CHIMICA CON ESERCITAZIONI

A.A. di erogazione 2020/2021
Insegnamento obbligatorio

Laurea triennale in Fisica
 (A.A. 2020/2021)
Anno di corso: 
1
Crediti: 
8
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
72

Il corso di Chimica con Esercitazioni è finalizzato all'insegnamento dei concetti di base della chimica, dallo studio dei modelli atomici e dei legami chimici, fino alle leggi della termodinamica chimica, della cinetica delle reazioni chimiche e dell'elettrochimica.

Risultati di apprendimento attesi:

-nozioni chimiche fondamentali concernenti la struttura dell'atomo, le proprietà periodiche degli elementi, la natura del legame chimico (ionico e covalente) e le forze intermolecolari.

-Le caratteristiche fondamentali dei materiali allo stato solido

- La comprensione delle reazioni chimiche nei loro bilanci di materia ed energia.

- La comprensione dei principi governanti l’equilibrio chimico omogeneo ed eterogeneo.

- Risolvere in maniera autonoma i problemi di Chimica giustificando in modo chiaro ed esaustivo i passaggi e le leggi utilizzate.

Il corso non prevede prerequisiti.

1) La struttura dell’atomo e la Tavola Periodica degli elementi (10 ore)
Numero atomico e numero di massa. Isotopi. La quantizzazione dell’energia. Modello di Bohr per l’atomo di idrogeno. Le proprietà ondulatorie dell’elettrone. Equazione di de Broglie. Principio di indeterminazione di Heisenberg. L’equazione d’onda di Schrödinger: numeri quantici. Il principio di esclusione di Pauli e la regola di Hund.
La Tavola Periodica: blocchi, periodi, gruppi. Proprietà periodiche.

2) Il legame chimico (10 ore)
Il legame ionico e il legame covalente. Momento dipolare. Polarità dei legami.
La forma delle molecole: teoria VSEPR. Legami σ e π. I legami multipli carbonio-carbonio. Teoria degli orbitali molecolari per molecole biatomiche del secondo periodo. Forze intermolecolari.

3) Lo stato solido (4 ore): solidi cristallini e amorfi; tipologie di solidi cristallini; tipologie di impaccamento compatto; studio dei solidi cristallini.

4) La mole e i rapporti ponderali (6 ore)
Composizione della materia: sostanze pure (elementi, composti) e miscele.
Il concetto di mole, Massa Molare. Formula minima e molecolare. Composizione percentuale. Rapporti ponderali nelle reazioni chimiche. Reagente limitante e resa di una reazione.

5) I gas ideali (6 ore)
Modello del gas ideale. Il principio di Avogadro. Equazione di stato di un gas ideale. Miscele gassose: leggi di Dalton e Amagat.

6) Le soluzioni (6 ore)
Espressione della concentrazione. Diluizione delle soluzioni. Le soluzioni nelle reazioni chimiche.

7) Cinetica chimica (4 ore)
Velocità di reazione ed equazione cinetica. Ordine di reazione. Reazioni elementari e meccanismi di reazione. Cenni di teoria delle collisioni e dello stato di transizione. Approccio cinetico all’equilibrio.

8) Termochimica ed equilibrio (6 ore)
L’energia e le sue forme. Primo principio della Termodinamica. Energia interna. Entalpia. La legge di Hess. L’entropia e la Seconda legge della Termodinamica. La spontaneità delle reazioni chimiche. Energia libera. Terzo principio della Termodinamica. Equilibrio omogeneo gassoso. Costante di equilibrio e quoziente di reazione. Principio di Le Chatelier. Equilibri eterogenei.

9) Equilibri ionici in soluzione acquosa (12 ore)
Prodotto ionico dell’acqua. Acidi e basi: teorie di Arrhenius e di Brønsted. Teoria di Lewis. Costante di dissociazione per acidi e basi deboli. Calcolo del pH per soluzioni di acidi e basi. Soluzioni tampone. Titolazioni acido-base. Curve di titolazione.

10) Elettrochimica (6 ore)
Reazioni di scambio elettronico (reazioni redox).
Le celle e i potenziali elettrochimici. Potenziali standard di riduzione. Potenziale standard di cella. La legge di Nernst. Elettrolisi di sali fusi e di soluzioni acquose contenenti sali. Aspetti quantitativi dell’elettrolisi: le Leggi di Faraday.

11) Cenni di Radiochimica (2 ore).

Il corso viene erogato nel secondo semestre, per un totale di 72 ore.
Il corso prevede lezioni frontali con supporto di proiezioni PowerPoint, supportate, laddove necessario, da esercizi, volti ad approfondire la comprensione degli argomenti.

La valutazione degli apprendimenti si realizzerà attraverso una prova scritta riguardante applicazioni numeriche relative agli argomenti svolti (peso 50%), seguita, in caso di esito positivo, da un colloquio orale (peso 50%) in cui verrà accertato il livello di conoscenza della materia conseguito dallo studente.

La valutazione dell'esame avrà luogo in trentesimi e terrà conto in modo particolare dei seguenti criteri:
- la correttezza e la spiegazione dei procedimenti utilizzati per risolvere i problemi.
- La correttezza dei calcoli e del risultato finale nello svolgimento degli stessi.
- La chiarezza e la completezza nella trattazione della parte teorica.
- Il corretto uso della terminologia tecnica e delle unità di misura.

Non sarà consentito l'accesso alla prova orale senza aver conseguito un punteggio di almeno 18/30 nella prova scritta.
Il voto finale dell’esame sarà ottenuto come media delle votazioni ottenute nella prova scritta e nella prova orale.
Il voto 30 e lode verrà assegnato solo a chi sarà in grado di svolgere correttamente e in maniera chiara la prova scritta e ad argomentare in modo esaustivo e corretto le risposte alle domande della prova orale.

Le slides presentate in aula saranno a disposizione dello studente sulla piattaforma e-learning di ateneo. Sulla piattaforma sarà anche possibile trovare gli esercizi svolti in aula durante le esercitazioni, nonché esercizi aggiuntivi risolti.

Testo di riferimento:
P. Atkins, L. Jones, “Fondamenti di Chimica Generale”, Zanichelli.

Orario di ricevimento: tutti i giorni presso lo studio del docente (Via Valleggio 9, Como, III piano edificio "cubo") previo appuntamento per e-mail: federica.bertolotti@uninsubria.it

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A.A. 2019/2020

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE