CHIMICA

CHIM/03 - 6 CFU - 2° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

ANTONINO GULINO
Email: agulino@unict.it
Edificio / Indirizzo: Dipartimento di Scienze Chimiche /Viale Andrea Doria 6, 95125 Catania
Telefono: 0957385067
Orario ricevimento: Lunedì, Mercoledì e Venerdì ore 9-11, ed alla fine di ogni lezione


Obiettivi formativi

Acquisizione di importanti concetti di chimica generale, inorganica, stechiometria e cenni di organica. Il corso è organizzato in modo da fornire una buona conoscenza della chimica di base (inorganica e stechiometria) ed è suddiviso in una parte teorica ed una parte costituita da esercitazioni volte alla soluzione di problemi di chimica (knowledge and understanding). Il fine del corso è quello di acquisire capacità di ragionamento per affrontare lo studio di fenomeni chimici con metodi analitici e numerici (applying knowledge and understanding). Alla fine del corso gli studenti dovrebbero possedere una loro autonomia di giudizio: capacità di proporre proprie esercitazioni numeriche (making judgements) su argomenti specifici.

In particolare:

Tale corso è specificamente teorico e contiene molte esercitazioni numeriche.

Obbiettivi formativi specifici di questo corso sono:

 

Comprendere la struttura atomica;

comprendere i meccanismi di formazione del legame chimico;

conoscere le interazioni chimiche nei solidi, nei liquidi e comprendere le equazioni stato dei gas; conoscere le principali grandezze termodinamiche e cinetiche coinvolte nelle reazioni chimiche; valutare le condizioni dell’equilibrio chimico;

determinare quantitativamente gli equilibri gassosi, in soluzioni acquose e nei sistemi elettrochimici;

discutere tutte le attività proposte con metodo scientifico e linguaggio appropriato.

Acquisire capacità di impostare e svolgere correttamente esercizi sulle varie tipologie di reazioni chimiche

 

Inoltre, in riferimento ai cosiddetti Descrittori di Dublino, questo corso contribuisce a acquisire le seguenti competenze trasversali:

Conoscenza e capacità di comprensione:

 

Capacità di applicare conoscenza:

Calcoli quantitativi sulle soluzioni omogenee, sulle loro proprietà colligative, sul pH, e sui fenomeni elettro-chimici.

 

Autonomia di giudizio:

Abilità comunicative:


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Il corso prevede 5 CFU (35 ore) di lezioni frontali ed 1 CFU (15 ore) di esercitazioni in aula.

Ciononostante, si alternano lezioni teorica a numerose esercitazioni numeriche in aula. Gli studenti saranno attivamente coinvolti nelle esercitazioni numeriche alla lavagna. Qualora possibile, come negli ultimi 3-4 anni, il docente eseguirà sperimentalmente in aula anche semplici ed innocue reazioni chimiche quali le preparazioni dell’ossido rameico, dell’ossido rameoso, le titolazioni acido-base con indicatori di pH, una titolazione redox (KMnO4 – H2C2O4) ed la preparazione di una pila chimica.


Prerequisiti richiesti

Bisogna conoscere le grandezze, dimensioni e le unità di misura, I concetti base della chimica, i simboli chimici e la nomenclatura chimica.



Frequenza lezioni

Gli studenti sono invitati a frequentare tutte le lezioni e tutte le esercitazioni.



Contenuti del corso

Corso “zero” sulla nomenclatura.

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 - Il principio di aufbau.

 

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. - Orbitali ibridi e geometria molecolare - Risonanza - Legame chimico e formule di struttura dei composti inorganici più comuni. Teoria degli orbitali molecolari. Legame metallico e cenni di teoria delle bande.

 

4 - FORZE INTERMOLECOLARI

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

 

5 – ELEMENTI DI TERMODINAMICA.

 

6 - 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.

 

7 - STECHIOMETRIA

Il concetto di mole - Leggi della stechiometria - Determinazione della formula di un composto – L'equazione chimica ed il suo bilanciamento - Reazioni di ossido-riduzione - Calcoli stechiometrici: rapporti quantitativi nelle reazioni chimiche. Applicazioni numeriche.

 

8 - STATI CONDENSATI E CAMBIAMENTI DI STATO

Caratteristiche dello stato solido in funzione del legame chimico - Caratteristiche dello stato liquido – Cambiamenti di stato. Diagramma di stato dell'acqua e dell’anidride carbonica- Principio dell'equilibrio mobile.

 

9 - SOLUZIONI ACQUOSE

Unità di concentrazione - Solubilità - Legge di Henry - Proprietà colligative delle soluzioni : Tensione di vapore e Legge di Raoult - Crioscopia ed ebullioscopia - Osmosi e pressione osmotica – Soluzioni elettrolitiche. Proprietà colligative di elettroliti – Grado e fattore di dissociazione. Applicazioni numeriche.

 

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 – Idrolisi - Soluzioni tampone - Calcolo di pH in soluzione di acidi, basi, sali e tamponi - Reazioni acido- base e stechiometria delle soluzioni – Equilibri eterogenei - Prodotto di solubilità. Applicazioni numeriche.

 

11 - ELETTROCHIMICA

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

 

12 – CINETICA CHIMICA

Velocità di reazione, ordine di reazione, tempo di dimezzamento, molecolarità di reazione, teoria degli urti (collisioni), equazione di Arrhenius ed energia di attivazione, fattori che influiscono sulla velocità di reazione, catalizzatori.

 

13 – CHIMICA INORGANICA

Metalli e non metalli: generalità sulle proprietà chimiche e fisiche. Caratteristiche generali di ciascun gruppo del sistema periodico. Metalli alcalini e alcalino terrosi. Principali stati di ossidazione e composti di Idrogeno, Ossigeno, Carbonio, Azoto, Fosforo, Zolfo e Cloro.

Elementi di transizione: generalità.

Composti di coordinazione. Leganti. Numero di coordinazione e geometria. Nomenclatura. Cenni sulle teorie del legame chimico nei composti di coordinazione.



Testi di riferimento

I testi 1-4 sono equivalenti e lo studente è libero di sceglierne altri non presenti nella lista.
I testi di esercizi 5-7 sono equivalenti e lo studente è libero di sceglierne altri non presenti nella lista.

1. KOTZ, TREICHEL, TOWNSEND Chimica V edizione - EdiSES
2. ATKINS, JONES, Principi di Chimica – Zanichelli

3. Petrucci, Herring, Madura, Bissonnette Chimica Generale - Piccin
4. Silberberg, Amateis – Mc Graw Hill

5. NOBILE, MASTRORILLI, Vol.1 e 2, Esercizi di Chimica - Ambrosiana

6. GIOMINI, BALESTRIERI, GIUSTINI, Fondamenti di Stechiometria – EdiSES
7. P.MICHELIN LAUSAROT, G.A. VAGLIO, Fondamenti di Stechiometria - Piccin


Altro materiale didattico

http://studium.unict.it/dokeos/2019/



Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
11.STRUTTURA DELL'ATOMOTesti 1,4 
2 2. SISTEMA PERIODICO DEGLI ELEMENTITesti 1,4 
3 3. LEGAME CHIMICOTesti 1,4 
44. FORZE INTERMOLECOLARITesti 1,3 
55. ELEMENTI DI TERMODINAMICATesti 1-4 
6 6. STATO GASSOSOTesti 1,4 
77. STECHIOMETRIATesti 5-7 
88. STATI CONDENSATI E CAMBIAMENTI DI STATOTesti 1,4 
99. SOLUZIONI ACQUOSETesti 1,4 
1010. L’ EQUILIBRIO CHIMICOTesti 1,4 
1111. ELETTROCHIMICATesti 1,4 
1212. ELEMENTI DI CINETICA Testi 1,3, 4 
1313. CHIMICA INORGANICATesto 1 


Verifica dell'apprendimento


MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

La prova d’esame tende ad accertare il livello di conoscenza complessiva acquisita dal candidato, la sua capacità di affrontare criticamente gli argomenti studiati e di mettere in relazione le varie parti del programma. L’esame consiste in una prova scritta ed un esame orale. La prova scritta consiste nella risoluzione di 3 semplici problemi di stechiometria inerenti la nomenclatura, le reazioni chimiche, le trasformazioni dei gas e lo studio dei fenomeni chimici in soluzione acquosa e l'elettrochimica. Tale prova tende a verificare il possesso delle nozioni di base della disciplina. Il tempo a disposizione per tale prova sarà di 75 minuti. Si intenderà superata la prova scritta se lo studente avrà risolto esattamente almeno due esercizi su tre. Gli studenti durante l'esame scritto potranno usare libri, appunti, tabelle, calcolatrici e specifico materiale didattico ma non telefoni-cellulari.

Non sono previste prove in itinere.

La prova orale consisterà in domande relative alle varie parti del programma per accertare il livello di conoscenza complessiva acquisita dal candidato.
Criteri per l’attribuzione del voto finale:
Alla formulazione del voto finale concorreranno in egual misura la padronanza mostrata nelle argomentazioni qualitative e quantitative, la visione critica degli argomenti affrontati durante il corso e la capacità di mettere in correlazione le varie parti del programma. Alla fine si procederà al calcolo della media dei voti ottenuti nelle due prove, scritta ed orale, la quale costituirà il voto finale.

DATE D'ESAME

Di norma, vengono fissati 8 appelli d’esame per ogni Anno Accademico; consultare il Calendario di Esami del Corso di Laurea Triennale in Fisica: http://www.dfa.unict.it/corsi/L-30/esami .

Le date d’esame si riferiscono ad entrambe le prove scritte ed orali.


ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

Formule di composti.
Modello atomico di Bohr/Rutherford.
Orbitali atomici. Numeri quantici.
Classificazione periodica degli elementi.
Configurazione elettronica degli elementi.
Proprietà periodiche.
Legame ionico.
Legame covalente.
Teoria V.S.E.P.R.
Orbitali ibridi e geometria molecolare.
Teoria degli orbitali molecolari.
Gas ideali.
Leggi dei gas ideali.
Diagramma di stato.
Unità di concentrazione.
Proprietà colligative.
Pressione osmotica.
Legge di azione di massa.
Fattori che influenzano l'equilibrio chimico.
pH.
Teorie acido-base.
Anfoliti. Idrolisi. Soluzioni tampone.
Celle galvaniche.
Equazione di Nernst.
Serie dei potenziali standard.
Elettrolisi.
Leggi di Faraday.




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