CHIMICA

Crediti: 
6
Settore scientifico disciplinare: 
FONDAMENTI CHIMICI DELLE TECNOLOGIE (CHIM/07)
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Lingua di insegnamento: 

italiano

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 che stanno alla base dei bilanci energetici durante le trasformazioni della materia; saprà come ricavare lavoro elettrico da processi di trasformazioni di ossidoriduzione.

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 e volatilità, durezza e fragilità sulla base delle conoscenze della loro struttura. Saprà come fare un bilancio di spontaneità dei processi chimici ed elettrochimici e quantificare la massa e l’energia in gioco durante tali trasformazioni.

Autonomia di giudizio: (III, IV, V descrittore di Dublino)
Al superamento dell’esame lo studente dovrà possedere gli strumenti per valutare in maniera critica una trasformazione chimica.

Capacità comunicative: (III, IV, V descrittore di Dublino)
Al superamento dell’esame lo studente dovrebbe aver maturato una sufficiente proprietà di linguaggio, quanto meno per quanto attiene la terminologia scientifica specifica dell’insegnamento.

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 di tale materia.

Contenuti dell'insegnamento

LA STRUTTURA DELL’ATOMO. Cenni sui fondamenti della teoria atomica. La radiazione elettromagnetica. Quantizzazione dell’energia. Modello atomico di Bohr. Protoni, neutroni ed elettroni. Numeri quantici. Orbitali. Configurazione elettronica degli elementi. Principio di Pauli. Regola di Hund. Principio di Aufbau.
LA TAVOLA PERIODICA. Raggio atomico, energia di ionizzazione, affinità elettronica. Elettronegatività. Metalli, non metalli, semimetalli. Nomenclatura inorganica.
IL LEGAME CHIMICO. Legame ionico. Legame covalente. Geometria molecolare. Formule di struttura. Espansione della sfera di valenza. Il legame negli idrocarburi alifatici. Metodo VB. Cenni sul metodo LCAO-MO. Forze intermolecolari. Legame a idrogeno.
GLI STATI DI AGGREGAZIONE. Proprietà dei gas. Equazione dei gas perfetti. Miscele gassose. Cenni di teoria cinetica dei gas. Gas reali. Liquefazione dei gas. Proprietà dei liquidi. Tensione di vapore. Entalpia di vaporizzazione. Diagrammi di fase di sistemi a un componente. Proprietà dei solidi. Tipi di impacchettamento nei cristalli. Cristalli ionici. Cristalli covalenti. Cristalli molecolari. Cristalli metallici e legame metallico. Nomenclatura dei principali composti organici.
LA TERMODINAMICA. Passaggi di stato. Primo principio della termodinamica. Termochimica. Leggi di Hess. Entalpia normale di formazione. Entalpia di reazione. Combustione. Entropia e secondo principio della termodinamica. Terzo principio ed entropie assolute. Variazioni entropiche nelle reazioni. Spontaneità di una reazione. Energia libera di Gibbs. Costante di equilibrio.
SISTEMI A DUE COMPONENTI. LE SOLUZIONI. Tipi di soluzioni. Tensione di vapore delle soluzioni. Legge di Raoult e sue deviazioni. Proprietà colligative.
L’EQUILIBRIO CHIMICO. Equilibri omogenei. 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. pH. Forza degli acidi e delle basi. Acidi poliprotici. Idrolisi. Prodotto di solubilità.
L’ELETTROCHIMICA. Energia elettrica ed energia chimica. Celle galvaniche. Forza elettromotrice. Potenziali normali di elettrodo. Reazioni di ossido-riduzione. Equazione di Nernst. Corrosione dei metalli. Pile di importanza tecnica. Accumulatori. Celle elettrolitiche. Leggi di Faraday.
CENNI DI CINETICA CHIMICA. Velocità di reazione. Costante di velocità. Legge di Arrhenius. Cenni di catalisi.

Bibliografia

Testi Consigliati:
B. Laird, Chimica Generale, (NON DISPONIBILE IN BIBLIOTECA)
McGraw-Hill
ISBN: 978-88-386-6560-8

Ulteriore materiale didattico:
Slides del corso (DISPONIBILE A RICHIESTA)

Metodi didattici

Il corso si articola in una serie di lezioni frontali avvalendosi della proiezione di lucidi. Sono previste ore di esercitazioni facoltative, avvalendosi dell’aiuto di Professori delle Scuole Superiori, durante le quali si affrontano esercizi che prevedono problemi e questionari sul programma svolto.

Modalità verifica apprendimento

La verifica della preparazione consiste in una
verifica scritta e in una verifica orale

Verifica scritta 30% così suddiviso
Schematizzazione degli aspetti teorici: bilanciamento di massa, di carica e di energia delle trasformazioni chimiche (conoscenza) 10%
Applicazioni della teoria ad un caso reale di trasformazione chimica (competenza) 10%
Scelta autonoma delle modalità di rilievo (autonomia di giudizio) 10%
Verifica orale 70% così suddiviso
Domande teoriche (conoscenza) 20%
Applicazione della teoria - Esercizio (competenza) 20%
Proprietà di esposizione (capacità comunicativa) 30%

Entrambe le verifiche devono risultare sufficienti.

Altre informazioni

E’ vivamente consigliata la frequenza in aula.