CHIMICA GENERALE ED INORGANICA A - L

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.

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.

obbligatoria

Programma

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 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*, 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.

* 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 e cinetici che le caratterizzano;

• conosce la nomenclatura dei composti inorganici ed è in grado di rappresentare la loro struttura geometrica;

• 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 e l’andamento in seguito alle variazioni di concentrazione, temperatura e pressione.

• 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

Argomenti Rif. Testo (T) e Capitolo (C)

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

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

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

5) Principio di indeterminazione Heisenberg

La tavola periodica (affinità elettronica, otenziale di Ionizzazione,

raggio atomico elettronegatività) T.1: C.1, T.2 Parte 2, T.3 C.1

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

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

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

10) Esercitazioni T.6: C.2, T.2: F.30, 39, 68, 88, 97 e 108

11) 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

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

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

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

18) Equilibri ionici in soluzione, definizione di acido e base secondo Arrhenius,

Bronsted Lowry e Lewis, pH di acidi e basi, indicatori di pH T.1: C.14, T.2:C.11, T.3: Parte 4

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

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 Cenni di elettrochimica, semielementi, pila,

cinetica chimica T.1: C.15 e 16, T.2: C.12 e 13

26) Esercitazioni T.6: C.7, 8 e 9, T.2 C.10, 11 e 12 e 13

27) Seminario: le ragioni della quantomeccanica

28) Esercitazioni T.6: C.7, 8 e 9, T.2 C.10, 11 e 12 e 13

Esempi di esame scritto (Vedi sito docente)

Esempi di domande frequenti all’esame orale

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 è possibile consultare la tavola periodica ma non è assolutamente ammesso l’uso del cellulare, nemmeno in modalità di calcolo.

Lingua di insegnamento: Italiano

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

1. 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

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 è possibile consultare la tavola periodica ma non è assolutamente ammesso l’uso del cellulare, nemmeno in modalità di calcolo.

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

http://www.dsfold.unict.it/index.php?mact=GestoreProfessori,me0bc5,feViewProf,1&me0bc5profId=143&me0bc5docum=1&me0bc5returnid=62&page=62