Chimica generale con elementi di chimica-fisica

A.A. 2021/2022
6
Crediti massimi
56
Ore totali
SSD
CHIM/02 CHIM/03
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Scopo dell'insegnamento è quello di fornire una conoscenza della chimica di base, propedeutica ai successivi insegnamenti di Chimica Organica e Chimica Biologica. Più specificatamente, l'insegnamento fornirà gli strumenti minimi necessari alla comprensione del linguaggio chimico e degli argomenti di base (atomi, legami chimici, reazioni chimiche, equilibrio chimico, termodinamica ed elettrochimica). Tali conoscenze di base costituiscono gli strumenti necessari alla comprensione del linguaggio chimico della vita, elemento indispensabile per il proseguimento degli studi biologici.
Risultati apprendimento attesi
Al termine dell'insegnamento, lo studente dovrà padroneggiare competenze relativamente alla struttura della materia e dei legami chimici. Le nozioni apprese guideranno il laureato ad operare con competenza in tutte le fasi della gestione sperimentale e analitica dei processi chimici. In particolare, dovranno poter essere applicate le nozioni fondamentali relative a nomenclatura, formule chimiche e stechiometria e i concetti riguardanti soluzioni, dissociazioni in soluzione, equilibri chimici ed elettrochimici, pH e soluzioni tampone.
Programma e organizzazione didattica

A - L

Responsabile
Periodo
Primo semestre
In relazione alle modalità di erogazione delle attività formative per l'anno accademico 2021/2022, verranno date indicazioni più specifiche nei prossimi mesi, in base all'evoluzione della situazione sanitaria.
Programma
Struttura atomica. Nuclidi, isotopi ed elementi chimici. Formula molecolare e unità di formula. Massa atomica e massa molecolare. Mole e costante di Avogadro. Quantizzazione dell'energia. Modelli atomici. Orbitali e numeri quantici. Configurazione elettronica degli elementi.
Tavola periodica degli elementi e proprietà periodiche.
Legame chimico e geometria molecolare. Strutture di Lewis. Legame ionico e legame covalente. Elettronegatività e polarità dei legami. Geometria molecolare: modello VSEPR e teoria del legame di valenza. Interazioni intermolecolari.
Formule e nomenclatura dei composti inorganici.
Soluzioni. Unità di misura della concentrazione. Diluizione. Proprietà colligative.
Reazioni ed equazioni chimiche. Bilanciamento e principio di conservazione della massa. Equazione ionica netta e principio di conservazione della carica. Reazioni di equilibrio: costante di equilibrio e quoziente di reazione. Principio di Le Chatelier. Reazioni in soluzione acquosa: elettroliti e non elettroliti, reazioni di precipitazione ed equilibri di solubilità, reazioni acido‐base, reazioni di ossido‐riduzione.
Stato gassoso. Pressione e temperatura. Equazione di stato dei gas. Volume molare. Costante universale dei gas. Miscele gassose: pressione e volume parziale, legge di Dalton.
Acidi e basi. Definizioni di acido e base. Equilibri acido‐base. Calcolo del pH. Soluzioni tampone. Curve di titolazione.
Termodinamica chimica. Funzioni di stato. Primo principio della termodinamica. Entalpia. Reazioni esotermiche ed endotermiche. Condizioni standard. Secondo principio della termodinamica. Entropia. Energia libera di Gibbs. Spontaneità di una reazioni e costante d'equilibrio.
Elettrochimica. Celle elettrochimiche e potenziali standard. Potenziale di cella ed equazione di Nernst.
Prerequisiti
Nessuno.
Metodi didattici
Lezioni frontali.
Materiale di riferimento
Raymond Chang, Jason Overby "Fondamenti di chimica generale (3a edizione)" McGraw-Hill, 2020.
Alessandro Caselli, Silvia Rizzato, Francesca Tessore "Stechiometria (5a edizione)" EdiSES, 2015.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consiste in una prova scritta comprendente un numero variabile di esercizi e problemi analoghi a quelli svolti a lezione e ampiamente esemplificati su Ariel.
CHIM/02 - CHIMICA FISICA - CFU: 0
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE ED INORGANICA - CFU: 0
Esercitazioni: 16 ore
Lezioni: 40 ore

M - Z

Responsabile
Periodo
Primo semestre
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. 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. Interazioni intermolecolari.
Formule e nomenclatura sistematica: Numero di ossidazione. Formule chimiche. Nomenclatura sistematica.
Le soluzioni: Concentrazione: percentuale in peso e Molarità. Diluizione. Frazione molare. Il concetto di equivalente. Numero di equivalenza. Normalità. Peso equivalente. Proprietà colligative: Tensione di vapore, Legge di Raoult, Innalzamento ebullioscopico e abbassamento crioscopico, Pressione osmotica
Reazioni chimiche: Reazioni chimiche ed Equazioni chimiche. Bilanciamento. Il principio di conservazione della massa. 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, reazioni acido‐base, reazioni di ossido‐riduzione.
Lo stato gassoso: Pressione e Temperatura assoluta. Le leggi dei Gas "ideali": 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. Miscugli gassosi: definizione di pressione parziale e volume parziale, la legge di Dalton e la legge di Amagat. Gas reali.
Acidi e Basi: Definizione di acido e base (Arrhenius, Bronsted‐Lowry e Lewis). Equilibri acido‐base. Calcolo del pH. Soluzioni tampone. Curve di titolazione.
Termodinamica chimica: Funzioni di stato. Primo principio della termodinamica. Entalpia. Reazioni esotermiche ed endotermiche. Condizioni standard. Il secondo principio della termodinamica. Entropia. Energia libera di Gibbs.
Elettrochimica: Celle elettrochimiche e potenziali standard.
Prerequisiti
Essendo un corso di base non ci sono prerequisiti se non le conoscenze acquisite nella scuola media superiore in matematica (algebra, equazioni algebriche di primo e secondo grado, logaritmi), fisica e scienze naturali.
Metodi didattici
Modalità di erogazione:
Tradizionale: Lezioni frontali interattive parzialmente supportate da materiale proiettato. Copie dei lucidi delle lezioni saranno disponibili sul portale Ariel.
Integrata: le lezioni saranno integrate con l'utilizzo di tecnologie digitali (Exam manager; Slido...)

NB: In caso di emergenza sanitaria le modalità di erogazione saranno rimodulate secondo le direttive di Ateneo
Materiale di riferimento
Copie dei lucidi delle lezioni saranno disponibili sul portale Ariel (http://ariel.unimi.it/User/Default.aspx)
Testi consigliati:
- R. Chang, Fondamenti di Chimica Generale, McGraw-Hill
- N. J. Tro, Chimica Un approccio molecolare, EdiSES
- Petrucci; Herring; Madura; Bissonnette CHIMICA GENERALE PRINCIPI ED APPLICAZIONI MODERNE, Editore: Piccin
- J. Kotz John, P. Treichel jr., G.C. Weaver, CHIMICA, Editore: Edises

Eserciziario:
- A. Caselli, S. Rizzato, F. Tessore "Stechiometria dal testo di M. Freni e A. Sacco" Editore: Eises
- P. D'Arrigo, A. Famulari , C. Gambarotti , M. Scotti «Chimica. Esercizi e casi pratici» EdiSES
- A. Del Zotto «Esercizi di chimica generale» EdiSES
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
La modalità di valutazione prevede una prova scritta della durata di 3 ore suddivisa in tre parti:
A) Verifica apprendimento delle nozioni basilari delle scienze chimiche [nomenclatura, identificazione e classificazione delle specie chimiche]: 10 domande (test V/F + quiz a risposta multipla + test a completamento parole)
B) Descrivere le proprietà fondamentali di atomi, molecole e composti chimici: 6 domande (domande a risposta aperta)
C) Dimostrare di saper integrare le conoscenze acquisite e applicarle: Svolgimento e Risoluzione di 4 esercizi (stechiometria, calcolo pH/solubilità/potenziale di reazione )

Requisiti per il superamento dell'esame (entrambi i requisiti devono essere verificati):
- punteggio minimo di 18/30 nella parte A
- la media dei voti ottenuti nelle parti A/B e C (voto finale) deve essere superiore o uguale a 18/30
CHIM/02 - CHIMICA FISICA - CFU: 0
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE ED INORGANICA - CFU: 0
Esercitazioni: 16 ore
Lezioni: 40 ore
Docente/i
Ricevimento:
Lunedì ore 10:00
uff. 1074 - 1° piano corpo A - Dipartimento di Chimica via Golgi, 19
Ricevimento:
Tutti i giorni dalle 10 alle 16 concordando un appuntamento tramite e-mail
Dipartimento di Chimica – Corpo A – Piano rialzato – Stanza R36