Università degli studi dell'Insubria

CHIMICA GENERALE, INORGANICA E ORGANICA

A.A. di erogazione 2015/2016

 (A.A. 2015/2016)
Docenti
L'insegnamento è composto da diversi moduli, consultare il dettaglio nella sezione Moduli.
Anno di corso: 
1
Crediti: 
15
Ore di attivita' frontale: 
120

Il Modulo A del corso, 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.
Il Modulo B ha lo scopo di introdurre e sviluppare i concetti fondamentali di chimica organica per studenti che abbiano propedeuticamente assimilato i fondamenti della chimica generale ed inorganica. L’obiettivo che ci si pone è la conoscenza i) della nomenclatura delle sostanze organiche e dei gruppi funzionali in chimica organica; ii) della stereochimica delle molecole organiche e del loro orientamento tridimensionale nello spazio; iii) della reattività dei composti e di come si possano favorire alcune trasformazioni influenzando parametri cinetici e termodinamici; iv) della sintesi e dello studio che concerne la possibilità di preparare composti organici di differente complessità molecolare. Sarà inoltre importante l’acquisizione di concetti di chimica dei composti naturali e la conoscenza delle principali classi di composti organici naturali quali carboidrati, proteine, lipidi ed acidi nucleici.

Prerequisiti: 

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…).
Per il Modulo B si ritiene indispensabile aver compreso ed acquisito i concetti di chimica generale (e.g. struttura elettronica, teoria del legame di valenza e degli orbitali molecolari, formazione e rottura di legami, acidità e basicità,…) che sono ritenuti propedeutici allo svolgimento ed alla comprensione della chimica organica.

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.

I contenuti principali del Modulo B sono riassumibili come segue:

1.Struttura e legame chimico; acidi e basi. Cosa è la chimica organica. Nomenclatura. Strutture organiche e gruppi funzionali
2.Classi di composti organici: alcani, alcheni, alchini, dieni, composti aromatici, alogenuri alchilici, composti organometallici, alcoli, fenoli, eteri, tioli, solfuri, aldeidi e chetoni, ammine, nitrocomposti, derivati eterociclici, acidi carbossilici e loro derivati.
3.Le reazioni organiche. Reazioni di addizione nucleofila, di addizione elettrofila, di eliminazione, di sostituzione nucleofila, di sostituzione elettrofila aromatica, reazioni di sostituzione nucleofila acilica
4.Le reazioni di sostituzione in alfa al carbonile e le reazioni di condensazione
5.Acidità e basicità e pKa.
6.Delocalizzazione e coniugazione
7.La stereochimica dei composti tetraedrici
8.Le reazioni di cicloaddizione, le reazioni radicaliche.
9.La chimica della vita e le biomolecole: i carboidrati, gli amminoacidi, i peptidi, le proteine, i lipidi e gli acidi nucleici
10.Fonti energetiche alternative. Chimica verde: approcci eco-compatibili alla risoluzione delle principali emergenze ambientali
Tipologia delle attività didattiche

Le attività didattiche del Modulo A e del Modulo B constano esclusivamente di lezioni frontali ed in alcune lezioni sono previste sessioni di svolgimento di esercizi.

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, i docenti forniscono le slides proiettate, che sono da considerarsi linee guida allo studio, non già materiale sostitutivo di un libro di testo.
Per il Modulo B uno dei testi consigliati è il seguente:
John McMurry - Fondamenti di Chimica Organica - 4a edizione Zanichelli

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.
La prova relativa agli argomenti del Modulo A è un esame scritto delle durata di 3 ore. 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 punteggio nullo.
La prova relativa al Modulo B è un esame scritto della durata di circa 2-2,5 ore in cui vi sono domande in forma aperta, quesiti a risposta breve ed anche domande a risposta multipla sull’intero programma svolto durante il corso. A ogni risposta corretta viene attribuito un punteggio, mentre alle risposte sbagliate viene attribuito punteggio nullo.
Il punteggio totale acquisito dal candidato in ogni prova scritta viene normalizzato in modo da essere espresso in trentesimi. A seguito della pubblicazione dei voti, i docenti del Modulo A e del Modulo B offrono la possibilità, molto spesso disattesa, di visionare gli scritti, convocando ad hoc i candidati.

Insegnamenti

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A.A. 2018/2019

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2017/2018

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2016/2017

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2014/2015

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2013/2014

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2012/2013

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE