Il corso è finalizzato all’apprendimento dei concetti di base di chimica generale, nonché di stechiometria, fondamentali per la corretta comprensione della chimica dei corsi successivi.
Lo scopo è quello di fornire le conoscenze di base di Chimica Inorganica, con particolare riferimento ai gruppi s-p e di integrare con alcuni argomenti specifici le nozioni di Chimica Generale ( Struttura dei solidi, equilibri di solubilità ed elettrochimica).
Il modulo che è articolato in lezioni frontali (3 CFU), esercitazioni ed esperienze di laboratorio (3 CFU) fornisce agli studenti gli strumenti per cominciare a comprendere le ragioni del chimismo di alcuni semplici sistemi inorganici.
Sono richieste conoscenze di base di Matematica e Fisica Chimica Industriale
Sono richieste conoscenze di base di Matematica, Fisica e degli argomenti della Chimica Generale Modulo I
Obbligatoria con le deroghe stabilite dal regolamento didattico del CdS in Chimica Industriale
Obbligatoria con le deroghe stabilite dal regolamento didattico del CdS in Chimica Industriale
1. La composizione della materia e le reazioni chimiche: concetti introduttivi - misure e grandezze, atomi ed elementi, massa atomica, il concetto di mole, composti chimici e nomenclatura, reazioni chimiche e loro bilanciamento, rapporti quantitativi nelle reazioni chimiche.
2. La struttura atomica: i primi modelli atomici, lo spettro elettromagnetico, spettri atomici, teoria di Bohr, particelle ed onde, equazione d’onda per gli elettroni, numeri quantici ed orbitali, la configurazione elettronica degli elementi, proprietà periodiche e sistema periodico degli elementi.
3. Il legame chimico: strutture di Lewis, legame ionico (cenni), legame covalente, teoria del legame di valenza e ibridazione degli orbitali, molecole poliatomiche e geometria molecolare, teoria degli orbitali molecolari per le molecole biatomiche, forze intermolecolari.
4. La termochimica e cenni di termodinamica: varie forme dell’energia, I° principio della termodinamica, legge di Hess ed entalpie di reazione, spontaneità e disordine, entropia ed energia libera.
5. Gli stati di aggregazione della materia:
Lo stato gassoso: proprietà dei gas, leggi dei gas ideali, miscele gassose, gas reali.
Lo stato liquido: pressione di vapore dei liquidi e temperatura di ebollizione.
Cenni sullo stato solido.
Passaggi di stato, diagramma di stato dell’acqua.
6. Le soluzioni: concentrazione delle soluzioni, legge di Raoult, soluzioni liquido-liquido, soluzioni di soluti non volatili e proprietà colligative.
7. Cenni di cinetica chimica: velocità di reazione, equazione cinetica, ordine di reazione, equazione di Arrhenius, meccanismi di reazione, catalisi.
8. L’equilibrio chimico: reazioni di equilibrio, la costante di equilibrio, influenza della concentrazione, della pressione e della temperatura sugli equilibri chimici.
9. Equilibri ionici in soluzione acquosa: elettroliti e grado di dissociazione, definizioni di acido e base, teoria di Bronsted, prodotto ionico dell’acqua, scala del pH, pH di acidi e basi forti, pH di acidi e basi deboli, acidi poliprotici (cenni), reazioni acido-base, soluzioni tampone.
10. Laboratorio: Esperienze di laboratorio relative alla sintesi di alcuni ossidi metallici, cristallizzazione di sali, titolazioni acido-base.
Teoria (3 CFU)
Elettrochimica
· Generalità sulle celle elettrochimiche. Conduttori di I e II specie. Celle voltaiche. Semielementi galvanici. Elettrodo a idrogeno e potenziali normali. Serie Elettrochimica. Energia libera e lavoro elettrico. Legge di Nerst. Celle elettrolitiche. Predizione dei prodotti di elettrolisi e leggi di Faraday.
Legame chimico e strutture dei solidi
• Classificazione dei solidi in base alla tipologia di legame. Solidi ionici e covalenti. Il legame ionico: energia reticolare e costante di Madelung. Strutture dei solidi: solidi cristallini e amorfi. Struttura e proprietà dei metalli.
Solubilità dei sali in acqua
· Solubilità. Energetica del processo di dissoluzione. Sali poco solubili. Equilibri di solubilità e prodotto di solubilità.
Chimica degli elementi del blocco s-p
• Aspetti generali degli elementi e proprietà periodiche. Sistematica dei gruppi principali. Idrogeno e gruppi 1°-2° e 13°-18°. Caratteristiche generali degli elementi dei singoli gruppi. Abbondanza naturale. Reattività allo stato elementare. Principali metodi di preparazione. Composti con idrogeno, ossigeno ed alogeni. Sali e altri composti principali.
Cenni sui metalli di transizione e sui composti di coordinazione
Esercitazioni e Laboratorio (3 CFU)
Esercitazioni in aula:
- Calcolo della forza elettromotrice (f.e.m.) delle celle galvaniche. Applicazioni della legge di Nerst. Effetto del pH.
-Applicazione delle Leggi di Faraday
-Calcoli sulla solubilità di sali poco solubili. Effetto dello ione comune. Effetto del pH sulla solubilità.
Esperienze in Laboratorio :
• Preparazione della pila di Daniel e delle pile a concentrazione.
• Elettrolisi dell’acqua ed applicazioni della legge di Faraday
• Preparazione del KNO3 (salnitro)
• Determinazione del prodotto di solubilità del CaSO4×2H2O
• Riconoscimento e separazione degli ioni del 2° gruppo
• Riconoscimento degli anioni CO32-, Cl-, Br- ed I-
• Preparazione del complesso argento-ammoniaca e determinazione della costante di complessazione
1. Slides delle lezioni disponibili sul sito: http://studium.unict.it/
2. J. Kotz, P. M. Treichel, J. R. Townsend “Chimica”, EdiSES
3. R. H. Petrucci, F. G. Herring, J. D. Madura, C. Bissonnette "General Chemistry: Principles and Modern Applications", 11th Edition, Pearson
4. A cura di M. Speranza “Chimica Generale e Inorganica”, edi-ermes
5. Michelin Lausarot P.; Vaglio G. A., “Fondamenti di Stechiometria”
•1. Slides delle lezioni disponibili sul sito: http://studium.unict.it/
•2 Bertini, Luchinat, Mani «Chimica Inorganica» Ambrosiana
•3. John Kotz, Paul M. Treichel, John R. Townsend “Chimica”, EdiSES
•4. Petrucci, Harwood, Herring, “Chimica Generale”, Piccin
•5. A cura di M. Speranza “Chimica Generale e Inorganica”, edi-ermes”
http://studium.unict.it/
Slides delle lezioni disponibili sul sito: http://studium.unict.it/
modulo I | |||
* | Argomenti | Riferimenti testi | |
1 | * | 1. La composizione della materia e le reazioni chimiche | Slides delle lezioni; Testi 2-5 |
2 | * | 2. La struttura atomica | Slides delle lezioni; Testi 2-4 |
3 | * | 3. Il legame chimico | Slides delle lezioni; Testi 2-4 |
4 | * | 4. La termochimica e cenni di termodinamica | Slides delle lezioni; Testi 2-5 |
5 | * | 5. Gli stati di aggregazione della materia | Slides delle lezioni; Testi 2-4 |
6 | * | 6. Le soluzioni | Slides delle lezioni; Testi 2-5 |
7 | * | 7. Cenni di cinetica chimica | Slides delle lezioni; Testi 2-4 |
8 | * | 8. L’equilibrio chimico | Slides delle lezioni; Testi 2-5 |
9 | * | 9. Equilibri ionici in soluzione acquosa | Slides delle lezioni; Testi 2-5 |
10 | * | 10. Laboratorio | Slides delle lezioni |
modulo II | |||
* | Argomenti | Riferimenti testi | |
1 | * | testiElettrochimica: Celle galvaniche | slides; testi 3-5 |
2 | * | Semielementi galvanici e potenziali Standard | slides; testi 3-5 |
3 | * | Legge di Nerst | slides; testi 3-5 |
4 | * | Celle elettrolitiche. Legge di Faraday | slides; testi 3-5 |
5 | Strutture dei solidi | slides; testi 3-5 | |
6 | * | Equilibri di solubilità | slides; testi 3-5 |
7 | Aspetti generali della chimica degli elementi | slides; testi 3-5 | |
8 | * | Idrogeno | slides; testo 2 |
9 | * | Elementi dei gruppi s-p: 1° e 2° e dal 13° al 18° | slides; testo 2 |
10 | * | Esperienze di laboratorio | slides |
Prova scritta (sugli argomenti oggetto delle esercitazioni in aula) + colloquio orale
Prova scritta (problemi su argomenti di Chimica Generale: elettrochimica e equilibri di solibilità) + colloquio orale (su tutti gli argomenti del corso)
Due prove scritte (sugli argomenti oggetto delle esercitazioni in aula): Dicembre e fine Corso
Una prova in itinere scritta (problemi su argomenti di elettrochimica ed equilibri di solubilità)
Prova scritta (per coloro che non hanno svolto le prove in itinere) + colloquio orale
Prova scritta per chi non ha superato la prova in itinere (argomenti di elettrochimica ed equilibri di solubilità) + colloquio orale su tutti gli argomenti del corso
Tutti gli i contenuti del corso.
Principi delle celle galvaniche
Tipi di semielementi galvanici
Significato dei potenziali standard
Principi delle celle elettrochimiche
Descrivere i fattori che influenzano la solubilità
Descrivere le relazioni tra struttura dei solidi e solubilità
Discutere il seguente gruppo :