CHIMICA GENERALE ED INORGANICA A - L

Anno accademico 2021/2022 - 1° anno

Docente: Giuseppe FORTE
Crediti: 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

Conoscenza e capacità di comprensione

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 insegnamenti del Corso di Laurea.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Lo studente acquisisce le capacità necessarie alla risoluzione teorica di problemi di base cui dovrà far fronte in laboratorio, negli insegnamenti successivi.

Capacità di apprendimento

Lo studente diventa capace di applicare gli strumenti della chimica generale per 1) saper scrivere correttamente i composti chimici più comuni e distinguenre tra reazioni red-ox e non red-ox; 2) saper determinare la concentrazione secondo i metodi più comuni; 3) descrivere il concetto di equilibrio chimico; 4) saper determinare il pH di una soluzione in presenza di acidi, basi, sali, e loro miscele in casi semplici.

Autonomia di giudizio e capacità di risoluzione di un problema

lo studente sviluppa la sua 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.

Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA:

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del nostro Dipartimento, prof.ssa Teresa Musumeci

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, nozioni basilari di fisica quali velocità ed energia.

Frequenza lezioni

Come previsto dal regolamento didattico http://www.dsf.unict.it/sites/default/files/files/L%2029_Scienze%20farmaceutiche%20applicate%20-%20Copia.pdf

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*, difetto di massa, u.m.a.*, massa atomica*, massa molecolare*, mole*, formula minima*, formula molecolare*, 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*.

5) Legame chimico* - 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*, 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 K_p e K_c, 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*.

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.

* argomenti irrinunciabili per il superamento dell’esame

Al termine del corso lo studente:

ha acquisito le 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 che le caratterizzano;

conosce la nomenclatura dei composti inorganici;

sa bilanciare le reazioni chimiche, sia red-ox che non, prevedendone la spontaneità.

sa calcolare la costante di equilibrio di una reazione chimica ed è in grado di prevederne la spontaneità.

sa definire 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.

sa calcolare il pH delle soluzioni in cui sono presenti singolarmente, o contemporaneamente, acidi, basi e sali.

sa descrivere le principali proprietà degli elementi rappresentativi dei gruppi sp, illustrarne i principali metodi di preparazione, elencare i principali composti illustrandone i metodi di preparazione.

N.B.: ad ogni argomento sotto elencato corrispondono 2 ore di lezione frontale

Esempi di esame scritto (Vedi sito docente)

Esempi di domande frequenti all’esame orale

Teoria del legame covalente

Legami deboli

Legge dei gas ideali

Primo principio della termodinamica

Definizione di acido secondo Lewis

Calcolare la formula per la determinazione del pH dell'acetato di sodio

Discutere le proprietà colligative

Come viene definita la spontaneità di una reazione chimica

Spostamento dell'equilibrio di una reazione tramite la variazione di pressione

Proprietà dei vari gruppi degli elementi significativi

Metodi didattici

Lezioni frontali

Strumenti e supporto alla didattica

Le lezioni si svolgeranno utilizzando prevalentemente il gesso e la lavagna. Saranno da supporto: proiezioni di diapositive e filmati. Durante il corso si svolgeranno esercitazioni in aula allo scopo di prendere dimestichezza con la risoluzione di problemi ed esercizi numerici.

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.

Lingua di insegnamento: Italiano

Testi di riferimento

Chimica Generale e Inorganica

P. Silvestroni - Fondamenti di chimica - undicesima edizione - CEA
P.W. Atkins, L. Jones - Chimica Generale – quinta edizione - Zanichelli
J.C. Kotz, P.M. Treichel, J.R. Townsed - Chimica - quinta edizione - Edises
I. Bertini, F. Mani, C. Luchinat - Chimica - seconda edizione - CEA
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 Hoff	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 e 8, T.2 C.10, 11 e 12
20	Esercitazioni	T.6: C.7 e 8, T.2 C.10, 11 e 12
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 e 8, T.2 C.10, 11 e 12
23	Seminario a scelta degli studenti
24	Esercitazioni	T.6: C.7 e 8, T.2 C.10, 11 e 12
25	Solubilità	T.1: C.15 e 16, T.2: C.12 e 13, T.4: C.14
26	Esercitazioni	T.6: C.7, 8 e 9, T.2 C.10, 11 e 12 e 13
27	Esercitazioni	T.6: C.7, 8 e 9, T.2 C.10, 11 e 12 e 13
28	Seminario: le ragioni della quantomeccanica

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 risolvere un certo numero di esercizi. 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.

Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA:

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

https://studium.unict.it/dokeos/2021/courses/22337/document/Esami_SFA_2021.pdf?cidReq=22337

Corso di laurea in

Scienze farmaceutiche applicate