CHIMICA GENERALE ED INORGANICA M - Z

CHIM/03 - 6 CFU - 1° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

LUCIA CRASCI'

Obiettivi formativi

- acquisizione delle conoscenze di base della struttura atomica, del legame chimico, delle proprietà chimico-fisiche delle soluzioni, delle principali reazioni chimiche, dell’equilibrio chimico e degli elementi termodinamici e cinetici che le caratterizzano; - conoscenza della nomenclatura dei composti inorganici ed è in grado di rappresentare la loro struttura geometrica; - bilanciamento le reazioni chimiche, sia red-ox che non, prevedendone la spontaneità. - calcolo la costante di equilibrio di una reazione chimica ed è in grado di prevederne la spontaneità e l’andamento in seguito alle variazioni di concentrazione, temperatura e pressione. - definizione un acido e una base secondo Arrhenius, Bronsted e Lewis ed è in grado di prevedere la forza di un acido, o di una base, a seconda della sua struttura molecolare. - calcolo del pH delle soluzioni in cui sono presenti singolarmente, o contemporaneamente, acidi, basi e sali. - descrizione le principali proprietà degli elementi rappresentativi dei gruppi sp, illustrarne i principali metodi di preparazione, elencare i principali composti illustrandone i metodi di preparazione.

Prerequisiti richiesti

Conoscenze di base di aritmetica algebra e geometria, quali operazioni con i numeri razionali (reali), soluzione di equazioni di 1° e 2° grado, equazioni della retta, nozioni basilari di fisica quali vettori, velocità, energia.


Frequenza lezioni

obbligatoria


Contenuti del corso

1) Introduzione - Le 4 forze fondamentali, materia ed energia, stati di aggregazione della materia*, sistemi omogenei ed eterogenei, il metodo scientifico, elementi*, composti* e miscele*.

2) Leggi ponderali - Legge di conservazione della massa di Lavosier*, legge delle proporzioni definite di Proust*, teoria atomica di Dalton, legge delle proporzioni multiple di Dalton*, legge di Avogadro*, generalità sull’atomo, numero atomico* e numero di massa*, isotopi*, difetto di massa, u.m.a.*, massa atomica*, massa molecolare*, mole*, formula minima*, formula molecolare*, formula di struttura, isomeri, percentuali in peso.

3) Struttura della materia - Modello atomico di Rutherford, modello atomico di Bohr e Sommerfield, numeri quantici*, interpretazione ondulatoria dell’atomo, orbitali atomici*, principio di Pauli*, regola di Hund*, principio di indeterminazione di Heisenberg, costruzione ideale degli atomi*.

4) Sistema periodico - Periodicità e configurazioni elettroniche*, potenziale di ionizzazione*, affinità elettronica*, elettronegatività*, dimensioni atomiche.

5) Legame chimico* - Energia di legame, legame ionico, legame covalente, legame dativo, legame idrogeno, strutture di Lewis, valenza, carica formale, teoria dell’orbitale di valenza, ibridizzazione, risonanza.

6) Nomenclatura chimica* - Elementi e loro rappresentazione, valenza e numero di ossidazione, reazioni chimiche, rappresentazioni e bilanciamento, reazioni red-ox e loro bilanciamento.

7) Termodinamica - Funzioni di stato*, primo principio*, legge di Hess, secondo principio*, entropia e disordine, energia libera*.

8) Lo stato gassoso - Pressioni parziali*, legge di Dalton*, legge dei gas ideali*, gas reali.

9) Lo stato liquido - Proprietà, viscosità, tensione superficiale, tensione di vapore*.

10) Passaggi di stato - Diagrammi di stato dell’H2O* e della CO2.

11) Soluzioni* - Molarità, normalità, frazione molare, molalità, percentuale in massa, densità, tensione di vapore, legge di Raoult, proprietà colligative, elettroliti, grado di dissociazione, coefficiente di Van’t Hoff.

12) Equilibrio chimico* - Legge di azione di massa, costante di equilibrio, relazione fra Kp e Kc, dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura, fattori che influenzano l’equilibrio, relazione fra la costante di equilibrio ed il grado di dissociazione.

13) Acidi e basi* - Definizione secondo Arrhenius, Bronsted e Lowry, Lewis, forza di acidi e basi, costante di dissociazione, elettroliti anfoteri, prodotto ionico dell’acqua, calcoli di pH di acidi e basi (forti e deboli), indicatori di pH.

14) Idrolisi salina - Costante di idrolisi, pH di idrolisi*, soluzioni tampone*, titolazioni acido forte base forte*, titolazioni acido debole base forte*, prodotto di solubilità*, effetto dello ione a comune sulla solubilità.

15) Cenni di Elettrochimica - Pile chimiche, serie dei potenziali redox.

16) Cenni di cinetica chimica - Ordine e molecolarità di reazione, velocità di reazione.

17) Chimica Inorganica - Chimica degli elementi principali dal I° al VII° gruppo*, proprietà generali dei gruppi e dei periodi*, proprietà chimico-fisiche degli elementi principali e dei loro composti più importanti.


Testi di riferimento

Chimica Generale e Inorganica

  1. Fondamenti di chimica P. Silvestroni, CEA

  2. J.C. Kotz, P.M. Treichel, J.R. Townsed - Chimica

  3. P.W. Atkins, L. Jones - Chimica Generale – Zanichelli

  4. Appunti di Lezione

    Chimica Inorganica

    I. Bertini,C. Luchinat, F. Mani - Chimica Inorganica - Ambrosiana, (distribuzione Zanichelli)

Stechiometria

  1. P. M. Lausarot, G.A. Vaglio - Stechiometria Guida alla soluzione di problemi di chimica- Piccin

7. Esercitazioni a lezione

Testi di approfondimento

8. P. Chiorboli, Fondamenti di Chimica, Brossura, UTET


Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
11. Introduzione alla chimica, Materia e sue proprietà, Composti ed elementi, Leggi ponderali La legge di AvogadroT.2: C.1, T.3 I fondamenti 
22. Isotopi, u.m.a., Mole, Formule chimiche, Teoria atomica. Modello RutherfordT.1: C.1 e 3, T2: Parte 1, T.3 I fondamenti 
33. EsercitazioniT.6: C.1, T.2: F.23, 30 e 47 
44. Modello di Bohr - Sommerfeld, Principio di Pauli, Principio di Hund,Numeri quanticiT.1: C.1, T.2: Parte 2, T.3 C.1 
55. Principio di indeterminazione Heisenberg T.1: C.1, T.2 Parte 2, T.3 C.1 
66. EsercitazioniT.6: C.1, T.2: F.23, 30 e 47 
77. Introduzione ai legami chimici, Il legame ionico, Il legame covalente secondo il metodo VBT.1: C.2, T.2: C.2 e C.3, T.3 Parte 2 
88. Legame dativo, Ibridizzazione ed esempi, Valenza e numero di ossidazione, Risonanza ed esempiT.1: C.2, T.2: C.3, T.3 Parte 2 
99. Legame di idrogeno ed esempi, Legami deboli (VdW, forze di London), Nomenclatura e reazioni chimiche (red-ox e non red-ox)T.1: C.2 e C.3, T.2: C.3 I fondamenti 
1010. Esercitazioni T.6: C.2, T.2: F.30, 39, 68, 88, 97 e 108 
1111. Termodinamica, funzioni di stato, variabili intensive ed estensive, primo principio, entalpia, legge di Hess Termodinamica, secondo principio, entropia, energia libera T.1: C.4, T.2: C.3 e C.8, T.3: Parte 4  
1212. EsercitazioniT.6: C.6, T.2: Cap. 7 e 8 
1313. Lo stato gassoso, gas ideale, distribuzione di Boltzmann, legge di Dalton, legge dei gas Lo stato liquido, viscosità, tensione superficiale, tensione di vapore Soluzioni e determinazione della concentrazioneT.1: C.5 e 6, T.2: C.4 e 5, T.3: Parte 3 
1414. Passaggi di stato, diagrammi di stato, Legge di Raoult, Proprietà colligative, Grado di dissociazione, i Van’t HoffT.1: C.7 e C.8, T.2: C.9, T.3: Parte 3 
1515. EsercitazioniT.6: C.3 e 4, T.2: C.4,5 e 9 
1616. EsercitazioniT.6: C.3 e 4, T.2: C.4,5 e 9 
1717. Equilibrio chimico, legge dell’azione di massa, costante di equilibrio, dipendenza K da T, fattori che influenzano. Equilibri eterogenei (Legge di Clapeyron) T.1: C.10 e 11, T.2: C.10, T.3: Parte 4 
1818. Equilibri ionici in soluzione, definizione di acido e base secondo Arrhenius, Bronsted Lowry e Lewis,T.1: C.14, T.2:C.11, T.3: Parte 4 
1919. EsercitazioniT.6: C.7 e 8, T.2 C.10, 11 e 12 
2020. EsercitazioniT.6: C.7 e 8, T.2 C.10, 11 e 12 

Verifica dell'apprendimento


MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

Gli studenti dovranno sostenere una prova scritta e avranno a disposizione 2 ore di tempo per svolgere 5 esercizi numerici. Il superamento della prova scritta (voto superiore o uguale a 18/30) è vincolante per l'accesso all'esame orale.

NB: per la prova scritta gli studenti dovranno presentarsi muniti di un valido documento di identità. Durante la prova è possibile consultare la tavola periodica ma non è assolutamente ammesso l’uso del cellulare, nemmeno in modalità di calcolo.


PROVE IN ITINERE

Non previste


PROVE DI FINE CORSO

Non previste


ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

proprietà colligative

primo e secondo principio della termodinamica

diagramma di stato dell'acqua

Proprietà dei vari gruppi degli elementi significativi



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