Obiettivi formativi
Al termine dell’attività formativa lo studente dovrebbe aver acquisito conoscenze e competenze relative agli aspetti di base, teorici e sperimentali, della chimica generale e inorganica. In particolare lo studente dovrebbe essere in grado di:
1. Conoscere lo specifico linguaggio della chimica, i simboli degli elementi e la regole di nomenclatura, i tipi di reazione e ricordare le formule dei composti più comuni. Comprendere la natura degli atomi, il loro posizionamento nella tavola periodica, le proprietà che ne conseguono e la natura del legame chimico e delle molecole. Conoscere gli stati di aggregazione della materia e le loro principali proprietà. Comprendere e conoscere la termodinamica dei processi chimici, la spontaneità delle reazioni e le regole che governano l’equilibrio chimico, il comportamento acido e basico delle diverse specie e l’idrolisi Comprendere i principi basilari delle reazioni redox e dell’elettrochimica e conoscere il funzionamento di celle galvaniche ed elettrolitiche. (Conoscenza e capacità di comprensione)
2. Applicare le conoscenze che derivano dalla chimica di base per prevedere ed interpretare il comportamento chimico della materia e descrivere più compiutamente i sistemi fisici e le loro interazioni. Utilizzare il linguaggio specifico e la terminologia proprie della disciplina nel redigere gli elaborati sulle attività di laboratorio. (Capacità di applicare conoscenza e comprensione)
3. Elaborare collegamenti fra tra le diverse parti del corso per sviluppare autonomamente una capacità di giudizio basata su una conoscenza allargata ai vari aspetti della problematica chimica in esame. (Autonomia di giudizio).
4. Affrontare tematiche scientifiche e professionali reperendo le informazione da fonti diverse e valutandole in modo autonomo. Discutere ed esporre tali tematiche traducendo concetti di varia complessità in un linguaggio comprensibile. (Capacità di apprendimento ed Abilità comunicative)
Prerequisiti
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Contenuti dell'insegnamento
Il corso si propone di fornire allo studente di Fisica quegli aspetti di base della chimica che sono indispensabili per una descrizione più completa dei sistemi fisici e delle loro interazioni. I contenuti proposti durante lo svolgimento delle lezioni spaziano dalla struttura dell’atomo alle proprietà periodiche degli elementi, dalla reattività chimica alla natura del legame che porta alla formazione di molecole e composti, dalle proprietà degli stati di aggregazione all’aspetto energetico e cinetico di interazioni e reazioni che definiscono l’equilibrio chimico e la spontaneità dei processi, dal comportamento delle specie chimiche in soluzione alle loro proprietà acido-basiche, dalle reazioni red-ox al loro sfruttamento nella conversione di energia chimica ed elettrica. Il corso introduce gli studenti al linguaggio di base della chimica necessario nella costruzione del linguaggio tecnico-specialistico che caratterizza il mondo scientifico.
Programma esteso
Fondamenti della teoria atomica e molecolare. Nome e simboli degli elementi. Massa atomica, massa molecolare e massa isotopica. Mole e Numero di Avogadro. Struttura dell’atomo (approccio storico-epistemiologico). Atomo di idrogeno. Atomi polielettronici. Configurazione elettronica, tavola periodica e proprietà periodiche degli elementi.
Legame chimico. Legame ionico. Legame covalente. Formule di struttura di Lewis. Teoria VSEPR. Teoria degli orbitali molecolari (MO) e del legame di valenza (VB). Orbitali ibridi. Risonanza. Legame metallico. Interazioni di Van der Waals e lagame a idrogeno.
Stato gassoso: gas ideali e gas reali; liquefazione di un gas.
Stato liquido: proprietà generali. Tensione superficiale. Tensione di vapore. Evaporazione ed ebollizione.
Stato solido. Solidi amorfi e solidi cristallini. Simmetria dei cristalli e reticoli cristallini. Polimorfismo ed allotropia. Classificazione dei solidi cristallini. Il caso della grafite.
Proprietà generali delle soluzioni. Modi di esprimere le concentrazioni. Legge di Raoult. Proprietà colligative. Pressione osmotica.
Termodinamica chimica. Stato di equilibrio di un sistema. Funzioni e variabili di stato. Principi della termodinamica. Entalpia. Entropia. Energia libera e spontaneità di un processo. Equilibrio chimico. Costante di equilibrio. Equilibri eterogenei. Regola della fasi. Diagramma di stato. Equilibri di solubilità. Prodotto di solubilità.
Acidi e basi. La natura degli acidi e delle basi. Forza di una acido/base. Ionizzazione dell’acqua. pH e sua determinazione. Soluzioni tampone. Titolazioni acido-base.
Elettrochimica. Celle elettrolitiche e galvaniche. Potenziali normali di riduzione. Elettrodi di riferimento.
Cinetica chimica. Velocità di reazione. Ordine di reazione. Meccanismi di reazione. Catalisi omogenea ed eterogenea.
STECHIOMETRIA. Nomenclatura chimica. Reazioni di salificazione. Reazioni di ossidoriduzione in forma molecolare e in forma ionica. La mole e i calcoli stechiometrici. Resa, reagente limitante. Molarità e Normalità delle soluzioni: esercizi ed esempi.
CHIMICA INORGANICA. Proprietà generali dei gruppi. Proprietà degli elementi dei blocchi s e p e dei loro più importanti composti. Proprietà generali degli elementi del blocco d.
Bibliografia
Le slide proiettate durante il corso in formato PDF e tutto il materiale impiegato durante le lezioni sono resi disponili agli studenti e condivisi sulla piattaforma Elly. In aggiunta al materiale condiviso, lo studente può approfondire personalmente alcuni argomenti affrontati durante il corso facendo riferimento ai seguenti testi:
Kotz, Treichel
"Chimica", EdiSES
Atkins, Jones
"Chimica Generale", Zanichelli
Metodi didattici
Il corso ha un peso di 9 CFU, che corrispondono a 78 ore complessive di lezione ed esercitazioni. Le attività didattiche saranno condotte privilegiando lezioni frontali in aula alternate a esercitazioni. Durante le lezioni vengono affrontati gli argomenti del corso da un punto di vista teorico, utilizzando esempi ed esercizi per favorire la comprensione profonda delle tematiche trattate. Le slide e gli appunti utilizzate a supporto delle lezioni verranno caricate a inizio corso sulla piattaforma Elly, per scaricare le slide è necessaria l’iscrizione al corso.
Modalità verifica apprendimento
La verifica dell’apprendimento prevede una prova scritta e una prova orale che vertono sugli argomenti trattati nelle lezioni teoriche e nelle attività di esercitazione. Alla prova orale si accede previo superamento della prova scritta con una votazione di almeno 18/30. Qualora la situazione sanitaria lo renda necessario, la verifica dell'apprendimento sarà un esame orale svolto per via telematica mediante la piattaforma Teams.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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