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 e le leggi che stanno alla base della reattività delle sostanze.
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, volatilità e miscibilità in acqua sulla base delle conoscenze della loro struttura. Saprà come fare un bilancio di spontaneità dei processi chimici ed elettrochimici. Saprà prevedere l’ambiente acido o basico indotto durante una trasformazione chimica.
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' consigliabile avere una discreta base scientifico matematica.
Contenuti dell'insegnamento
Il modulo Fondamenti Chimici per le Tecnologie Alimentari intende fornire solide basi scientifiche chimiche per la comprensione delle proprietà dei materiali che verranno studiati nei moduli successivi.
Il modulo consiste di 4 crediti formativi suddivisi in due parti:
- 3 CFU sui fondamenti chimici di base che 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.
- 1 CFU viene dedicato a approfondire la comprensione di specifici materiali e processi semplici a supporto dell'esercitazione progettuale in accordo con gli altri contributi disciplinari afferenti al Laboratorio.
Programma esteso
LA STRUTTURA DELL’ATOMO e LA TAVOLA PERDIODICA. Cenni sui fondamenti della teoria atomica. Proprietà degli elementi, reattività e loro posizione nella tavola periodica. Metalli, non metalli, semimetalli.
IL LEGAME CHIMICO. Legame ionico. Legame metallico. Legame covalente. Geometria molecolare. Forze intermolecolari. Legame a idrogeno. Gruppi funzionali, struttura e nomenclatura dei principali composti organici.
GLI STATI DI AGGREGAZIONE. Proprietà dei gas e delle miscele gassose. Gas reali. Liquefazione dei gas. Proprietà dei liquidi. Tensione di vapore. Diagrammi di fase di sistemi a un componente. Solidi cristallini e solidi amorfi. Cristalli ionici, covalenti, molecolari, metallici.
SISTEMI A DUE COMPONENTI. Tipi di soluzioni. Tensione di vapore delle soluzioni. Legge di Raoult e sue deviazioni. Proprietà colligative. Cenni sulle miscele colloidali.
L’EQUILIBRIO CHIMICO. Cenni sul bilancio termico delle reazioni. Reazioni endotermiche e esotermiche. Reazioni reversibili e irreversibili. Cenni sul concetto di velocità di reazione e energia di attivazione di un processo chimico. Spontaneità di una reazione. Energia libera di Gibbs. Costante di equilibrio. 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. Il pH. Forza degli acidi e delle basi. Acidi poliprotici. Idrolisi. Prodotto di solubilità.
L’ELETTROCHIMICA. Energia elettrica ed energia chimica. Potenziali normali di elettrodo. Reazioni di ossido-riduzione. Corrosione del ferro. Ossidazione dei composti organici
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. Le slides utilizzate a supporto delle lezioni sono presenti sulla piattaforma Elly.
Le ulteriori 10 ore di lezione per la copertura di 40 ore totali attribuite al presente modulo, verranno svolte sotto forma di seminari/tavole rotonde dedicate ad approfondire la comprensione di specifici materiali e processi semplici a supporto dell'esercitazione progettuale in accordo con gli altri contributi disciplinari afferenti al Laboratorio.
Modalità verifica apprendimento
La verifica degli apprendimenti avviene mediante una valutazione delle conoscenze così strutturata:
1) Valutazione dell’apprendimento delle competenze: sarà effettuata una verifica scritta, a livello del singolo studente, quale prova di accesso preliminare all’esame finale, che corrisponde alla valutazione delle competenze acquisite nell’ambito di ogni modulo afferente al laboratorio. Si tratterà di un test con domande a risposta chiusa in numero proporzionale ai CFU dei singoli moduli. Tale valutazione compone indicativamente 1/3 del voto del Laboratorio.
2) Valutazione delle capacità applicative: si proporrà a gruppi di studenti l’elaborazione di una analisi progettuale allo scopo di verificare l’effettiva assimilazione dei concetti dei singoli insegnamenti mediante una loro applicazione ad un determinato argomento o caso studio proposto dai docenti. Ogni anno sarà proposto un ambito di studio dedicato ad una specifica categoria di prodotti nell’ambito del sistema alimentare.
Sarà quindi effettuata una valutazione (su scala da 0 a 30) da parte dei docenti sui materiali finali (analisi di prodotto) consegnati da ciascun gruppo studentesco al termine del laboratorio integrato e che saranno oggetto di una presentazione pubblica da parte dei rispettivi gruppi. Tale valutazione rappresenta indicativamente 2/3 del voto finale.
La votazione di ciascun laboratorio sarà unica e rappresenterà la sintesi delle votazioni singole e della presentazione dell’elaborato progettuale. Per accedere all’esame di Laboratorio, è necessario che le valutazioni dei quattro moduli del Laboratorio siano tutte sufficienti.
Altre informazioni
E' vivamente consigliata la frequenza delle lezioni.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
