CHIMICA GENERALE ED INORGANICA M - Z
Anno accademico 2020/2021 - 1° annoCrediti: 6
SSD: CHIM/03 - Chimica generale e inorganica
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 98 di studio individuale, 28 di lezione frontale, 24 di esercitazione
Semestre: 1°
Obiettivi formativi
Scopo del corso è quello di fornire allo studente le basi generali della chimica nonché la comprensione di tematiche ad essa connesse e sviluppati in altri corsi del Corso di Laurea.
Lo studente acquisisce le capacità necessarie alla risoluzione teorica e pratica di problemi di base cui dovrà far fronte in laboratorio e negli insegnamenti successivi.
Lo studente diventa capace di applicare gli strumenti della chimica generale al fine di : 1) saper scrivere correttamente i composti chimici più comuni, 2) saper scrivere, prevedere e bilanciare le reazioni chimiche, 3) saper determinare lae concentrazioni delle soluzioni, 4) saper descrivere il concetto di equilibrio chimico; 5) saper determinare il pH di una soluzione.
Lo studente sviluppa capacità critica nella risoluzione degli esercizi, descrivendo le reazioni coinvolte e verificando la consistenza dei valori ottenuti.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Lezioni frontali ed esercitazioni di stechiometria
Prerequisiti richiesti
Conoscenze di base di aritmetica e algebra, 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 come previsto dall’ordinamento didattico
http://www.dsf.unict.it/corsi/l-29_sfa/regolamento-didattico
Contenuti del corso
Programma
1) Introduzione - Le 4 forze fondamentali, materia ed energia, stati di aggregazione della materia*, sistemi omogenei ed eterogenei, 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*, u.m.a.*, massa atomica*, massa molecolare*, mole*, formula minima*, formula molecolare, percentuali in peso.
3) Struttura della materia – Modelli atomici di Rutherford, Bohr e Sommerfield. Teoria degli orbitali atomici*, 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*.
5) Legame chimico* - legame ionico, legame covalente, legame dativo, legame idrogeno, strutture di Lewis, valenza, carica formale, teoria dell’orbitale di valenza, ibridizzazione, cenni di 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*, secondo principio*, 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*
15) 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.
* argomenti irrinunciabili per il superamento dell’esame.
Testi di riferimento
Chimica Generale e Inorganica:
1. P. Silvestroni - Fondamenti di chimica - undicesima edizione - CEA
2. P.W. Atkins, L. Jones - Chimica Generale – quinta edizione - Zanichelli
3. J.C. Kotz, P.M. Treichel, J.R. Townsed - Chimica - quinta edizione - Edises
4. I. Bertini, F. Mani, C. Luchinat - Chimica - seconda edizione - CEA
5. Appunti di Lezione
Chimica Inorganica:
6. I. Bertini,C. Luchinat, F. Mani - Chimica Inorganica - Ambrosiana, (distribuzione Zanichelli)
Stechiometria
7. P. M. Lausarot, G.A. Vaglio - Stechiometria Guida alla soluzione di problemi di chimica- Piccin
Esercitazioni a lezione
Testi di approfondimento
8. P. Chiorboli, Fondamenti di Chimica, Brossura, UTET
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | Introduzione alla chimica, Materia e sue proprietà, Composti ed elementi*, Leggi ponderali* La legge di Avogadro* | T.2: C.1, T.3 I fondamenti, T.4: C.1 |
| 2 | Isotopi, u.m.a*., Mole*, Formule chimiche*, Teoria atomica. Modello Rutherford | T.1: C.1 e 3, T2: Parte 1, T.3 I fondamenti, T.4: C.1 e 2 |
| 3 | Esercitazioni | T.6: C.1, T.2: F.23, 30 e 47 |
| 4 | Modello di Bohr - Sommerfeld, Principio di Pauli*, Principio di Hund*,Numeri quantici* | T.1: C.1, T.2: Parte 2, T.3 C.1, T.4: C.3 |
| 5 | Principio di indeterminazione Heisenberg La tavola periodica* (affinità elettronica, potenziale di Ionizzazione, raggio atomico elettronegatività) | T.1: C.1, T.2 Parte 2, T.3 C.1, T.4: C.3 |
| 6 | Esercitazioni | T.6: C.1, T.2: F.23, 30 e 47 |
| 7 | Introduzione ai legami chimici, Il legame ionico*, Il legame covalente secondo il metodo VB* | T.1: C.2, T.2: C.2 e C.3, T.3 Parte 2, T.4: C.4 e 5 |
| 8 | Legame dativo*, Ibridizzazione ed esempi*, Valenza e numero di ossidazione*, Risonanza ed esempi | T.1: C.2, T.2: C.3, T.3 Parte 2, T.4: C.4 e 5 |
| 9 | 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, T.4: C.6, 10 e 21 |
| 10 | Esercitazioni | T.6: C.2, T.2: F.30, 39, 68, 88, 97 e 108 |
| 11 | Termodinamica, funzioni di stato, primo principio*, entalpia*, secondo principio*, entropia*, energia libera* | T.1: C.4, T.2: C.3 e C.8, T.3: Parte 4 |
| 12 | Esercitazioni | T.6: C.6, T.2: Cap. 7 e 8 |
| 13 | 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 concentrazione* | T.1: C.5 e 6, T.2: C.4 e 5, T.3: Parte 3, T.4: C.9 e 14 |
| 14 | Passaggi di stato, diagrammi di stato*, Legge di Raoult, Proprietà colligative*, Grado di dissociazione*, i Van’t Hof | T.1: C.7 e C.8, T.2: C.9, T.3: Parte 3, T.4: C.11 |
| 15 | Esercitazioni | T.6: C.3 e 4, T.2: C.4,5 e 9 |
| 16 | Esercitazioni | T.6: C.3 e 4, T.2: C.4,5 e 9 |
| 17 | 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, T.4: C.13 |
| 18 | Equilibri ionici in soluzione*, definizione di acido e base secondo Arrhenius*, Bronsted Lowry* e Lewis*, pH di acidi e basi | T.1: C.14, T.2:C.11, T.3: Parte 4, T.4: C.14 |
| 19 | Esercitazioni | T.6: C.7, 8 e 9, T.2 C.10, 11 e 12 e 13 |
| 20 | Esercitazioni | T.6: C.7, 8 e 9, T.2 C.10, 11 e 12 e 13 |
| 21 | Idrolisi salina*, costante e K di idrolisi* Soluzioni tampone*, titolazione acido base* | T.1: C.15, T.2: C.12, T.3: Parte 4, T.4: C.14 |
| 22 | Esercitazioni | T.6: C.7, 8 e 9, T.2 C.10, 11 e 12 e 13 |
| 23 | Esercitazioni | T.6: C.7, 8 e 9, T.2 C.10, 11 e 12 e 13 |
| 24 | Solubilità | T.1: C.15 e 16, T.2: C.12 e 13, T.4: C.14 |
| 25 | Esercitazioni | T.6: C.7, 8 e 9, T.2 C.10, 11 e 12 e 13 |
| 26 | Esercitazioni | T.6: C.7, 8 e 9, T.2 C.10, 11 e 12 e 13 |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Prova scritta e orale.
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. Lo studente può comunque accedere alla prova orale ma il risultato della prova scritta farà media con il voto orale ai fini della determinazione del voto finale.
NB: per la prova scritta gli studenti dovranno presentarsi muniti di un valido documento di identità.
Durante la prova NON è possibile consultare la tavola periodica e NON è assolutamente ammesso l’uso del cellulare, nemmeno in modalità di calcolo.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Configurazione elettronica degli elementi
Legame covalente, legame di idrogeno
Teoria di acidi e basi.
Equilibri in soluzione (acido, base, idrolisi soluzioni tampone)
Proprietà colligative
Reazioni di ossido riduzione
La costante di equilibrio e la relazione con la T
Proprietà dei vari gruppi degli elementi significativi