Chimica 1

A.A. 2021/2022
6
Crediti massimi
56
Ore totali
SSD
CHIM/03
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire e approfondire gli elementi di Chimica complementari agli insegnamenti per i quali la Chimica Generale e Inorganica è necessaria, a partire da quanto già trattato nei primi anni del Corso di Laurea.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente al termine del corso avrà acquisito le seguenti competenze e abilità:
1. saprà riconoscere e nominare sia i singoli elementi chimici che le molecole da essi formate;
2. conoscerà i legami e le interazioni chimiche alla base della formazione delle molecole;
3. conoscerà la struttura atomica, la configurazione elettronica degli elementi e la tavola periodica;
4. saprà riconoscere e bilanciare l'equazione chimica relativa ad una data reazione chimica;
5. saprà calcolare il pH, descrivere le proprietà di acidi e basi, gli equilibri acido-base, la costituzione di soluzioni tampone e le reazioni di titolazione;
6. saprà bilanciare le reazioni di ossido-riduzione e calcolare il potenziale e le concentrazioni degli elettrodi di una cella elettrochimica mediante l'equazione di Nernst.
Programma e organizzazione didattica

CORSO A

Responsabile
Periodo
Secondo semestre
In relazione alle modalità di erogazione delle attività formative per l'a.a. 2021/22, verranno date indicazioni più specifiche nei prossimi mesi, in base all'evoluzione della situazione sanitaria.
Programma
Atomi e struttura atomica - Nuclidi, isotopi ed elementi chimici. Formula molecolare e unità di formula. Unità di massa, massa atomica e massa molecolare. Mole e Numero di Avogadro. Concentrazione: percentuale in peso e Molarità. Diluizione. Frazione molare. Reazioni chimiche ed Equazioni chimiche. Bilanciamento. Il principio di conservazione della massa.
Quantizzazione dell'energia e fotoni. Spettro di emissione dell'atomo di idrogeno. I modelli atomici di Rutherford e Bohr. Il principio di indeterminazione di Heisenberg. Densità di carica e probabilità. Orbitali e Numeri quantici.
Diagramma dei livelli energetici e configurazione elettronica degli elementi. Costruzione della tavola periodica degli elementi e proprietà periodiche. Legame chimico e geometria molecolare.
Simboli e strutture di Lewis. Il legame ionico e il legame covalente. Elettronegatività. Percentuale di ionicità e polarità dei legami. Geometria molecolare: Teoria VSEPR e Teoria del Legame di Valenza. Orbitali Molecolari.
Legame ad idrogeno ed interazioni deboli.
Formule e nomenclatura sistematica - Numero di ossidazione. Formule chimiche. Nomenclatura sistematica.
Reazioni chimiche - Bilanciamento delle reazioni chimiche. Bilanciamento delle reazioni di ossido-riduzione. Equazione ionica netta e principio di conservazione della carica. Reazioni di equilibrio: Costante di Equilibrio e Quoziente di Reazione. Il Principio di Le Chatelier. Reazioni in soluzione acquosa: elettroliti e non elettroliti, reazioni di precipitazione e equilibri di solubilità. Calcolo delle concentrazioni.
Lo stato gassoso - Richiami sui gas "ideali" e loro leggi: la legge di Boyle, la legge di Charles e Gay-Lussac e la legge di Avogadro. Volume molare. Equazione di stato dei gas. La costante universale dei gas. Miscele gassose: definizione di pressione parziale e volume parziale, la legge di Dalton.
Acidi e Basi - Definizione di acido e base (Arrhenius, Broensted-Lowry e Lewis). Equilibri acido-base. Calcolo del pH. Soluzioni tampone. Curve di titolazione. Reazioni acido-base.
Termodinamica chimica - Richiami di termochimica: energia interna, entalpia, entropia ed energia libera di Gibbs. Funzioni di stato. Primo principio della termodinamica. Spontaneità di una reazione chimica.
Elettrochimica - Celle elettrochimiche. I potenziali di riduzione. Equazione di Nernst.
Prerequisiti
1. Elementi di Struttura Atomica
2. Elementi di Termodinamica Classica (non statistica)
3. Analisi 1 (equazioni differenziali, derivate parziali, integrazione Riemann)
Metodi didattici
L'insegnamento è erogato in 32 ore di lezioni e 24 di esercitazioni, tutte frontali.
Materiale di riferimento
(1) N. J. Tro, Chimica un approccio molecolare, EDiSES
(2) A. Peloso, F. Demartin, Fondamenti ed esercizi di Chimica Generale ed Inorganica, Edizioni Progetto Padova
(3) David W. Oxtoby, H. P. Gillis, Alan Campion, Chimica Moderna, EDiSES
(4) Petrucci, Herring, Madura, Bissonnette, Chimica Generale, Principi ed Applicazioni Moderne, Piccin Editore, Padova
(5) Tavola Periodica degli Elementi, versione IUPAC
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consiste in una prova scritta obbligatoria della durata di due ore. Nello stesso appello, sarà possibile prendere visione del compito corretto.
La prova scritta verte sugli argomenti trattati durante l'insegnamento e comprende:
- la soluzione di 3 esercizi, aventi contenuto e difficoltà analoghi a quelli affrontati nelle esercitazioni.
- la risposta a 3 quesiti teorici.
Ai fini della valutazione vengono calcolate le frazioni svolte correttamente di ciascun esercizio e quesito teorico; se 1.5 esercizi e 1.5 quesiti sono stati svolti correttamente si ottiene la sufficienza.
Eventuali informazioni aggiuntive sulle modalità di valutazione saranno illustrate durante l'insegnamento.
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE ED INORGANICA - CFU: 6
Esercitazioni: 24 ore
Lezioni: 32 ore

CORSO B

Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Se l'emergenza sanitaria dovesse protrarsi, le lezioni si svolgeranno a distanza, prevalentemente in modalità sincrona tramite Zoom o Microsoft Teams. La modalità asincrona verrà utilizzata per lo studio di alcuni argomenti e delle slides che saranno lasciate a disposizione degli studenti sulla piattaforma Ariel.

Il programma e il materiale di riferimento non subiranno variazioni.

Modalità di verifica dell'apprendimento e criteri di valutazione
Gli esami si svolgeranno in forma scritta in presenza e avranno la durata di due ore, con distanziamento e contingentamento se necessario.
Se la situazione non lo consentisse si svolgeranno a distanza secondo la modalità che sarà indicata sul sito Ariel al termine del corso.
Programma
1. Perche' un fisico deve sapere la chimica - introduzione
2. Atomi e struttura atomica - Ripasso di meccanica quantistica sui modelli atomici; Configurazione elettronica e riempimento dei livelli energetici; Orbitali atomici e numeri quantici; Elementi chimici; Tavola periodica; Trends periodici. Unita' di massa; concentrazione.
3. Legame chimico - ionico (strutture di Lewis/ regola dell'ottetto) , covalente, metallico, idrogeno, van der waals
4. Molecole semplici e complesse- Massa molecolare, Geometria molecolare (teoria di VSEPR), Orbitali molecolari. Teoria del legame di valenza e ibridizzazione.
5. Formule e nomenclatura - Numero di ossidazione. Formule chimiche. Equazione chimiche; Stechiometria. Nomenclatura.
6. Termodinamica e materia - energia interna, entalpia, entalpia di reazione, entropia e energia di Gibbs. Struttura della materia. Miscele di gas - equazione di stato dei gas; miscele gassose pressione e volume parziale; legge di Dalton.
7. Equilibrio termico - Equilibrio chimico; Reazioni di equilibrio; Costante di Equilibrio e Quoziente di Reazione; Principio di Le Chatelier. Acidi e Basi - Definizione di acido e base; Definizione e calcolo del pH; solubilita'; equilibrio e reazioni acido-base;
8. Metalli di transizione e redox (reazioni di ossido/riduzione) - Reazione di ossido-riduzione; celle elettrochimiche; potenziale di riduzione; Equazione di Nernst; esempi di ossidazioni; metalli di transizione.
9. Cinetica chimica - Teoria cinetica (rate laws), velocità di una reazione; accenni a chimica nucleare; meccanismi di reazione; temperatura; introduzione a reazioni catalitiche.
10. Aminoacidi e proteine: un'introduzione ad elementi di rilevanza biologica
Prerequisiti
1. Elementi di Struttura Atomica (meccanica quantistica)
2. Elementi di Termodinamica Classica (non statistica)
3. Analisi 1 (equazioni differenziali, derivate parziali, integrazione Riemann)
Metodi didattici
L'insegnamento è erogato in 32 ore di lezioni e 24 di esercitazioni, tutte frontali.
Materiale di riferimento
(1) N. J. Tro, Chimica un approccio molecolare, EDiSES
(2) David W. Oxtoby, H. P. Gillis, Alan Campion, Chimica Moderna, EDiSES
(3) Petrucci, Herring, Madura, Bissonnette, Chimica Generale, Principi ed Applicazioni Moderne, Piccin Editore, Padova
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consiste di una prova scritta di due ore. La prova e' suddivisa in due sezioni: 3 problemi da risolvere e 3 domande a carattere generale. Per passare la prova lo studente deve almeno risolvere correttamente 1.5 problemi e 1.5 domande.
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE ED INORGANICA - CFU: 6
Esercitazioni: 24 ore
Lezioni: 32 ore
Siti didattici
Docente/i
Ricevimento:
Luogo e ora
su prenotazione
Ricevimento:
Su appuntamento
Dipartimento di Chimica, Corpo A, piano rialzato, stanza R38