Università degli studi dell'Insubria

CHIMICA GENERALE MODULO A

A.A. di erogazione 2017/2018

Laurea triennale in CHIMICA E CHIMICA INDUSTRIALE (A.A. 2017/2018)
Anno di corso: 
1
Tipologia di insegnamento: 
Base
Settore disciplinare: 
CHIMICA GENERALE E INORGANICA (CHIM/03)
Crediti: 
9
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
72
Dettaglio ore: 
Lezione (72 ore)

Il Modulo A del corso vuole presentare allo studente del primo anno i principi della Chimica Generale, a partire dalla definizione di struttura atomica e molecolare, fino alla discussione di semplici e più complesse teorie e modelli di legame. Le interazioni intermolecolari verranno poi utilizzate per comprendere i trend di stabilità e reattività di ioni, molecole e di sistemi condensati, come solidi e liquidi. Particolare attenzione verrà dedicata agli aspetti energetici, termodinamici e cinetici, alle leggi sperimentali ed ai modelli interpretativi degli stessi, e agli equilibri di varia natura.

Le lezioni frontali del Modulo B tenute nel primo semestre hanno lo scopo di integrare gli argomenti presentati nel Modulo A con alcuni aspetti teorici e pratici della Chimica Generale. Le lezioni frontali del Modulo B tenute nel secondo semeste hanno l'obiettivo di fornire agli studenti un aconoscenza sistematica di sintesi, proprietà e composti principali degli elementi dei gruppi s e p.

Quale risultato delle lezioni del primo semestre, ci si attende che gli studenti padroneggino le tematiche della Chimica Generale e le utilizzino fruttuosamente come base per affrontare gli argomenti dei corsi successivi. Come risultato delle lezioni del Modulo B tenute al secondo semeste, ci si aspetta che gli studenti siano capaci di razionalizzare in autonomia il comportamento chimica degli elementi dei gruppi s e p e dei loro composti principali.

Alcuni dei concetti dei Moduli A e B troveranno applicazione pratica durante le esercitazioni in laboratorio, scopo delle quali è far acquisire agli studenti manualità e familiarità con la vetreria e con le più semplici tecniche da banco (preparazione di una soluzione, svolgimento di una reazione, filtrazione di un precipitato…). In questo senso, le esercitazioni pratiche permetteranno agli studenti di verificare la proprie capacità di comprensione e sono propedeutiche a quelle dei corsi successivi. Inoltre, l'elaborazione di una relazione al termine delle esercitazioni dovrebbe aiutare gli studenti a razionalizzare i risultati ottenuti e amigliorare le proprie capacità comunicative.

Prerequisiti: 

Costituisce un prerequisito necessario per poter affrontare il Modulo A il disporre della capacità di ragionamento per modelli e per analogie e di riconoscere, all’interno di una complessa casistica e fenomenologia, i trend fondamentali, analizzando e semplificando i problemi in maniera critica. La disponibilità di buone conoscenze di base di carattere chimico, fisico e matematico (al livello di istruzione secondaria), di una spiccata curiosità e della disponibilità all’approfondimento personale costituiranno un solido punto di partenza, ed un vantaggio indiscusso per l’apprendimento della materia.

È prerequisito fondamentale per affrontare le tematiche del Modulo B del corso la conoscenza di nozioni e di fondamenti di base di matematica (e.g. equazioni di primo e secondo grado, integrale, esponenziale, logaritmo, derivata, …) e di fisica (e.g. i concetti di vettore, forza, pressione, velocità, energia potenziale, energia cinetica, …).

I contenuti del Modulo A, che saranno illustrati in 72 ore di lezione di carattere frontale, sono riconducibili a quanto normalmente presentato in uno dei numerosi testi di livello universitario destinati all’insegnamento del Corso di Chimica Generale per studenti di area Chimica. Pertanto, in modo indicativo, si riportano qui di seguito i temi principali, che verranno sviluppati in aula.
1) L’atomo quantistico: dalle prime teorie al modello contemporaneo. Proprietà periodiche.
2) Il legame chimico. Legame covalente (da Lewis agli OM), ionico e metallico.
3) Forma e dimensioni molecolari.
4) Forze intermolecolari. Gas, liquidi e solidi. Diagrammi e transizioni di fase.
5) Termodinamica chimica. Funzioni di stato (entalpia, entropia, energia libera di Gibbs) ed equilibrio chimico.
6) Cinetica chimica e (cenni di) radioattività e chimica nucleare.
7) Elettrochimica: Stati di ossidazione, reazioni redox, legge di Nernst, leggi di Faraday, pile ed elettrolisi.

I contenuti principali del Modulo B sono suddivisibili in tre parti distinte e riassumibili come segue:

Prima parte, primo semestre, 24 ore di lezione frontale:
1. Definizione di mole; rapporto tra massa e mole. Il concetto di massa atomica e massa molare. La formula minima e la formula molecolare. Bilanciamento delle reazioni. Rapporti ponderali nelle reazioni chimiche. Agente limitante. Resa di reazione.
2. Le soluzioni: modalità di espressione della concentrazione. Diluizione delle soluzioni. Preparazione di soluzioni non reattive o reattive.
3. Gli stati della materia: lo stato gassoso. Leggi di Boyle, Charles, Gay-Lussac. Il principio di Avogadro. Equazione di stato di un gas ideale. Equazione di stato di un gas reale. Miscele gassose: leggi di Dalton e Amagat. Teoria cinetica dei gas.
4. Equilibri ionici in soluzione acquosa. Prodotto ionico dell’acqua. Acidi e basi: definizioni di Arrhenius, Broensted-Lowry, Lewis. Equilibri acido-base; costanti di ionizzazione acida e basica; scala di pH. pH di soluzioni acquose di acidi forti, di acidi deboli, di basi forti, di basi deboli; titolazioni e curve di titolazione; gli indicatori. Idrolisi acida e basica. Grado di dissociazione. Le soluzioni tampone.
5. Equilibri di solubilità in acqua. Solubilità e prodotto di solubilità. Sali poco solubili: l’effetto dello ione comune; effetto della dissoluzione di un sale sul pH in soluzione acquosa. Precipitazione selettiva. Formazione di ioni complessi e loro solubilità.

Seconda parte, secondo semestre, 16 ore di lezione frontale:
1. La chimica dell’idrogeno: sintesi, proprietà, composti principali.
2. La chimica del Gruppo IA: sintesi, proprietà, composti principali.
3. La chimica dei Gruppo IIA: sintesi, proprietà, composti principali.
4. La chimica del Gruppo IIIA: sintesi, proprietà, composti principali.
5. La chimica del Gruppo IVA: sintesi, proprietà, composti principali.
6. La chimica del Gruppo VA: sintesi, proprietà, composti principali.
7. La chimica dei Gruppo VIA: sintesi, proprietà, composti principali.
8. La chimica degli Gruppo VIIA: sintesi, proprietà, composti principali.

Terza parte, primo o secondo semestre, 20 ore di esercitazioni pratiche in laboratorio.

Il Modulo A dell’insegnamento non prevede l’adozione di un unico testo di riferimento, anche se molto del materiale presentato in aula sarà organizzato secondo quanto presentato in: Peter William Atkins, Loretta Jones, Chemical Principles, 5th Ed. W.H.Freeman and Co., NY, 2010. Il docente presenterà comunque un insieme di testi di chimica generale di livello universitario, in lingua italiana o inglese, tra i quali gli studenti possono scegliere quello a loro più congeniale. L’insieme di testi suggeriti non viene citato in questa sede in quanto può variare ogni A.A., in funzione dell’uscita eventuale di nuove pubblicazioni.

Il Modulo B dell’insegnamento non prevede l’adozione di un unico testo di riferimento. Il docente consiglia un insieme di testi di chimica generale e di esercizi di stechiometria di livello universitario, in lingua italiana o inglese, tra i quali gli studenti possono scegliere quello a loro più congeniale. L’insieme di testi suggeriti non viene citato in questa sede in quanto può variare ogni A.A., in funzione dell’uscita eventuale di nuove pubblicazioni.

Corso Integrato