprietà; colligative. Equazioni termochimiche e spontaneità; di una reazione. Equilibrio chimico in fase gas. Costanti di equilibrio e principio di Le Chatelier Equilibri in soluzione: equilibri acido-base, idrolisi, tamponi, titolazioni, solubilità; dei Sali. Celle galvaniche ed elettrolitiche. Energia di attivazione, ordini di reazione. Esercitazioni pratiche di laboratorio 1. Sintesi dello ioduro di zinco dagli elementi 2. Determinazione dello zero assoluto 3. Composizione delle soluzioni e loro preparazione. 4. Saggi di reattività; di composti inorganici. 5. Curva di titolazione acido forte/base forte e acido debole/base forte 6. (a) Preparazione di un composto di coordinazione (b) Preparazione di un gel di silice con metodo sol-gel.
Bibliografia
TESTI CONSIGLIATI
CHIMICA GENERALE
Uno a scelta dei seguenti testi:
P. ATKINS e L. JONES, Principi di Chimica, Casa Editrice Zanichelli
FUSI, BACCHI, GIORGI, MARCHETTI, MESSORI, PAOLI, PUNZO, SORTINO, TOLAZZI - Chimica generale e Inorganica, Casa Editrice Idelson-Gnocchi, 2011
A.M. MANOTTI LANFREDI e A. TIRIPICCHIO, Fondamenti di Chimica, Casa Editrice Ambrosiana
P. Zanello-R.Gobetto-R.Zanoni, Conoscere la chimica, CEA, 2009
ATKINS, JONES - Chimica Generale - Zanichelli
R.H. PETRUCCI e W.S. HARWOOD, Chimica Generale, Casa Editrice Piccin
KOTZ e TREICHEL- Chimica - EdiSES
KW Whitten, RE Davis, ML Peck, GG Stanley - Chimica Generale - Piccin, 2004
R Chang, Fondamenti di Chimica generale, McGraw-Hill, 2009
J. Burdge, CHIMICA, Casa editrice Ambrosiana, 2010
STECHIOMETRIA
P. Michelin Lausarot, G.A. Vaglio - Stechiometria per la Chimica Generale - Ed. Piccin
P. Giannoccaro, S. Doronzo - Elementi di Stechiometria (II Ed.) - EdiSES Ed.
M. Giomini, E. Balestrieri, M. Giustini - Fondamenti di Stechiometria - EdiSES Ed.
Metodi didattici
CHIMICA GENERALE
Lezioni frontali. Il corso si articola su 72 ore di lezioni frontali, associate a 12 ore di tutorato svolto in aula dal docente. Le lezioni si avvalgono di supporti informatici. Vengono indicate risorse multimediali gratuite internazionali su web per approfondire le consocenze e familiarizzare gli studenti con l'utilizzo della lingua inglese in ambito scientifico.
LABORATORIO
Durante le lezioni verranno discusse le metodologie per affrontare esercizi di stechiometria riguardanti gli argomenti riportati nel programma del corso. Durante il corso verranno presentati costanti collegamenti con gli argomenti svolti nel corso di Chimica Generale ed Inorganica. Il corso prevede una serie di esercitazioni nei laboratori chimici, a frequenza obbligatoria. Le esercitazioni saranno prevalentemente di carattere individuale, ed hanno lo scopo di fornire agli studenti sia la conoscenza sulle principali tecniche di base che le capacità di trovare in autonomia le soluzioni a problemi pratici, o a progettare autonomamente gli esperimenti. Gli studenti perfezioneranno la loro capacità di descrizione delle attività attraverso la stesura di un quaderno di laboratorio. Verrà infine programmato un attività di tutoraggio sotto forma di incontri in aula con il docente, il quale risponderà a domande degli studenti relative al corso, al fine di permettere agli studenti, in maniera guidata, di affrontare difficoltà nel loro percorso sia con attività di studio sia indipendenti che collettive.
Modalità verifica apprendimento
Le conoscenze acquisite e la capacità di comprensione dei concetti trattati sono verificati attraverso un esame scritto e orale integrato con l'insegnamento di Laboratorio di Chimica generale e Inorganica. L’esame scritto consente di verificare le conoscenze e la capacità di elaborarle in modo sintetico con linguaggio appropriato. L’esame orale consente di verificare la capacità di applicare le conoscenze e formulare concetti.
L’esame del corso sarà un unico esame finale assieme al corso di Chimica Generale ed Inorganica.
L’esame consisterà in un test scritto, composto di due sezioni come qui di seguito, e un colloquio.
- 11 domande a risposta aperta su argomenti del corso di Chimica Generale ed Inorganica
- 3 esercizi riguardanti argomenti del corso di Laboratorio di Chimica Generale ed Inorganica
Il voto del test sarà pesato come 3/5 il voto della prima sezione, e 2/5 quello della seconda. Lo studente, per superare il test, dovrà comunque conseguire la sufficienza in entrambe le sezioni singolarmente. In caso di mancato superamento del test, lo studente dovrà affrontare di nuovo sia lo scritto che il colloquio.
Il colloquio (esame orale) riguarderà sia gli argomenti del corso di Chimica Generale ed Inorganica che quelli di Laboratorio di Chimica Generale ed Inorganica. In caso di mancato superamento del colloquio, lo studente dovrà affrontare di nuovo sia lo scritto che il colloquio.
Il voto finale sarà calcolato come media dei voti del test e del colloquio.
Per quanti riguarda gli argomenti del corso di Laboratorio di Chimica Generale ed Inorganica, gli studenti dovranno di mostrare di avere acquisito:
- contenuti teorici di base
- capacità di presentare i contenuti appresi con un approccio tecnico adeguato e pertinente al proprio campo di studi
- capacità di collegare fra loro contenuti e informazioni diversificate, trovando in maniera autonoma soluzioni a problemi
Altre informazioni
Parte del materiale didattico è disponibile in rete.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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