Università degli studi dell'Insubria

FONDAMENTI DI CHIMICA

A.A. di erogazione 2017/2018

 (A.A. 2017/2018)
L'insegnamento è composto da diversi moduli, consultare il dettaglio nella sezione Moduli.
Anno di corso: 
1
Lingua: 
Italiano
Crediti: 
12
Ore di attivita' frontale: 
236

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 di:
• manualità di laboratorio analitico e dell’utilizzo teorico e pratico delle moderne tecniche analitiche strumentali.
• capacità di prelevare, pretrattare e conservare il campione analitico, in reali condizioni lavorative sul campo.
• consapevole autonomia di giudizio con riferimento alla valutazione e interpretazione critica di dati sperimentali chimici e chimico-fisici in relazione all'ambiente circostante.
• adeguate capacità nel trattamento statistico del dato analitico

Prerequisiti: 

Il corso fornisce elementari nozioni di base e non richiede alcuna precedente conoscenza chimica, ma è utile avere nozioni basiche di matematica (esponenziali, logaritmi, equazioni di primo e secondo grado)

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
Le lezioni frontali (40 ore) sono alternate ad esercitazioni (12 ore) in sincronia con lo svolgimento del programma e consistenti in applicazioni delle nozioni teoriche.
Modulo B - Laboratorio di Chimica Analitica
La didattica ha un approccio interdisciplinare, e si articola in una serie di esperienze pratiche di laboratorio abbinate a lezioni teoriche in aula, e in stage pratici sul territorio, per familiarizzare lo studente alle problematiche dell'analisi ambientale sul campo. Le esperienze pratiche sul campo saranno sviluppate sia in ambiente lacustre che montano, ponendo particolare attenzione alle problematiche della raccolta ed analisi del campione, dell’elaborazione del dato analitico e della stesura di un protocollo di analisi ripetibile.

Modalita' di verifica dell'apprendimento: 

Modulo A - Chimica Generale
E' previsto un esame consistente in una prova scritta basata sulla risoluzione di tipici problemi stechiometrici e relativi a redox, acidi-basi, geometrie molecolari (20/30), integrati da una Scheda con 10 domande a risposta multipla su tutto il programma (10/30); solo se sufficiente (≥ 18/30), ammette all’orale. L’esame orale è una discussione della prova scritta ed una esposizione ragionata di argomenti scelti fra i principali del corso; la valutazione risultante tiene conto opportunamente di scritto e orale

Modulo B - Laboratorio di Chimica Analitica
L'esame consisterà in una prova scritta sulla risoluzione di tipici problemi numerici sull'analisi chimica, e in una prova orale. La prova orale consisterà nella discussione della prova scritta e delle relazioni sulle prove pratiche di laboratorio e in una breve esposizione di argomenti teorici del corso. La valutazione risultante tiene conto opportunamente di scritto, orale e relazioni di laboratorio.

Il voto finale è mediato tra i risultati del 1° e del 2° modulo.

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
F.w. Fifield & P.J.Haines; Environmental Analytical Chemistry, Blackwell Science
D.C.Harris, Elementi di Chimica Analitica , Zanichelli
S.E.Kegley and J Andrews, “The Chemistry of Water”, University Science Book.
L.H.Keith, “Environmental Sampling and Analysis : A Practical Guide”, Lewis Publ.

ORARIO DI RICEVIMENTO
Alla fine di ogni lezione o nello studio del docente previo appuntamento concordato via e-mail o telefono.

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A.A. 2018/2019

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2016/2017

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2015/2016

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2014/2015

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2013/2014

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE