Chimica - (9 cfu)

Finalità

• Fornire una chiave di lettura chimica per la comprensione dei fenomeni naturali
• Fornire una solida conoscenza dei principi fondamentali della chimica presentando un’ampia gamma di argomenti in modo chiaro e conciso.
• Sviluppare negli studenti l’abilità a pensare criticamente e a risolvere i problemi.
• Accrescere negli studenti la consapevolezza dell’importanza della chimica nella vita contemporanea e stimolare la loro curiosità e il loro interesse per la scienza in generale

Programma

I Modulo ( 5 CFU )
Le leggi fondamentali della chimica
Le reazioni chimiche. Rapporti ponderali nelle reazioni chimica. Reazioni in soluzione acquosa
La struttura dell’atomo. Cenni sui fondamenti della teoria atomica. La radiazione elettromagnetica. Spettri atomici. Quantizzazione dell’energia. Modello atomico di Bohr. Particelle fondamentali dell’atomo.
L’atomo quantomeccanico. Numeri quantici. Orbitali e loro energie. Configurazione elettronica degli elementi. Principio di Pauli. Regola di Hund. Principio di Aufbau. Sistema periodico degli elementi.
Proprietà periodiche: raggio atomico, energia di ionizzazione, affinità elettronica. Elettronegatività. Metalli. non metalli, semimetalli. Ossidi, acidi, basi. Sali. Nomenclatura dei principali composti inorganici. Reazioni chimiche. Stechiometria.
Il legame chimico. Energia di legame. Legame ionico. Legame covalente. Geometria molecolare. Formule di struttura. Espansione della sfera di valenza. Teoria VSEPR. Orbitali ibridi. Il legame negli idrocarburi alifatici. Metodo VB. Risonanza ionico-covalente. Elettronegatività. Metodo LCAO-MO. Forze intermolecolari. Legame a idrogeno.
Stato gassoso. Proprietà dei gas. Equazione di stato dei gas perfetti e sue applicazioni. Miscele gassose. Cenni di teoria cinetica dei gas. Gas reali e loro comportamento. Liquefazione dei gas.
Stato liquido. Proprietà dei liquidi. Tensione di vapore dei liquidi. Entalpia di vaporizzazione. Diagrammi di fase di sistemi a un componente. Regola delle fasi. Temperatura di ebollizione e di solidificazione (fusione). Tensione di vapore dei solidi.
Stato solido. Proprietà dei solidi. Reticoli cristallini. Simmetria. Celle elementari e sistemi cristallografici. Legge di Bragg. Tipi di impacchettamento nei cristalli. Cristalli ionici. Cristalli covalenti. Cristalli molecolari. Cristalli metallici e legame metallico.
Soluzioni. Natura delle soluzioni. Modi di esprimere la concentrazione. Tensione di vapore delle soluzioni. Legge di Raoult. Proprietà colligative della soluzioni. Fattore di van’t Hoff.

II Modulo ( 4 CFU )
Termodinamica Chimica. Primo principio della termodinamica. Termochimica. Leggi di Hess. Entalpia normale di formazione. Entalpia di reazione. Combustione. Applicazioni. Entropia e secondo principio della termodinamica. Terzo principio ed entropie assolute. Variazioni entropiche nelle reazioni. Spontaneità di una reazione. Energia libera di Gibbs. Energia libera di Gibbs e costante di equilibrio.
Equilibrio chimico. Equilibri omogenei. La legge d’azione di massa e sue applicazioni. Principio di Lechtatelier-Brown. Dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura. Applicazioni industriali dell'equilibrio chimico.
Equilibri ionici. Natura degli acidi e delle basi. Teoria di Broensted-Lowry. Prodotto ionico dell’acqua. pH. Forza degli acidi e delle basi. Acidi poliprotici. Applicazione della teoria di Broensted: idrolisi. Prodotto di solubilità Effetto dello ione comune. Applicazione industriale: preparazione del carbonato di sodio. Reazioni chimiche e stechiometria
Equilibri eterogenei. Applicazioni industriali: sintesi del gas d’acqua; decomposizione termica del carbonato di calcio. Importanza tecnica del carbonato di calcio.
Equilibri fra le fasi. Studio di sistemi binari. Sistemi liquido-vapore. Sistemi liquido-liquido. Miscele azeotropiche. Diagrammi di stato. Studio di leghe.
Elettrochimica. Energia elettrica ed energia chimica. Celle galvaniche. Pila Daniel. Forza elettromotrice. Potenziale di elettrodo. Potenziali normali di elettrodo e loro applicazioni. Reazioni di ossido-riduzione. Equazione di Nerst. Corrosione dei metalli. Pile di importanza tecnica. Accumulatori.
Elettrolisi. Leggi di Faraday, Applicazioni industriali: preparazione di sodio metallico e cloro elementare, alluminio, soda caustica, acqua ossigenata.
Cinetica chimica. Velocità di reazione. Velocità specifica di reazione. Ordine di reazione. Reazioni del primo e del secondo ordine. Calcolo della costante di equilibrio da misure di velocità specifica di reazione. Influenza della temperatura. Teoria delle collisione. Complesso attivato. Cenni di catalisi.
Chimica organica. Idrocarburi alifatici e aromatici. Principali gruppi funzionali. Carboidrati. Aminoacidi. Legame peptidico. Grassi e oli. Polimeri di importanza tecnica.
La chimica e l’ambiente. L’atmosfera terrestre. Il buco dell’ozono. Effetto serra. Piogge acide. Inquinamento di ambienti interni.

Attività d'esercitazione

Esercizi sugli argomenti trattati nel corso

Modalità d'esame

prova orale

Propedeuticità

nessuna

Testi consigliati

Mario Nardelli. Introduzione alla Chimica. Ambrosiana Editrice , ultima edizione
A. M. Manotti Lanfredi e A. Tiripicchio. Fondamenti di Chimica. Ambrosiana Editrice
Raymond Chang. Welcome to Chemistry . Ed. MacGraw and Hill, 2000

Ultimo aggiornamento: 17-10-2002

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