CHIMICA GENERALE ED INORGANICA

Crediti: 
10
Settore scientifico disciplinare: 
CHIMICA GENERALE E INORGANICA (CHIM/03)
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

Apprendimento dei concetti di base della chimica generale. Acquisizione di un linguaggio formalmente corretto, capacità di esprimere i contenuti in modo chiaro e lineare, elaborazione di collegamenti tra le diverse parti del corso.
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 ai due aspetti fondamentali della chimica moderna: (i) l'aspetto strutturale che, muovendosi dalla struttura elettronica dell'atomo conduce alla struttura delle molecole, alle aggregazioni supramolecolari fino ai solidi estesi (reticolati covalenti, metallici e ionici) e ai sistemi complessi a più componenti; (ii) l'aspetto energetico che attraverso i principi della termodinamica e della cinetica chimica consente la razionalizzazione della reattività chimica. La trattazione teorica dei concetti fondamentali é ampiamente corredata da esempi tratti dal comportamento dei principali elementi del sistema periodico e dei loro composti .
Riguardo le capacità comunicative, 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.

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 della materia.

Contenuti dell'insegnamento

FONDAMENTI DELLA TEORIA ATOMICA E MOLECOLARE
STRUTTURA DELL'ATOMO
LEGAME CHIMICO
STATO GASSOSO
STATO SOLIDO
STATO LIQUIDO
SOLUZIONI
TERMODINAMICA CHIMICA
EQUILIBRIO CHIMICO
EQUILIBRI ACIDO-BASE ED EQUILIBRI DI DISSOCIAZIONE E PRECIPITAZIONE
ELETTROCHIMICA
CINETICA CHIMICA
CHIMICA INORGANICA
STECHIOMETRIA

Programma esteso

Radici storiche della Chimica. Materia ed energia. Grandezze fisiche e loro unità di misura. Caratteristiche della materia. La massa. Le forze fondamentali della natura. La carica elettrica, le particelle elementari e gli atomi. Sostanze e loro proprietà. Sistemi fisici; fasi e componenti, miscele e soluzioni.

Energia, lavoro e calore. Energia cinetica interna. Temperatura assoluta, distribuzione dell’energia cinetica, zero assoluto. Capacità termica e calore specifico. Energia potenziale interna. Primo principio della Termodinamica. Entalpia. Introduzione agli stati di aggregazione della materia e ai passaggi di stato. Gli stati intermedi fra liquido e solido: le mesofasi.

Breve storia della teoria atomica. Gli atomi e gli elementi. Ioni e molecole. Gli isotopi. Radioattività, fissione e fusione nucleare. Massa atomica (peso atomico). Mole e numero di Avogadro. Esercizi di applicazione sul concetto di mole.

Gli elementi. Caratteristiche dei metalli. Caratteristiche dei non-metalli. Valenza, composti e nomenclatura: composti binari, ternari, quaternari e superiori.

Reazioni chimiche: definizioni e simbologia. Costante di equilibrio. Classificazione delle reazioni chimiche: reazioni di scambio e di ossido-riduzione. Numero di ossidazione. Trasferimento di energia durante le reazioni chimiche. Legge di Hess. Entalpie di formazione standard e loro uso per il calcolo del calore di reazione. Criteri di spontaneità delle reazioni chimiche. Entropia S; secondo e terzo principio della Termodinamica. Energia libera di Gibbs G e sua relazione con H ed S. Equilibri chimici. Relazioni fra deltaG, deltaG°, Q e K. Dipendenza di K dalla temperatura. Influenza della pressione sugli equilibri.

Modelli della struttura elettronica dell’atomo. Onde elettromagnetiche. Dualismo onda particella e la meccanica quantistica. Modello elettronico dell'atomo di idrogeno e degli atomi polielettronici. Aufbau. Il sistema periodico e le proprietà periodiche. Proprietà degli elementi, in particolare dei primi tre periodi e dei metalli della prima serie di transizione.

Tipi di legame chimico. Il legame ionico. Il legame covalente. Modelli di Lewis. Regola dell'ottetto. Espansione dell’ottetto e risonanza. Modello VSEPR e struttura delle molecole. Legami sigma e pi-greco secondo il modello del legame di valenza (V.B.). Ibridazione degli orbitali atomici. Acidi e basi di Lewis, legame dativo e composti di coordinazione.

Interazioni deboli e stati di aggregazione. Interazioni di van der Waals. Legame di idrogeno. Modello dello stato dei gas. Gas perfetto e gas reali. Miscele di gas e pressione parziale. Solidi cristallini e solidi amorfi. Solidi a struttura covalente, molecolare, ionica e metallica. Polimorfismo e allotropia. Caratteristiche peculiari dello stato liquido: tensione superficiale, tensione di vapore. Diagrammi di stato delle sostanze.

Soluzioni. Modi di esprimere le concentrazioni. Polarità dei solventi e solubilità di gas, liquidi e solidi. Leggi di Henry e Raoult. Proprietà colligative. Dissociazione ed associazione dei soluti. Pressione osmotica. Soluzioni colloidali.

Equilibri omogenei ed eterogenei. Sistemi a due componenti. Regola delle fasi. Equilibri ionici in soluzione acquosa. Prodotto di solubilità dei sali. La natura degli acidi e delle basi. Relazioni tra proprietà acido-basiche e struttura. Ionizzazione dell’acqua; pH. Equilibri idrolitici. Indicatori di pH. Curve di titolazione acido-base. Soluzioni tampone. Sostanze anfotere.

Celle galvaniche. Lavoro elettrico ed energia libera. La serie elettrochimica. Celle elettrolitiche. Aspetti quantitativi dell'elettrolisi e applicazioni industriali. Batterie. Corrosione.

Velocità di reazione e fattori che la influenzano. Meccanismi di reazione. Urti efficaci ed energia di attivazione. Catalisi omogenea, eterogenea ed enzimatica.

Elementi di Chimica Inorganica. Caratteristiche generali dei gruppi. Preparazione e proprietà chimiche dei seguenti elementi e dei l

Bibliografia

J.C.KOTZ, P.TREICHEL, G.WEAVER: "Chimica", IV edizione, 2010, EdiSES, Napoli.

P.ATKINS, L.JONES: "Principi di chimica", III edizione, 2012, Zanichelli, Bologna.

G. PREDIERI, "Tracce delle lezioni", 2013, Libreria Editrice S. Croce, Parma

Materiale didattico disponibile sul sito web del corso.

Metodi didattici

Lezioni ed esercizi

Modalità verifica apprendimento

Prova scritta e successivo orale

Altre informazioni

Tutorato in aula. Materiale didattico scaricabile da web. Slides del corso a disposizione su web.