Chimica generale, inorganica e stechiometria

A.A. 2021/2022
10
Crediti massimi
88
Ore totali
SSD
CHIM/03
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire i fondamenti della Chimica Generale ed Inorganica che costituiscono il bagaglio culturale indispensabile per la comprensione degli insegnamenti per i quali la Chimica Generale ed Inorganica risulta propedeutica. I concetti che saranno illustrati includono la struttura di atomi e molecole, i legami chimici, le reazioni chimiche (acido-base, ossido-riduzione), l'equilibrio chimico, basi di elettrochimica e cenni di termodinamica e di cinetica. Saranno inoltre trattate le principali metodologie di calcolo per risolvere i problemi di stechiometria. Obiettivo fondamentale del corso è quello di fornire agli studenti gli strumenti per ragionare sulle proprietà e sulle trasformazioni chimiche e fisiche della materia.
Risultati apprendimento attesi
I risultati di apprendimento finali auspicati saranno quelli di rendere lo studente in grado di: riconoscere i composti chimici e spiegarne le proprietà fisiche alla luce della loro struttura, scrivere correttamente le reazioni chimiche, individuarne le diverse tipologie. Gli studenti dovranno essere in grado di comprendere e risolvere con confidenza problemi di stechiometria. Infine, gli studenti dovranno essere in grado di spiegare con un linguaggio scientifico adeguato gli argomenti trattati durante il corso.
Programma e organizzazione didattica

Linea AK

Responsabile
Periodo
annuale
In relazione alla 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
Cenni sulla struttura della materia. La struttura degli atomi. Masse atomiche e molecolari. Isotopi. Radioattività. Difetto di massa.
Relazioni ponderali nelle reazioni chimiche. Calcolo delle concentrazioni. Bilanciamento delle reazioni chimiche. Calcolo delle formule empiriche.
Struttura degli atomi. Atomo di Bohr. La relazione di De Broglie. Il principio di indeterminazione. Cenni sull'equazione di Schrödinger. Atomo di idrogeno. Atomi a più elettroni. Il principio "aufbau" e la tavola periodica.
Legame chimico. Il legame ionico. Teoria VSEPR Il legame covalente. Le teorie V.B. ed M.O. Legame ad idrogeno ed interazioni deboli. Cenni sul legame nei composti di coordinazione.
Equilibrio chimico. Lo stato di equilibrio. Principio di Le Chatelier - Brown. Costanti di equilibrio.
Reazioni acido base. Acidi e basi (secondo Arrhenius, Broensted, Lewis). pH. Titolazioni acido-base.
Solidi. Cristalli ionici, covalenti, molecolari. Relazione tra energia reticolare, energia di idratazione e solubilità.
Gas. Leggi dei gas ed equazione di stato dei gas perfetti e dei gas reali. Cenni di teoria cinetica dei gas.
Elettrochimica. Bilanciamento delle reazioni di ossido-riduzione. I potenziali elettrochimici. La legge di Nernst. Predizione degli andamenti di reazione. Elettrolisi.
Termodinamica. Primo, secondo e terzo principio della termodinamica. Funzioni termodinamiche ed equilibrio.
Proprietà delle soluzioni. Soluzioni ideali e leggi di Raoult e di Henry. Soluzioni non ideali ed attività. Proprietà colligative. Soluzioni colloidali. Diagrammi di fase.
Cinetica chimica. Velocità di reazione, ordine di reazione ed equazioni cinetiche. Equazione di Arrhenius. Catalizzatori.
Prerequisiti
Conoscenza dei fondamenti della matematica (conversione tra unità di misura, equazioni di I e II grado, operazioni con i logaritmi).
Il corso si propone di fornire i fondamenti della Chimica Generale ed Inorganica che costituiscono il bagaglio culturale indispensabile per la comprensione degli insegnamenti per i quali la Chimica Generale ed Inorganica risulta propedeutica. Obiettivo fondamentale del corso è quello di fornire agli studenti gli strumenti per ragionare sulle proprietà e sulle trasformazioni chimiche e fisiche della materia.
Metodi didattici
Il docente si avvale dell'uso di diapositive PowerPoint che contengono i concetti e le formule di tutti gli argomenti presenti nel programma. Per ogni argomento vengono inoltre proposti agli studenti esercizi di autovalutazione di verifica dell'apprendimento. Prima dei compiti in itinere vengono svolte delle simulazioni di esame attraverso una piattaforma online.
Materiale di riferimento
Testi consigliati:
» Tro Chimica. Un approccio molecolare. Ed. EDISES
» Whitten, Davis, Peck, Stanley Chimica. Ed. Piccin
» Atkins, Jones, Laverman Principi di chimica. Ed. ZANICHELLI
Eserciziari:
» Demartin, Peloso Esercizi numerici di Chimica Generale, Ed. Progetto Libreria Padova.
» A. Caselli, S. Rizzato, F. Tessore Stechiometria dal testo di M. Freni e A. Sacco . Ed. EDISES
Materiale didattico fornito dal docente sul sito Ariel.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consta di una prova scritta (5 esercizi di stechiometria su argomenti scelti tra quelli affrontati durante il corso, da svolgere in 2 ore) e una prova orale su tutto il programma per la definizione del voto finale. Gli studenti potranno scegliere, in alternativa, di sostenere nel corso dell'anno 3 prove scritte in itinere e una prova orale. Le prove in itinere verteranno sulle 3 parti di programma in cui viene diviso il corso. L'ammissione alla prova orale è in ogni caso subordinata al superamento della prova scritta con un voto minimo di 18/30; nel caso in cui lo studente decida di sostenere le prove in itinere, la valutazione sarà data dalla media dei voti ottenuti nelle tre prove.
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE ED INORGANICA - CFU: 10
Esercitazioni: 16 ore
Lezioni: 72 ore

Linea LZ

Responsabile
Periodo
annuale
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
Il metodo Scientifico
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: cenni su acidi e basi hard e soft, cenni sulla teoria del campo cristallino.
Equilibri degli ioni complessi.
Energia libera e termodinamica.
Elettrochimica. Stati di ossidazione. Equazioni redox. Celle elettrochimiche. Potenziali standard di riduzione. Equazione di Nernst.
Prerequisiti
Conoscenza dei fondamenti della matematica (conversione tra unità di misura, equazioni di I e II grado, operazioni con i logaritmi)
Metodi didattici
Il corso sarà erogato con l'ausilio di presentazioni power point, che saranno pubblicate sul sito Ariel. Saranno svolte esercitazioni di stechiometria in aula e saranno proposte agli studenti delle esercitazioni utilizzando la piattaforma Exam Manager.
Materiale di riferimento
Gli studenti possono utilizzare un qualsiasi testo universitario di Chimica Generale, che affronti gli argomenti del programma. Di seguito alcuni suggerimenti:
N.J. Tro- Chimica. Un approccio molecolare. Edises

Bertini-Luchinat-Mani. Stechiometria. Un avvio allo studio della chimica. Piccin
Caselli-Rizzato-Tessore. Stechiometria. Edises

Le slides pubblicate sul sito Ariel potranno fungere da guida nella comprensione degli argomenti da studiare.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consta di una prova scritta (5 esercizi di stechiometria su argomenti scelti tra quelli affrontati durante il corso, da svolgere in 2 ore) e una prova orale su tutto il programma per la definizione del voto finale. Gli studenti potranno scegliere, in alternativa, di sostenere nel corso dell'anno 3 prove scritte in itinere e una prova orale. Le prove in itinere verteranno sulle 3 parti di programma in cui viene diviso il corso. L'ammissione alla prova orale è in ogni caso subordinata al superamento della prova scritta con un voto minimo di 18/30; nel caso in cui lo studente decida di sostenere le prove in itinere, la valutazione sarà data dalla media dei voti ottenuti nelle tre prove.
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE ED INORGANICA - CFU: 10
Esercitazioni: 16 ore
Lezioni: 72 ore
Docente/i
Ricevimento:
Mercoledì dalle 14:00 alle 16:00
Via Golgi 19 Edificio 1C 4°piano
Ricevimento:
Si riceve tutti i giorni su appuntamento, da prendere inviando una e-mail a alessandra.romanelli@unimi.it
DIPARTIMENTO DI SCIENZE FARMACEUTICHE- via Venezian 21