CHIMICA GENERALE E INORGANICA

A.A. di erogazione 2020/2021
Insegnamento obbligatorio

Laurea triennale in BIOTECNOLOGIE
 (A.A. 2020/2021)

Docenti

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

OBIETTIVI DELL’INSEGNAMENTO
Presentazione e Obiettivi formativi

OBIETTIVI FORMATIVI
L'insegnamento si propone di fornire le basi per la comprensione delle proprietà macroscopiche della materia, partendo dalla struttura di atomi e molecole e dalle loro proprietà. Si sviluppano inoltre i criteri per comprendere la capacità di una sostanza di reagire, ovvero di rompere e formare legami, per capire il modo in cui questo avviene e gli scambi energetici correlati, relativamente alle possibilità delle applicazioni e del comportamento della materia stessa. Le esercitazioni approfondiranno, in modo non solo numerico, gli aspetti trattati nelle lezioni.

RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI
Al termine dell’insegnamento lo studente sarà in grado di dimostrare le seguenti conoscenze e capacità di comprensione:
- adeguate competenze nell’utilizzo degli strumenti per la comunicazione con riferimento a ottenere, a elaborare e a presentare dati.
- 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.

In relazione all’applicazione di quanto appreso e compreso, sarà inoltre in grado di:
- applicare gli elementi fondamentali della chimica generale e della reattività inorganica;
- spiegare i principali fattori chimico/fisici che influenzano le reazioni chimiche.
- descrivere analiticamente, simulare, analizzare e risolvere problemi di interesse anche fisico-biologico.
- estrarre e sintetizzare le informazioni rilevanti dai testi scientifici: capacità di comprensione e di discussione di testi scientifici.
- lavorare in gruppo, di operare attività esecutive con autonomia e di inserirsi prontamente negli ambienti di lavoro.
- comunicare in maniera efficace e con la corretta terminologia sia oralmente sia in forma scritta.

Il corso inizia con elementari nozioni di base e richiede una precedente conoscenza chimica dalla scuola media superiore. Sono richieste conoscenze elementari di matematica e di fisica, fornite durante gli anni della scuola media superiore.

Lezioni (5 CFU-40 ore in aula)

1) Costituzione e proprietà della materia (1,500 CFU–12h)
La materia: atomi e molecole, sostanze elementari e composte. Quantità di materia: la mole e la costante di Avogadro. Esempi di trasformazioni chimico-fisiche.
Struttura atomica, sistema periodico e cenni di meccanica quantistica: effetto fotoelettrico, relazione di De Broglie, principio di indeterminazione di Heisenberg, cenno all’equazione di Schrödinger. Numeri quantici e orbitali atomici. Struttura elettronica e proprietà degli atomi: principio di Pauli, regola di Hund e “aufbau prinzip”. Tavola periodica degli elementi e proprietà periodiche.
Legame chimico: struttura e proprietà delle sostanze. Legame ionico. Legame covalente e geometria delle molecole secondo la VSEPR. Ibridazione e numero sterico. Elettronegatività secondo Pauling e polarità delle molecole.
Stati di aggregazione della materia. Interazioni fra molecole e legame a idrogeno. Stati di aggregazione: solido, liquido, gassoso.

2) Termochimica e termodinamica chimica (0,875 CFU–7h)
Primo principio della termodinamica. Funzione di stato entalpia (H) e legge di Hess. Entalpia di formazione, di reazione e di combustione. Secondo e terzo principio della termodinamica: funzione di stato entropia (S) e funzione di stato energia libera di Gibbs (G).

3) Equilibrio chimico (0,625 CFU–5h)
Equilibrio chimico e costante di equilibrio: equilibri omogenei ed eterogenei. Principio dell'equilibrio mobile di Le Châtelier.

4) Liquidi e soluzioni (0,500 CFU–4h)
Proprietà delle soluzioni: soluzioni ideali, legge di Raoult. Equilibri di fase. Proprietà colligative delle soluzioni. Diagrammi di fase a un componente.

5) Trasformazioni chimiche in soluzione acquosa (1,500 CFU–12h)
Reazioni di trasferimento di protoni: definizioni di acidi e basi. Scala di pH e calcolo del pH di soluzioni acide e basiche. Soluzioni tampone. Equilibri di solubilità.
Reazioni di trasferimento di elettroni: bilanciamento delle reazioni di ossido-riduzione, scala dei potenziali standard, equazione di Nernst. Previsione dell’andamento di una reazione. Elettrolisi e leggi di Faraday.

Esercitazioni in aula (1 CFU–12 ore in aula)

Massa atomica e molecolare, isotopi. Mole e numero di molecole. Bilanciamento delle reazioni. Relazioni ponderali nelle trasformazioni chimiche. Gas ideali e miscele gassose. Calcolo delle formule empiriche. Calcolo delle concentrazioni e stechiometria delle reazioni in soluzione acquosa. Struttura atomica e molecolare, legame chimico. Stati di aggregazione: solidi, liquidi, gas.
Entalpia di reazione e di combustione. Bilancio termico. Termodinamica ed equilibrio chimico. Proprietà colligative delle soluzioni. Acidità delle soluzioni e calcolo del pH. Differenza di potenziale di una pila chimica. Processi elettrolitici.

Il corso prevede lezioni frontali (5 CFU) ed esercitazioni in aula (1 CFU) svolte alla lavagna.
Nelle ore di lezione e di esercitazione, il trattamento degli argomenti è svolto anche con l’ausilio di presentazioni ppt proiettate in aula con schemi e immagini, integrate dalla proiezione di filmati didattici, che renderanno meglio comprensibile lo svolgersi di alcuni processi chimico-fisici

Sono previsti sei appelli d’esame, nelle date stabilite dal calendario della Università; la verifica dell’apprendimento consiste in una prova scritta di 2h basata sulla risoluzione di otto problemi relativi a: proprietà atomiche, stechiometria e redox, geometrie molecolari, termodinamica, proprietà colligative, reazioni acido-base e solubilità, processi elettrochimici. Ogni problema vale 4 punti. La prova scritta è selettiva: se non viene superata con valutazione sufficiente (≥ 18/30), lo studente non supera l’esame
I problemi dello scritto contengono sia domande teoriche aperte, sia esercizi numerici, analoghi a quanto svolto durante le esercitazioni e riguardano tutto il programma svolto in modo da verificare sia i concetti di base, sia la capacità di applicarli numericamente anche in casi di interesse biotecnologico.
In particolare, le domande dell'esame scritto tendono a verificare la comprensione della struttura delle sostanze correlandola con le loro proprietà chimiche e fisiche, la capacità di fare calcoli stechiometrici relativi a reazioni chimiche collegandole con le grandezze termodinamiche coinvolte (entalpia, entropia ed energia libera di reazione) e con gli aspetti dell'equilibrio chimico. Inoltre, sono verificate le capacità di discutere gli aspetti essenziali dell'elettrochimica, sia nelle pile chimiche sia nei processi elettrolitici. L’apprendimento delle conoscenze appena elencate viene verificata mediante la risposta a domande aperte e la risoluzione di esercizi numerici, associati a casi pratici e teorici, riguardanti i vari argomenti.

Stechiometria: D'Arrigo, Famulari, Gambarotti, Scotti “Chimica: Esercizi e Casi Pratici” III Edizione/2017 Ed. EdiSES

Dispense, testi d’esame con risoluzione ed esercitazioni sono a disposizione dello studente sul sito e-learning.

ORARIO DI RICEVIMENTO E RECAPITO MAIL

Alla fine di ogni lezione o previo appuntamento concordato via e-mail. Il docente risponde solo alle e-mail firmate e provenienti dal dominio @uninsubria.it
La e-mail del docente è: massimo.scotti@uninsubria.it
o massimo.scotti@polimi.it

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A.A. 2019/2020

Anno di corso: 1
Curriculum: INDIRIZZO GENERALE

A.A. 2018/2019

Anno di corso: 1
Curriculum: INDIRIZZO GENERALE

A.A. 2017/2018

Anno di corso: 1
Curriculum: INDIRIZZO GENERALE

A.A. 2016/2017

Anno di corso: 1
Curriculum: INDIRIZZO GENERALE

A.A. 2015/2016

Anno di corso: 1
Curriculum: INDIRIZZO GENERALE