CHIMICA F - O

CHIM/07 - 9 CFU - 1° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

GIOVANNA DI PASQUALE
Email: giovanna.dipasquale@dii.unict.it
Edificio / Indirizzo: edificio 10 - Viale A.Doria 6 - 95125Catania
Telefono: 095 7382754
Orario ricevimento: lunedì-mercoledì-venerdì (ore 9,00-11,00)


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.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Didattica frontale ed esercitazioni in aula.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare
il programma previsto e riportato nel syllabus


Prerequisiti richiesti

CONOSCENZE SULLA NATURA ATOMICA DELLA MATERIA (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

La frequenza è fortemente 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: R.Chang, Fondamenti di Chimica generale, McGraw-Hill;

Testo 4: B.B.Laird, Chimica generale, McGraw-Hill;

Testo 5: Bertini I., Luchinat C.,Mani F.-Chimica (Materia, tecnologia, ambiente)-CEA

 

Esercizi:

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

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


Altro materiale didattico

Ulteriore materiale didattico consistente in files pdf con le diapositive di tutte le lezioni può essere reperito registrandosi sulla pagine del corso nel sito:

http://studium.unict.it



Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1INTRODUZIONE E METODO DI STUDIOMateriale fornito dalla docente-raccolta n.1 
2NATURA ATOMICA DELLA MATERIA* Elementi, composti e miscele; proprietà fisiche e chimiche; atomi e mole¬cole; numero atomico e di massa, isotopi, unità di massa atomica, peso atomico e molecolare; la mole, leggi della chimica; formule brute e di struttura; reazioni chimiche e calcoli stechiometriciCapitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento. Materiale fornito dalla docente-raccolta n.2 
3STRUTTURA 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'equa¬zione di Schroedinger; numeri quantici e livelli energetici; costruzione ideale degli atomi.Capitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento. Materiale fornito dalla docente-raccolta n.3 
4SISTEMA PERIODICO e CENNI DI CHIMICA INORGANICA* Raggio atomico, potenziali di ionizzazione, elettronegatività, affi¬nità elettronica, carattere metallico. Chimica degli elementi.Capitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento Materiale fornito dalla docente-raccolta n. 4 
5NOMENCLATURA DEI COMPOSTI CHIMICI – REAZIONI CHIMICHE* Nomenclatura, reazioni redox, reazioni di dismutazioneCapitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento Materiale fornito dalla docente-raccolta n. 5 
6LEGAME CHIMICO* Teoria del legame di valenza; legame omopolare, covalente, ionico, metal¬lico; legami  e ; angoli di lega¬me; ibridazione; teoria VSEPR; risonanza; le¬gami intermolecolari; teoria dell’Orbitale Molecolare.Capitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento Materiale fornito dalla docente-raccolta n.6 e 7 
7TERMODINAMICA 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.Capitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento. Materiale fornito dalla docente-raccolta n.8 
8STATO GASSOSO-STATO LIQUIDO- STATO SOLIDO Gas ideale; leggi di Boyle, Gay Lussac, Charles, Avogadro; equa¬zioni di stato dei gas ed esercitazioni numeriche; legge di Avogadro; pressioni par¬ziali; legge di Dalton; equazione di Van der Waals; stato critico dei gas reali; diagramma di Andrews. stato liquido; pressione di vapore; temperatura di ebollizione e solidificazione; Stato solido; solidi covalenti, ionici, molecolari, metallici; difetti reticolari: di punto, di linea e di superficie.Capitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento. Materiale fornito dalla docente-raccolta n.9 
9PASSAGGI DI STATO* Passaggi di stato; fusione, evaporazione, sublimazione; equazione di Clausius-Clapeyron; varianza e regola delle fasi; diagrammi di stato; sistemi ad un componente: acqua, anidride carboni¬ca, zolfo.Capitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento. Materiale fornito dalla docente-raccolta n.10 
10STATO DI SOLUZIONE* Tipi di soluzione; solubilità di una specie; concentrazione e mo¬do di esprimerla; interazioni soluto-solvente; soluzioni ideali e non ideali; legge di Raoult: relazioni tra la composizione di una mi¬scela di due liquidi e quella del suo vapore; sistemi con azeo-tropo di massimo e di minimo; soluzioni diluite di soluti non volatili; proprietà colligative; crioscopia; ebullioscopia; pres¬sione osmotica; dissociazione elettrolitica; elettroliti forti e deboli; grado di dissociazione; coeffCapitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento. Materiale fornito dalla docente-raccolta n.11 
11EQUILIBRIO 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, tem¬peratura e concentrazione sulle condizioni di equilibrio; energia libera e costante di equilibrio.Capitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento. Materiale fornito dalla docente-raccolta n.12 
12EQUILIBRIO 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.Capitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento. Materiale fornito dalla docente-raccolta n.13 
13CINETICA CHIMICA* Velocità di reazione; molecolarità e ordine di reazione; influenza della temperatura; energia di atti-vazione; catalisi omogenea ed eterogenea.Capitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento. Materiale fornito dalla docente-raccolta n.14 
14ELETTROCHIMICA* Pile galvaniche; potenziale standard e sua misura; serie elettrochimica degli elementi; equazione di Nernst; pile a concentrazione; elettrolisi; tensione di decomposizione; leggi di Faraday; elettroli¬si di sali fusi; elettrolisi di NaCl in soluzione acquosa; elettrolisi dell'acqua; cenni sulla corrosioneCapitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento. Materiale fornito dalla docente-raccolta n.15 


Verifica dell'apprendimento


MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

L'esame prevede una prova con esercizi e una prova relativa alla parte di teoria del programma.

Durante il periodo delle lezioni sono previste delle prove in itinere che 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.

La 1a prova in itinere riguarda gli argomenti (teoria ed esercizi) relativi al materiale fornito dalla docente nelle raccolte comprese tra 1-9 (simulazioni sono disponibili su Studium).

La 2a prova in itinere riguarda solo esercizi relativi al materiale fornito dalla docente nelle raccolte 11, 12, 13 e 15 (simulazioni sono disponibili su Studium).

Il superamento di entrambe le prove in itinere consente di poter sostenere direttamente un esame sulla teoria, solo sugli argomenti relativi al materiale fornito dalla docente nelle raccolte comprese tra la 10 e la 15. L'esame potrà essere sostenuto o sotto forma di colloquio orale (la data viene concordata contattando la docente via e-mail) o come test scritto.

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. Tali appelli consistono in una prova scritta in cui gli studenti sono chiamati a svolgere esercizi (su tutto il programma) analoghi a quelli svolti in aula durante le esercitazioni. L’esame relativo alla parte della teoria, su tutti gli argomenti trattati durante il corso, potrà essere sostenuto o sotto forma di colloquio orale o come test scritto.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.


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.




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