CHIMICA GENERALE E INORGANICA - canale 2

Il corso si propone di fornire i fondamenti di Chimica Generale e Inorganica quale base culturale indispensabile per la comprensione degli insegnamenti cui essa è propedeutica, ossia in sequenza, chimica organica, biochimica e biologia molecolare.

Il corso di Chimica Generale dovrà anche fornire allo studente un’idea del ruolo della chimica nella società e nella vita di tutti i giorni. In particolare, lo studente, attraverso lo studio della chimica prenderà consapevolezza non soltanto del ruolo fondamentale espletato da questa disciplina in diversi ambiti scientifico-tecnologici con particolare riferimento alla chimica dei bio-sistemi, ma anche acquisirà dismestichezza con i principi fondamentali alla base del metodo scientifico.

Lezioni frontali con l'ausilio di presentazioni, anche in inglese (per queste ultime lo studente sarà invitato a leggere e a tradurre) corsi di allineamento (pomeridiani, detti corsi zero, che si svolgeranno nelle prime due settimane di corso in parallelo alle regolari lezioni). Tali corsi sono statisticamente decisivi per un buon start up e per conseguire un risultato positivo nella prima prova in itinere.
Due prove in itinere, (una verso fine novembre, l'altra vero l'80% del corso) che forniranno credits per l'esame finale, (se superate), qualche esercitazione di laboratorio, che dovrà essere relazionata in sede di esame finale. Elementi di informatica applicati al corso (fogli excel con trattamenti numerici delle esercitazioni di laboratorio).
Lungo il corso tutti gli studenti, una o più volte, saranno chiamati (obbligatoriamente, con registrazione della presenza nell'attività) a descrivere ai colleghi, sinteticamente, l'argomento trattato nella lezione precedente e/o ad intervenire alla lavagna sull'argomento del giorno con un confronto critico da parte degli altri colleghi

Matematica di base, fisica di base, chimica di base

Fortemente consigliata, in vista della partecipazione alle prove in itinere, il cui superamento statisticamente porta ad esiti positivi nella prima sessione di esami a febbraio

1 - STRUTTURA DELL'ATOMO - Le particelle subatomiche: Elettrone, protone, neutrone - Numero atomico, numero di massa - Isotopi - Unità di massa atomica - Modello atomico di Bohr/Rutherford -Descrizione meccanico/ondulatoria dell'atomo - Orbitali atomici - Numeri quantici - Principio di esclusione del Pauli - Principio della massima molteplicità

2 - SISTEMA PERIODICO DEGLI ELEMENTI - Classificazione periodica e configurazione elettronica degli elementi – Proprietà periodiche: raggi atomici e ionici, energia di ionizzazione, affinità elettronica.

ed elettronegatività.

3 - LEGAME CHIMICO - Legame ionico - Legame covalente - Teoria del legame di valenza - Elettronegatività degli atomi e polarità dei legami - Numero di ossidazione - Legame dativo - Teoria V.S.E.P.R.: geometria molecolare -Orbitali ibridi - Risonanza - Legame chimico e formule di struttura dei composti inorganici più comuni.

4 - Forze intermolecolari - Forze di Van der Waals e di London- Legame ad idrogeno.

5 - STATO GASSOSO - Caratteristiche generali dello stato gassoso – Gas ideali o perfetti – Leggi dei gas ideali - Equazione di stato dei gas - Legge delle pressioni e dei volumi parziali - Diffusione dei gas - I Gas reali. Applicazioni numeriche.

6 – STECHIOMETRIA - Il concetto di mole - Leggi della stechiometria - Determinazione della formula di un composto – L'equazione chimica ed il suo bilanciamento - Identificazione delle reazioni di ossido-riduzione- Bilanciamento delle reazioni di ossido-riduzione - Calcoli stechiometrici: rapporti quantitativi nelle reazioni chimiche – Reagente limitante Applicazioni numeriche

7 - STATI CONDENSATI E CAMBIAMENTI DI STATO - Cenni sulle caratteristiche dello stato solido in funzione del legame chimico - Caratteristiche dello stato liquido – Cambiamenti di stato - Tensione di Vapore - Diagramma di stato dell'acqua e dell’anidride carbonica- Principio dell'equilibrio mobile -.

8 - SOLUZIONI ACQUOSE - Tipi di soluzioni - Unità di concentrazione – Solubilità (con particolare riferimento alla solubilità dei composti ionici) - Legge di Henry - Proprietà colligative delle soluzioni: Abbassamento della tensione di vapore e Legge di Raoult - Crioscopia ed ebullioscopia - Osmosi e pressione osmotica – Soluzioni elettrolitiche. Proprietà colligative di elettroliti – Grado dissociazione. Applicazioni numeriche

9 – ELEMENTI DI CINETICA - Fattori che influenzano la velocità di reazione – Equazione cinetica ed ordine di reazione – Trattamento grafico delle reazioni di 1° ordine – Reazioni elementari: step limitante la velocità di reazione - Energia di attivazione - Catalizzatori

10 - L’EQUILIBRIO CHIMICO - L’equilibrio nei sistemi omogenei - Legge di azione di massa e costante di equilibrio - Fattori che influenzano l'equilibrio. - Equilibri ionici in soluzione acquosa - Dissociazione dell'acqua e pH –Teoria degli acidi e delle basi: Acidi e Basi di Arrhenius, Bronsted e Lewis - Anfoliti – pH di soluzioni saline (idrolisi) - Soluzioni tampone - Calcolo di pH in soluzione di acidi, basi, sali e tamponi – Indicatori di pH. Applicazioni numeriche.

11 – ELETTROCHIMICA - Celle galvaniche - Equazione di Nernst - Serie dei potenziali standard e sua importanza - - Elettrolisi - Leggi di Faraday.

12 – ELEMENTI DI TERMODINAMICA.

Entalpia - Legge di Hess (da trattare prima del legame chimico) – Entropia (da trattare prima delle soluzioni acquose) - Energia Libera – Ruolo della temperatura nella spontaneità delle reazioni chimiche (da trattare prima dell’elettrochimica)

13 – CHIMICA INORGANICA - Metalli e non metalli: generalità sulle proprietà chimiche e fisiche, stato naturale e rilevanza biologica. Caratteristiche generali di ciascun gruppo del sistema periodico.. Principali stati di ossidazione e composti di Idrogeno, Metalli alcalini e alcalino terrosi, Carbonio, Azoto, Fosforo, Ossigeno, Zolfo e Cloro.

Elementi di transizione: generalità.

Composti di coordinazione di rilevanza biologica.

Le parti sottolineate, e tutto ciò che riguarda i saperi minimi per l’accesso ai test per il numero programmato (consultare il sito di Scienze Biologiche), sono trattate approfonditamente durante i corsi base che si terranno nei pomeriggi delle due prime settimane del corso

https://studium.unict.it/dokeos/2020/courses/16907/

Il materiale su studium è composto da:

versione pdf da un estratto delle slide presentate durante il corso, scelte fra quelle necessarie per integrare lo studio sui libri di testo consigliati
fogli elettronici (excel) per il trattamento di dati sperimentali

tipologie di argomenti d'esame

Versione pdf dei corsi di recupero (corsi zero o di allineamento)

Esempi di esercitazioni stechiometriche

linee guida per le sercitazioni in laboratorio

La prova finale (scritta ed orale) consiste in un esame scritto per accertare la conoscenza della materia e di un colloquio orale dedicato alla discussione delle prove scritte (prove in itinere comprese) oltre all’approfondimento degli argomenti chiave della chimica generale.

Sono esentati dall'esame scritto della prima sessione coloro che hanno superato entrambe le prove in itinere.

Chi ha superato solo una delle due prove in itinere troverà, nell'esame scritto, domande relative ai contenuti della prova non superata

Nomenclatura

Strutture di Lewis di molecole modello: ordine di legame, diagrammi di energia, geometria molecolare secondo VSEPR e ibridizzazione atomo centrale

Calcoli stechiometrici

Teoria della solubilità

Calcolo pH in soluzioni saline e tampone: reattività acido-base

Bilanciamento reazioni redox

L’Equilibrio Chimico

Proprietà colligative delle soluzioni

La tavola periodica

Configurazione elettronica degli elementi

L’energia libera di Gibbs