Chimica generale, inorganica e stechiometria

A.A. 2021/2022
10
Crediti massimi
96
Ore totali
SSD
CHIM/03
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire i fondamenti della Chimica Generale che costituiscono il bagaglio culturale indispensabile per la comprensione degli insegnamenti per i quali la Chimica Generale è propedeutica. Il corso di Chimica Generale dovrà anche fornire allo studente le principali metodologie di calcolo per risolvere i problemi di stechiometria.
Risultati apprendimento attesi
Conoscenza dei principi teorici e comprensione della struttura di base di atomi e molecole, delle reazioni chimiche e delle basi di termodinamica e cinetica delle reazioni.
Capire e risolvere problemi di stechiometria.
Programma e organizzazione didattica

Linea AL

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
La materia: stati di aggregazione; proprietà fisiche e chimiche; proprietà intensive ed estensive. Composti e miscele. Formule chimiche
Unità di misura.
Trattare i numeri: numeri esatti, numeri approssimati. Accuratezza e precisione. Gli errori e le incertezze nelle misure. Cifre significative.
Atomi e molecole. La teoria atomica. Struttura dell'atomo. Atomi e isotopi. Massa atomica. Tavola periodica. Ioni e molecole.
Nomenclatura
Stechiometria. Massa atomica e molecolare. Il numero di Avogadro e la mole. Composizione percentuale dei composti. Determinazione della formula empirica e della formula molecolare. Equazioni chimiche. Bilanciamento delle equazioni chimiche. Reagente limitante. Resa di reazione.
Stechiometria delle soluzioni. La concentrazione delle soluzioni. Reazioni in soluzione acquosa. Reazioni di precipitazione. Reazione acido-base. Reazione di ossido-riduzione.
I gas. La pressione. Leggi dei gas (Boyle, Charles e Gay-Lussac). Miscele di gas, legge di Dalton. Equazione dei gas ideali e applicazioni. Teoria cinetica molecolare. Effusione e diffusione. Equazione di van der Waals (gas reali).
L'energia nelle reazioni chimiche. Cenni di termodinamica: entalpia delle reazioni. Calore specifico e capacità termica. Concetti di entropia e energia libera.
La struttura dell'atomo
La radiazione elettromagnetica. La spettroscopia di emissione atomica. Il modello di Bohr. Dualità onda-particella. Principio di Heisenberg.
Orbitali atomici. Spin elettronico. Principio di esclusione di Pauli. Orbitali e livelli energetici in atomi multi-elettroni. Configurazione elettronica e principio dell'Aufbau.
Proprietà periodiche degli elementi. La tavola periodica. Metalli, non-metalli e metalloidi. Gruppi e periodi. La periodicità. Raggi atomici. Energia di ionizzazione. Affinità elettronica. Elettronegatività. Reattività.
Il legame chimico. Legame ionico e legame covalente. Strutture di Lewis e carica formale. La risonanza. Eccezioni alla regola dell'ottetto.
Teoria VSEPR. Teoria del legame di valenza. Ibridazione. Teoria degli orbitali molecolari. Il legame metallico.
L'acqua. Struttura dell'acqua. Forze intermolecolari. Diagrammi di fase. Proprietà colligative.
I solidi
Cinetica chimica. Velocità di reazione. Leggi integrate della velocità. Determinazione delle leggi cinetiche. Meccanismi di reazione. Catalizzatori.
Equilibrio Chimico. Il concetto di equilibrio. Equilibri omogenei ed eterogenei. La costante di equilibrio. Il principio di le Châtelier. Fattori che influenzano l'equilibrio chimico.
Acidi e basi. Concetto di acidi e basi. Acidi di Lewis. Forza degli acidi. Scala di pH. Determinazione del pH di una soluzione. Proprietà acido-base dei sali. Titolazione acido-base. Indicatori. Soluzioni tampone.
Equilibri di solubilità. Effetto dello ione in comune.
Composti di coordinazione.
Elettrochimica. Stati di ossidazione. Equazioni redox. Celle elettrochimiche. Potenziali standard di riduzione. Equazione di Nernst.
Prerequisiti
Conoscenze di matematica di base (equazioni di I e II grado, operazioni con i logaritmi)
Conoscenza delle unità di misura del SI e conversione tra le unità di misura
Metodi didattici
Lezioni frontali, esercitazioni numeriche in aula, esercizi di stechiometria e domande teoriche su piattaforma online exam manager
Materiale di riferimento
Slides delle lezioni pubblicate su sito Ariel
Libri consigliati:
N.J. Tro. Chimica - Un approccio molecolare. Edises
I. Bertini, C. Luchinat, F. Mani, E. Ravera. Stechiometria- Un avvio allo studio della Chimica. CEA
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Prova scritta con esercizi di stechiometria e domande di teoria della durata di 2h e 30 minuti
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE ED INORGANICA - CFU: 10
Esercitazioni: 32 ore
Lezioni: 64 ore

Linea MZ

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. Qualora la situazione rimanga allo stato attuale - quindi non allarmante - tutte le lezioni, tranne quelle del lunedì, si terranno in presenza in aula secondo l'orario pubblicato. Ciascuna lezione verrà videoregistrata e resa fruibile in asincrono mediante la piattaforma Ariel del docente. Gli studenti che intendono partecipare alle lezioni in presenza dovranno prenotare il proprio posto attraverso la App di ateneo (LezioniUnimi) come da istruzioni fornite in fase di immatricolazione. Le lezioni del lunedì, invece, si terranno sempre da remoto, in sincrono, attraverso la piattaforma Microsoft Teams e rispettando l'orario pubblicato. Anch'esse verranno sempre registrate e caricate sul sito Ariel del docente. Se la situazione dovesse aggravarsi, le lezioni verranno erogate da remoto, sempre mediante la piattaforma Microsoft Teams, e potranno essere seguite in sincrono secondo l'orario previsto oppure in asincrono perché registrate mediante la medesima piattaforma e caricate tutte sul sito Ariel del docente.
Programma
Didattica frontale (64 ore lezioni frontali teoriche + 32 ore esercitazioni frontali)
La materia: stati di aggregazione; proprietà fisiche e chimiche; proprietà intensive ed estensive. Composti e miscele. Formule chimiche. Unità di misura. Atomi e molecole. La teoria atomica. Struttura dell'atomo. Atomi e isotopi. Massa atomica. Tavola periodica. Ioni e molecole. Nomenclatura. Stechiometria. Massa atomica e molecolare. Il numero di Avogadro e la mole. Composizione percentuale dei composti. Determinazione della formula empirica e della formula molecolare. Equazioni chimiche. Bilanciamento delle equazioni chimiche. Reagente limitante. Resa di reazione. Stechiometria delle soluzioni. La concentrazione delle soluzioni. Reazioni in soluzione acquosa. Reazioni di precipitazione. Reazione acido-base. Reazione di ossido-riduzione. I gas. La pressione. Leggi dei gas (Boyle, Charles e Gay-Lussac). Miscele di gas, legge di Dalton. Equazione dei gas ideali e applicazioni. Teoria cinetica molecolare. Effusione e diffusione. Equazione di van der Waals (gas reali). L'energia nelle reazioni chimiche. Cenni di termodinamica: entalpia delle reazioni. Calore specifico e capacità termica. Concetti di entropia e energia libera. La struttura dell'atomo. La radiazione elettromagnetica. La spettroscopia di emissione atomica. Il modello di Bohr. Dualità onda-particella. Principio di Heisenberg. Orbitali atomici. Spin elettronico. Principio di esclusione di Pauli. Orbitali e livelli energetici in atomi multi-elettroni. Configurazione elettronica e principio dell'Aufbau. Proprietà periodiche degli elementi. La tavola periodica. Metalli, non-metalli e metalloidi. Gruppi e periodi. La periodicità. Raggi atomici. Energia di ionizzazione. Affinità elettronica. Elettronegatività. Reattività. Il legame chimico. Legame ionico e legame covalente. Strutture di Lewis e carica formale. La risonanza. Eccezioni alla regola dell'ottetto. Teoria VSEPR. Teoria del legame di valenza. Ibridazione. Teoria degli orbitali molecolari. Il legame metallico. L'acqua. Struttura dell'acqua. Forze intermolecolari. Diagrammi di fase. Proprietà colligative. I solidi. Cinetica chimica. Velocità di reazione. Leggi integrate della velocità. Determinazione delle leggi cinetiche. Meccanismi di reazione. Catalizzatori. Equilibrio Chimico. Il concetto di equilibrio. Equilibri omogenei ed eterogenei. La costante di equilibrio. Il principio di Le Châtelier. Fattori che influenzano l'equilibrio chimico. Acidi e basi. Concetto di acidi e basi. Acidi di Lewis. Forza degli acidi. Scala di pH. Determinazione del pH di una soluzione. Proprietà acido-base dei sali. Titolazione acido-base. Indicatori. Soluzioni tampone. Equilibri di solubilità. Effetto dello ione in comune. Composti di coordinazione. Elettrochimica. Stati di ossidazione. Equazioni redox. Celle elettrochimiche ed elettrolitiche. Potenziali standard di riduzione. Equazione di Nernst.
Prerequisiti
L'insegnamento di Chimica Generale, Inorganica e Stechiometria è il primo corso di Chimica affrontato dallo studente all'inizio del corso di laurea; non necessita quindi di prerequisiti a livello universitario. Per la comprensione degli argomenti sono sufficienti le conoscenze di base di Matematica e Fisica acquisite nella scuola secondaria di secondo grado.
Metodi didattici
Le lezioni ed esercitazioni frontali si svolgono in aula con proiezione di 'slides' in formato power point. Gli studenti hanno a disposizione il sito Ariel del docente, dove regolarmente viene pubblicato materiale didattico vario, tra cui le slides delle lezioni incluse le esercitazioni frontali.
Materiale di riferimento
Slides delle lezioni disponibili sul sito Ariel del docente.
Qualsiasi testo universitario di Chimica Generale, che affronti gli argomenti del programma, ed un eserciziario per la parte di stechiometria. Di seguito alcuni suggerimenti:

Libri di testo (sceglierne uno):
Tro. Chimica un Approccio Molecolare; Ed. EdiSES.
Whitten, Davis, Peck, Stanley. Chimica; Ed. Piccin.
Atkins, Jones, Laverman. Fondamenti di Chimica Generale; Ed. Zanichelli.
Chang, Goldsby. Fondamenti di Chimica Generale; Ed. McGraw Hill

Eserciziario (ad integrazione dei numerosi esercizi che verranno svolti a lezione dal docente):
Ugozzoli. Come risolvere i problemi di chimica. Ed Casa Editrice Ambrosiana
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consiste in una prova scritta articolata in 5 esercizi stechiometrici e 1 domanda teorica aperta, per un punteggio massimo totale di 30/30 (a cui può aggiungersi l'eventuale lode). La prova scritta ha durata pari a 2 ore e 30 minuti. Per superare l'esame è necessario raggiungere almeno il punteggio minimo di 18/30. Non sono previste prove orali. Durante il corso lo studente potrà accedere ad alcuni test come strumento di autovalutazione del livello di conoscenza degli argomenti via via trattati. Per ogni anno accademico vengono fissati 7 appelli d'esame nelle sessioni ordinarie e straordinarie.
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE ED INORGANICA - CFU: 10
Esercitazioni: 32 ore
Lezioni: 64 ore
Docente/i
Ricevimento:
Contattare il docente via email
Ricevimento:
previo appuntamento via mail
Studio R102, Dip. Chimica, corpo A piano terra