CHIMICA P - Z

CHIM/07 - 9 CFU - 1° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

FRANCESCO BOTTINO
Email: fbottino@dii.unict.it
Edificio / Indirizzo: Edificio 10 Viale Andrea Doria 6 95125 Catania
Telefono: 095 7382750
Orario ricevimento: - Martedì 11.00-13.00 - Mercoledì 11.00-13.00


Obiettivi formativi

Il corso ha lo scopo di fornire le conoscenze di Chimica necessarie per comprendere il comportamento delle sostanze più comuni, per poter affrontare l’interpretazione dei fenomeni chimici e chimico –fisici e per stabilire le opportune correlazioni proprietà-struttura dei materiali di uso ingegneristico.

Prerequisiti richiesti

(Elementi, composti e miscele; proprietà fisiche e chimiche; atomi e molecole; numero atomico e di massa, isotopi, unità di massa atomica, peso atomico e molecolare; la mole, leggi della chimica, cenni di nomenclatura).



Frequenza lezioni

Consigliata



Contenuti del corso

STRUTTURA DELLA MATERIA: Modello di Thomson; modello di Rutherford; spettri atomici; la teoria quantistica; teoria di Bohr; principio di Pauli; il principio di indeterminazione; dualismo onda-particella; la meccanica ondulatoria; l'equazione di Schroedinger; numeri quantici e livelli energetici; costruzione ideale degli atomi.

SISTEMA PERIODICO - NOMENCLATURA DEI COMPOSTI CHIMICI – REAZIONI CHIMICHE: Raggio atomico, potenziali di ionizzazione, elettronegatività, affinità elettronica, carattere metallico. Formule brute e di struttura; reazioni chimiche e calcoli stechiometrici, reazioni redox, dismutazione.

LEGAME CHIMICO: Teoria del legame di valenza; legame omopolare, covalente, ionico, metallico; angoli di legame; ibridazione; teoria VSEPR; risonanza; legami intermolecolari; teoria dell’Orbitale Molecolare.

STATO GASSOSO: Gas ideale; leggi di Boyle, Gay Lussac, Charles, Avogadro; equazioni di stato dei gas ed esercitazioni numeriche; legge di Avogadro; pressioni parziali; legge di Dalton; equazione di Van der Waals; stato critico dei gas reali; diagramma di Andrews.

TERMODINAMICA CHIMICA: Concetti generali di termodinamica; energia interna; I° principio della Termodinamica; entalpia; legge di Hess; entropia e II° principio della Termodinamica; III° principio della Termodinamica; energia libera e processi spontanei.

STATI CONDENSATI E PASSAGGI DI STATO: Stato solido; solidi covalenti, ionici, molecolari, metallici; difetti reticolari: di punto, di linea e di superficie; stato liquido; pressione di vapore; temperatura di ebollizione e solidificazione. Passaggi di stato; fusione, evaporazione, sublimazione; equazione di Clausius-Clapeyron; varianza e regola delle fasi; diagrammi di stato; sistemi ad un componente: acqua, zolfo, anidride carbonica.

STATO DI SOLUZIONE: Tipi di soluzione; solubilità di una specie; concentrazione e modo di esprimerla; interazioni soluto-solvente; soluzioni ideali e non ideali; legge di Raoult: relazioni tra la composizione di una miscela di due liquidi e quella del suo vapore; sistemi con azeotropo di massimo e di minimo; soluzioni diluite di soluti non volatili; proprietà colligative; crioscopia; ebullioscopia; pressione osmotica; dissociazione elettrolitica; elettroliti forti e deboli; grado di dissociazione; coefficiente di Van't Hoff.

EQUILIBRIO CHIMICO: Legge dell'azione chimica delle masse; principio di Le Chatelier; relazioni tra le costanti di equilibrio; equilibri omogenei ed eterogenei; equilibri gassosi; influenza di pressione, temperatura e concentrazione sulle condizioni di equilibrio; energia libera e costante di equilibrio. EQUILIBRIO IN SOLUZIONE ACQUOSA: Acidi e basi; teorie di Arrhenius, Bronsted e Lewis; prodotto ionico dell'acqua; definizione di pH; calcolo del pH di soluzioni di acidi e basi forti; calcolo del pH di soluzioni di acidi e basi deboli; idrolisi salina; soluzioni tampone; prodotto di solubilità ed effetto dello ione in comune.

CINETICA CHIMICA: Velocità di reazione; molecolarità e ordine di reazione; influenza della temperatura; energia di attivazione; catalisi omogenea ed eterogenea

ELETTROCHIMICA: Pile galvaniche; potenziale standard e sua misura; serie elettrochimica degli elementi; equazione di Nernst; pile a concentrazione; elettrolisi; tensione di decomposizione; leggi di Faraday; elettrolisi di sali fusi; elettrolisi di NaCl in soluzione acquosa; elettrolisi dell'acqua; cenni sulla corrosione

CENNI DI CHIMICA INORGANICA



Testi di riferimento

Teoria ed esercizi:

Testo 1: M.Schiavello – L. Palmisano, Fondamenti di Chimica, EdiSES;

Testo 2: P.Tagliatesta- Chimica generale e inorganica- Edi Ermes

Testo 3: B.B.Laird, Chimica generale, McGraw-Hill;

Testo 4: Bertini I., Luchinat C.,Mani F.-Chimica (Materia, tecnologia, ambiente)-CEA

Testo 5: R.Chang, Fondamenti di Chimica generale, McGraw-Hill;

Esercizi:

- M.Bruschi, Stechiometria e Laboratori di Chimica Generale, Pearson;

-P. D’Arrigo, Chimica, esercizi e casi pratici, EdiSES



Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Natura atomica della materia, struttura della materia, legame chimico, stati di aggregazione della materia, termodinamica chimica, cinetica chimica, equilibrio chimico, soluzioni elettrolitiche, elettrochimica 


Verifica dell'apprendimento


MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

L'esame prevede una prova scritta e prova orale.

Durante il periodo delle lezioni sono previste delle prove in itinere scritte, il superamento delle quali consente di poter sostenere direttamente l’esame orale.

Nel caso in cui le prove in itinere non vengano sostenute o superate, durante l’anno accademico, sono fissati 6 appelli d’esame (ordinari) più 4 appelli riservati agli studenti ripetenti e fuori corso.


PROVE IN ITINERE

Sono previste due prove in itinere durante il corso.

Le prove in itinere hanno una doppia valenza: la prima, e più importante, di tipo autovalutativo per consentire agli studenti di verificare in itinere il livello di apprendimento; la seconda di tipo valutativo per accedere direttamente all’esame orale.


PROVE DI FINE CORSO

La prova d'esame è composta da una prova scritta ed una prova orale.

Nella prova scritta gli studenti sono chiamati a svolgere esercizi analoghi a quelli svolti in aula durante le esercitazioni.

L’esame orale consterà di un colloquio in cui lo studente dovrà, in modo sintetico e con appropriato linguaggio scientifico spiegare i fenomeni chimici trattati durante il corso.


ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

Lo studente dovrà dimostrare la conoscenza e la comprensione degli aspetti teorici della chimica; saper elaborare ed interpretare i dati; saper applicare la conoscenza acquisita alla soluzione qualitativa e quantitativa di problemi semplici; aver acquisito la capacità di osservare e seguire i fenomeni chimici ed aver sviluppato capacità di previsione. Infine dovrà essere in grado di presentare oralmente, in modo comprensibile e con adeguato linguaggio scientifico, ad un pubblico informato.




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