Chimica Generale, inorganica e organica - Modulo A

A.A. di erogazione 2019/2020
Insegnamento obbligatorio

 (A.A. 2019/2020)

Docenti

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 (9 CFU di cui 7 CFU lezione frontale, 2 CFU esercitazioni), implementato per essere adeguato a studenti di corsi di laurea di tipo scientifico, propone un’ampia e puntuale introduzione ai principi basilari, teorici e sperimentali della chimica generale, con frequenti richiami al mondo reale. Quali risultati dell’apprendimento, ci si attende la comprensione approfondita i) del modello atomico e la sua applicazione alle configurazioni elettroniche e alla tavola periodica; ii) degli aspetti di termochimica e cinetica trattati; iii) della teoria degli acidi e delle basi; iv) dell’equilibrio chimico. È altresì auspicata la capacità di i) elaborare formule di Lewis; ii) prevedere la stereochimica mediante la teoria VSEPR; iii) rappresentare diagrammi degli orbitali molecolari per molecole biatomiche semplici; iv) eseguire semplici calcoli di stechiometria (incluso il bilanciamento di reazioni). Infine, è fondamentale apprendere a utilizzare proprietà periodiche, interazioni intermolecolari, concetti di termodinamica, cinetica ed equilibrio chimico per l’interpretazione della vasta fenomenologia della chimica generale.

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

I contenuti principali del Modulo A sono riassumibili come segue:
1.Definizioni di materia, stati di aggregazione, elemento, composto, miscela, atomo, isotopo.
2.Evoluzione del modello atomico. Cenni di meccanica quantistica: equazione d’onda di Schroedinger per atomi idrogenoidi e polielettronici; orbitale atomico; spin elettronico; configurazioni elettroniche degli elementi.
3.La tavola periodica e le proprietà periodiche: raggi atomico, ionico, metallico, covalente; energie di ionizzazione, affinità elettroniche, elettronegatività.
4.Il legame ionico: energia reticolare, ciclo di Born-Haber. Il legame covalente: formule di Lewis e loro eccezioni; legame covalente parzialmente polare, dativo e coordinativo. Teoria ‘Valence Shell Electron Pair Repulsion’. Modello dell’orbitale ibrido di legame. Modello dell’orbitale molecolare. Il legame metallico: teoria del mare di elettroni; teoria delle bande per metalli e semiconduttori.
5.Stati liquido, solido e gassoso. Transizioni di fase e diagrammi fase.
6.Termodinamica chimica: entalpia, entropia, energia libera di Gibbs; primo, secondo e terzo principio della termodinamica.
7.Equilibrio chimico: costanti termodinamiche di equilibrio; principio di Le Chatelier.
8.Cinetica chimica: velocità di reazione; reazione di ordine primo, secondo, zero; equazione di Arrhenius; teoria ‘delle collisioni’ e ‘del complesso attivato’.
9.Acidi e basi: definizioni di Arrhenius, Broensted, 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.
10.Cenni di radiochimica e chimica nucleare.
11.Equilibri di solubilità in acqua. Sali poco solubili: l’effetto dello ione comune; effetto della dissoluzione di un sale sul pH in soluzione acquosa.
12.Cenni di elettrochimica.
13.Stechiometria: il rapporto tra massa e mole; il bilanciamento delle reazioni; la preparazione di soluzioni non reattive o reattive; lo svolgimento di reazioni in assenza o in presenza di agente limitante.

Le attività didattiche del Modulo A constano di lezioni frontali e di esercitazioni

La prova relativa agli argomenti del Modulo A è un esame scritto delle durata di 2.5 h. Si tratta di quesiti a risposta multipla in numero sufficiente a coprire tutti gli argomenti svolti a lezione, inclusi gli esercizi di stechiometria. A ogni risposta corretta viene attribuito 1 punto, mentre alle risposte sbagliate viene attribuito un punteggio di -0.5 ed ai quesiti lasciati senza risposta si attribuisce un punteggio nullo. Ciascuno dei due Moduli dell’insegnamento prevede una prova finale con attribuzione di un voto. L’esito di ogni prova è in trentesimi: la prova si ritiene superata se il candidato ottiene una votazione pari ad almeno 18/30. Il voto finale è la media, pesata sul numero di crediti, dell’esito delle due prove.

Il Modulo A ed il Modulo B dell’insegnamento non prevedono l’adozione di un unico testo di riferimento. I docenti consigliano un insieme di testi di chimica generale, di chimica organica 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 Anno Accademico, in funzione dell’uscita eventuale di nuove pubblicazioni. A integrazione delle lezioni, il docente del Modulo B fornisce le slides proiettate, che sono da considerarsi linee guida allo studio, non già materiale sostitutivo di un libro di testo.
Per il Modulo A si consiglia lo studio su uno dei due seguenti testi:

P. Atkins, L. Jones - Chimica Generale - 2a edizione Zanichelli

Martin S. Silberberg - Chimica - 3a edizione McGraw-Hill

Tutti i giorni presso lo studio del docente, previo appuntamento preso via e-mail perlomeno il giorno precedente quello del ricevimento voluto.