CHIMICA GENERALE ED INORGANICA E LABORATORIO

16 CFU - 1° e 2° semestre

Docenti titolari dell'insegnamento

SANTO DI BELLA - modulo I - CHIM/03 - 10 CFU
GUGLIELMO GUIDO CONDORELLI - modulo II - CHIM/03 - 6 CFU

Obiettivi formativi

modulo I
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.
modulo II
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).

L'obiettivo è quello di fornire agli studenti le conoscenze su elettrochimica e sistemi inorcanici e le competenze per applicare tali conoscenze in semplici casi pratici.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

modulo I
Lezioni frontali; esercizi numerici alla lavagna; esercitazioni di laboratorio
modulo II
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.

Prerequisiti richiesti

modulo I
Sono richieste conoscenze di base di Matematica e Fisica
modulo II
Sono richieste conoscenze di base di Matematica, Fisica e degli argomenti della Chimica Generale Modulo I

Frequenza lezioni

modulo I
Obbligatoria con le deroghe stabilite dal regolamento didattico del CdS in Chimica Industriale
modulo II
Obbligatoria con le deroghe stabilite dal regolamento didattico del CdS in Chimica Industriale

Contenuti del corso

modulo I
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.
modulo II
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 CO₃^2-, Cl^-, Br^- ed I^-

• Preparazione del complesso argento-ammoniaca e determinazione della costante di complessazione

Testi di riferimento

modulo I
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”
modulo II
•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”

Altro materiale didattico

modulo I
http://studium.unict.it/
modulo II
Slides delle lezioni disponibili sul sito: http://studium.unict.it/

Programmazione del corso

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

Verifica dell'apprendimento

MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

modulo I
Prova scritta (sugli argomenti oggetto delle esercitazioni in aula) + colloquio orale
modulo II
Prova scritta (problemi su argomenti di Chimica Generale: elettrochimica e equilibri di solibilità) + colloquio orale (su tutti gli argomenti del corso)

ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

modulo I
Tutti gli i contenuti del corso.
modulo II
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 :

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