Università degli studi dell'Insubria

FONDAMENTI DI CHIMICA - Modulo di Chimica generale

A.A. di erogazione 2016/2017

 (A.A. 2016/2017)

Docenti

Anno di corso: 
1
Tipologia di insegnamento: 
Base
Settore disciplinare: 
CHIMICA GENERALE E INORGANICA (CHIM/03)
Crediti: 
6
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
52
Dettaglio ore: 
Lezione (40 ore), Esercitazione (12 ore)

Il corso si divide nei due moduli di Chimica Generale e di Laboratorio di Chimica Analitica, che sono consequenziali e permettono di affrontare la didattica di base della Chimica in maniera sinergica, combinando aspetti teorici, aspetti pratici di laboratorio e aspetti applicativi dell'analisi chimica in ambiente.

Modulo A - Chimica Generale (CHIM/03)
 Acquisizione di competenze teoriche e operative con riferimento alle leggi fondamentali della chimica.
 Acquisizione di competenze applicative con riferimento al bilanciamento di reazioni, calcoli stechiometrici e risoluzione di semplici problemi sugli acidi-basi
 Acquisizione di consapevole autonomia di giudizio con riferimento alla valutazione e interpretazione critica di dati sperimentali chimici e chimico-fisici.
 Acquisizione di adeguate competenze e strumenti per la comunicazione con riferimento all’ottenimento, elaborazione e presentazione dati.
 Acquisizione di adeguate capacità per lo sviluppo e l’approfondimento di ulteriori competenze con riferimento a un solido apprendimento delle nozioni di base per una successiva autonoma acquisizione di conoscenze superiori, e per un aggiornamento continuo.

Modulo B - Laboratorio di Chimica Analitica (CHIM/01)
 Acquisizione della manualità del laboratorio analitico e dell’utilizzo teorico e pratico delle moderne tecniche analitiche strumentali.
 Acquisizione della capacità di prelevare, pretrattare e conservare il campione analitico, in reali condizioni lavorative sul campo.
 Acquisizione di consapevole autonomia di giudizio con riferimento alla valutazione e interpretazione critica di dati sperimentali chimici e chimico-fisici in relazione all'ambiente circostante.
 Acquisizione di adeguate capacità nel trattamento statistico del dato analitico
 Acquisizione della capacità di lavorare in "team" sul campo e di confrontarsi con i dati analitici preesistenti

Il corso inizia con elementari nozioni di base e non richiede alcuna precedente conoscenza chimica.

Modulo A - Chimica Generale
La materia - Stati di aggregazione, atomi e composti. Tavola Periodica. Nomenclatura chimica inorganica. Quantità chimiche – Mole e masse molari. Formule minima/bruta/molecolare e loro determinazione. Concentrazioni (M, m, %), densità delle soluzioni e calcoli relativi. Reazioni chimiche - Precipitazione, acido-base, redox. Bilanciamento delle reazioni, in particolare delle redox, e calcoli stechiometrici relativi: rese, reagente limitante. Stato aeriforme – Leggi dei gas ideali (PV = nRT) miscele e pressioni parziali. Gas reali e vapori. Termochimica – Eso- endo-termia, entalpia di reazione e dei passaggi di stato, ΔH° e ΔH°formaz, legge di Hess. Struttura elettronica dell’atomo - Orbitali atomici e loro connessione con la Tavola Periodica, proprietà periodiche degli elementi. Legame chimico - Ionico e covalente (ottetto di Lewis ed eccezioni), risonanza, elettronegatività. Geometria molecolare (VSEPR), polarità delle molecole. Liquidi e solidi - Forze coesive, interazioni di van der Waals e legame d’idrogeno. Densità, viscosità e tensione superficiale nei liquidi. Solidi amorfi e cristallini: cristalli molecolari, ionici, reticolari, metallici. Transizioni di fase, Pvap, diagrammi di stato P-T, T critica come discriminante fra gas e vapori. Soluzioni - Interazioni solvente-soluto, solubilità. ΔHsoluz e ΔHidrat. Proprietà colligative, osmosi, fattore correttivo di van’t Hoff. Equilibrio Chimico – Legge di azione di massa: Keq. Sistemi omogenei ed eterogenei, principio di Le Chatelier-Braun sul “ricollocamento” di un equilibrio turbato. Acidi, Basi e Sali in acqua – Teoria di Brønsted-Lowry, coppie coniugate acido-base. Kw, pH e pOH. Acidi e basi deboli, Ka e Kb. Forza degli ossiacidi, approssimazione degli acidi poliprotici. Calcolo del pH di acidi/basi forti e deboli. pH dei Sali. Le soluzioni tampone. Titolazioni e indicatori. Termodinamica chimica - 1° e 2°principio, reazioni spontanee ed entropia S, energia libera di Gibbs ΔG, ΔG0. Elettrochimica – semi-reazioni e pile, potenziali standard di riduzione, relazione ΔE-ΔG, Nernst. Cinetica chimica - Velocità e ordine di reazione, energia di attivazione, complessi attivati, catalisi. Chimica degli elementi - Cenni nel contesto generale delle lezioni.

Modulo B - Laboratorio di Chimica Analitica
Statistica - Metodi statistici in chimica analitica e valutazione del dato analitico.
Campionamento - Introduzione alle metodiche di raccolta, conservazione e attacco chimico del campione analitico in fase solida e liquida.
Equilibri e chimica analitica - L' equilibrio chimico ed applicazioni in chimica analitica : equilibri acido-base, redox, precipitazione, complessazione, titolazioni e curve di titolazione.
Analisi quantitativa - Titolazioni, scelta dell'indicatore, standard primari e secondari
Analisi strumentale - generalità; criteri di scelta del metodo analitico, curve di calibrazione, metodo delle aggiunte standard.
Strumentazione analitica di base - Tecniche spettrofotometriche in ambito molecolare. Introduzione alle tecniche di separazione cromatografica.
Analisi ambientale - Aspetti teorico pratici dell’analisi ambientale, con particolare attenzione all’utilizzo di strumentazioni portatili per campionamento ed analisi in situ.
Il laboratorio chimico - Le operazioni di base nell'analisi quantitativa : pesata, misura dei volumi, utilizzo e gestione della vetreria quantitativa. Norme di sicurezza e comportamento in laboratorio.

Modulo A - Chimica Generale
È comunque necessario l’ausilio di un testo di livello universitario (assolutamente sconsigliati libri delle superiori). Il testo raccomandato è: P. Atkins, L. Jones "Chimica Generale", 2a ed. - Zanichelli. Valide alternative sono: P. Atkins, L. Jones “Principi di Chimica", 2a ed. – Zanichelli; Martin S. Silberberg “Chimica", 2a ed. - McGraw-Hill.
Dispense, copia delle slides, vecchi testi d’esame con risoluzione ed eventuali altri sussidi didattici sono a disposizione dello studente sul sito e-learning.

Modulo B - Laboratorio di Chimica Analitica
D.C.Harris, Elementi di Chimica Analitica , Zanichelli
S.E.Kegley and J Andrews, “The Chemistry of Water”, University Science Book.
consultazione :L.H.Keith, “Environmental Sampling and Analysis : A Practical Guide”, Lewis Publ.