Chimica generale e inorganica

A.A. 2021/2022
6
Crediti massimi
60
Ore totali
SSD
CHIM/03
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di fornire le conoscenze di base per poter affrontare con rigore e metodo scientifico altri corsi di carattere chimico e professionalizzanti specifici del corso di laurea.
In particolare, l'insegnamento viene diviso in due parti:
· unità 1 - Lo studente imparerà a conoscere la struttura dell'atomo secondo i principi della meccanica quantistica, studierà la teoria del legame chimico intramolecolare e intermolecolare, le reazioni chimiche attraverso le equazioni chimiche bilanciate e i calcoli stechiometrici in moli e il reagente limitante.
· unità 2 - Lo studente imparerà a riconoscere ed analizzare da un punto di vista quantitativo le soluzioni acquose attraverso lo studio di: equilibri di dissociazione di acidi e di basi, di sistemi tampone, di titolazioni acido-base, di reazioni di idrolisi di sali e di processi elettrochimici.
Risultati apprendimento attesi
Alla fine dell'insegnamento lo studente deve aver acquisito le basi e gli strumenti per riconoscere, affrontare e superare alcuni problemi fondamentali della Chimica Generale ed Inorganica.
· unità 1 - In particolare lo studente attraverso la risoluzione di diverse tipologie di esercizi deve: saper denominare secondo la nomenclatura IUPAC le diverse classi di composti inorganici studiati, rappresentare graficamente la struttura di un composto inorganico attraverso la teoria degli elettroni di valenza e l'ibridazione dell'atomo centrale, bilanciare un'equazione chimica e attraverso il calcolo stechiometrico in moli determinare la resa di un processo.
· unità 2 - Lo studente deve saper riconoscere i diversi sistemi acquosi in cui avvengono determinati processi chimici. In particolare, esso deve sapere scegliere le opportune relazioni matematiche per calcolare il pH di una soluzione acquosa sulla base del sistema che ha individuato (es: equilibrio acido-base, tampone, titolazione acido-base, idrolisi del sale) e deve riuscire a calcolare utilizzando l'equazione di Nerst il potenziale di una cella galvanica e risolvere una equazione di ossidoriduzione.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Periodo
Primo 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.
Nomenclatura sistematica dei composti inorganici; ossidi, anidridi, idrossidi, Sali, idruri, ossiacidi.
Numero di ossidazione. Formule chimiche.
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.
Reazioni di ossido-riduzione: bilanciamento delle equazioni con il metodo delle semireazioni.
Elettrochimica - Celle elettrochimiche. I potenziali di riduzione. Equazione di Nernst.
Prerequisiti
Essendo un corso di base non ci sono prerequisiti se non le conoscenze acquisite durante la scuola secondaria di secondo grado.
Metodi didattici
L'insegnamento è erogato in 36 ore di lezioni e 24 di esercitazioni, tutte frontali.
Materiale di riferimento
Libri di testo consigliati:
M. Schiavello, L. Palmisano, "Fondamenti di Chimica", V Edizione, Casa Editrice EdiSES;
J.C. Kotz, P.M. Treichel, J.R. Townsend, "Chimica", V Edizione, Casa Editrice EdiSES.
Materiale didattico aggiuntivo (appunti alle lezioni, temi d'esame, esercizi svolti o da svolgere) disponibile all'indirizzo http://ariel.unimi.it
E' comunque consigliato l' uso anche di altri testi di Chimica Generale purchè di livello universitario.
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 ma non si effettuerà colloquio orale.
La prova scritta consisterà in un numero variabile di esercizi e di quesiti teorici sull'intero programma svolto.
Eventuali informazioni aggiuntive sulle modalità di valutazione saranno illustrate durante il corso.
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE ED INORGANICA - CFU: 6
Esercitazioni: 24 ore
Lezioni: 36 ore
Docente/i
Ricevimento:
Su appuntamento
Dipartimento di Chimica, Corpo A, piano rialzato, stanza R38