Università degli studi dell'Insubria

CHIMICA CON ESERCITAZIONI

A.A. di erogazione 2016/2017

Laurea triennale in Fisica
 (A.A. 2016/2017)

Docenti

Anno di corso: 
1
Crediti: 
8
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
80

Obiettivi dell’insegnamento e risultati di apprendimento attesi
Il corso intende fornire allo studente le conoscenze di base della chimica e dei suoi principi. Al termine del corso lo studente avrà appreso le nozioni chimiche fondamentali concernenti la struttura dell'atomo, le proprietà periodiche degli elementi, la natura del legame chimico (ionico e covalente) e le forze intermolecolari. Sarà in grado di comprendere una reazione chimica nei suoi bilanci di materia ed energia, e avrà appreso i principi governanti l’equilibrio chimico omogeneo ed eterogeneo.

Prerequisiti: 

Prerequisiti
Non sono richiesi pre-requisiti.

Contenuti e programma del Corso
1) La struttura dell’atomo e la Tavola Periodica degli elementi (10 ore)
Numero atomico e numero di massa. Isotopi. La quantizzazione dell’energia. Modello di Bohr per l’atomo di idrogeno. Le proprietà ondulatorie dell’elettrone. Equazione di de Broglie. Principio di indeterminazione di Heisenberg. L’equazione d’onda di Schrödinger: numeri quantici. Il principio di esclusione di Pauli e la regola di Hund.
La Tavola Periodica: blocchi, periodi, gruppi. Proprietà periodiche.

2) Il legame chimico (10 ore)
Il legame ionico e il legame covalente. Momento dipolare. Polarità dei legami.
La forma delle molecole: teoria VSEPR. Legami σ e π. I legami multipli carbonio-carbonio. Teoria degli orbitali molecolari per molecole biatomiche del secondo periodo. Forze intermolecolari.

3) La mole e i rapporti ponderali (4 ore)
Composizione della materia: sostanze pure (elementi, composti) e miscele.
Il concetto di mole, Massa Molare. Formula minima e molecolare. Composizione percentuale. Rapporti ponderali nelle reazioni chimiche. Reagente limitante e resa di una reazione.

4) I gas ideali (4 ore)
Modello del gas ideale. Il principio di Avogadro. Equazione di stato di un gas ideale. Miscele gassose: leggi di Dalton e Amagat.

5) Le soluzioni (4 ore)
Espressione della concentrazione. Diluizione delle soluzioni. Le soluzioni nelle reazioni chimiche.

6) Cinetica chimica (6 ore)
Velocità di reazione ed equazione cinetica. Ordine di reazione. Reazioni elementari e meccanismi di reazione. Cenni di teoria delle collisioni e dello stato di transizione. Approccio cinetico all’equilibrio.

7) Termochimica ed equilibrio (10 ore)
L’energia e le sue forme. Primo principio della Termodinamica. Energia interna. Entalpia. La legge di Hess. L’entropia e la Seconda legge della Termodinamica. La spontaneità delle reazioni chimiche. Energia libera. Terzo principio della Termodinamica. Equilibrio omogeneo gassoso. Costante di equilibrio e quoziente di reazione. Principio di Le Chatelier. Equilibri eterogenei.

8) Equilibri ionici in soluzione acquosa (8 ore)
Prodotto ionico dell’acqua. Acidi e basi: teorie di Arrhenius e di Brønsted. Teoria di Lewis. Costante di dissociazione per acidi e basi deboli. Calcolo del pH per soluzioni di acidi e basi. Soluzioni tampone. Titolazioni acido-base. Curve di titolazione.

9) Elettrochimica (8 ore)
Reazioni di scambio elettronico (reazioni redox).
Le celle e i potenziali elettrochimici. Potenziali standard di riduzione. Potenziale standard di cella. La legge di Nernst. Elettrolisi di sali fusi e di soluzioni acquose contenenti sali. Aspetti quantitativi dell’elettrolisi: le Leggi di Faraday.

Tipologia delle attività didattiche
Lezioni frontali con supporto di proiezioni PowerPoint.

Testi e materiale didattico
Testi consigliati:
P. Atkins, L. Jones, “Principi di Chimica”, Zanichelli;
A. Caselli, S. Rizzato, F. Tessore, “Stechiometria”, EdiSES.

Le slides presentate in aula saranno a disposizione dello studente sulla piattaforma e-learning di ateneo nei giorni precedenti lo svolgimento della lezione.

Modalità di verifica dell’apprendimento
L'esame consiste in una prova scritta riguardante applicazioni numeriche relative agli argomenti svolti seguita, in caso di esito positivo della prova scritta, da un colloquio orale in cui verrà accertato il livello di conoscenza della materia conseguito dallo studente.