Chimica Generale, inorganica e organica - Modulo A

A.A. di erogazione 2020/2021
Insegnamento obbligatorio

 (A.A. 2020/2021)

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: 
80
Dettaglio ore: 
Lezione (56 ore), Esercitazione (24 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.).

Il Modulo A del corso si divide in 7 crediti, pari a 56 ore, destinate all’illustrazione del programma ed alle spiegazioni teoriche attraverso lezioni frontali ed in 2 crediti, pari a 24 ore, nelle quali si svolgono esercizi relativi agli argomenti illustrati nel corso e che sono del tutto similari a quelli che vengono erogati nelle prove d’esame. 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. Le domande possono contenere problemi ed esercizi con svolgimento di calcoli, bilanciamenti di reazioni. A ogni risposta corretta viene attribuito 1 punto, mentre alle risposte sbagliate vengono sottratti 0,5 punti 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 voto finale risulta la media pesata delle prove scritte del Modulo A e del Modulo B rispettivamente con un peso di 9/15 (nove/quindicesimi) e 6/15 (sei/quindicesimi). Entrambe le prove devono essere superate con almeno il risultato di 18/30. I docenti valutano positivamente l’utilizzo di un opportuno ed appropriato linguaggio scientifico oltre alle conoscenze dei contenuti per l’attribuzione di una valutazione positiva. A descrizione dei docenti può essere definita una prova integrativa di tipo orale.

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.