Chimica Generale 2012/2013

Programma del Corso di Chimica Generale (A.A. 2013 – 2014)  Docente:                                                                                                                                                                                   Donato Monti$$Struttura dell’atomo. Evoluzione dei modelli atomici   (cenni).                                                                                                                                                                                   Condizioni di quantizzazione, numeri quantici (la particella nella   scatola).                                                                                                                                                                                   Dualismo “onda-particella”, relazione di De Broglie. Principio di                                                                                                                                                                                     indeterminazione di Heisenberg. Equazione di Schrödinger. Interpretazione                                                                                                                                                                                     della funzione d’onda. Concetto di orbitale, rappresentazione geometrica e                                                                                                                                                                                     principi correlati. Configurazione elettronica degli atomi e proprietà                                                                                                             periodiche degli elementi: raggi atomici e ionici, potenziali di ionizzazione,                                                                                                                                                                                     affinità elettronica. Sistema Periodico.$$Definizione di massa atomica e                                                                                                                                                                                     molecolare. Numero di Avogadro e concetto di mole. Composizione                                                                                                                                                                                     elementare percentuale di un composto. Formula minima e formula                                                                                                             molecolare$$Legame Chimico.                                                                                                                                                                                     Teoria del Legame di Valenza (VB). Legame covalente. Concetto di                                                                                                                                                                                     elettronegatività (definizioni di Mulliken e di Pauling) e polarità dei legami.                                                                                                             Discussione della struttura di alcune                                                                                                                                                                                     semplici molecole. Concetto della “carica formale” e di “numero di                                                                                                                                                                                     ossidazione”. Il concetto di ibridazione (sp, sp2, sp3, sp3d, sp3d2). Concetto                                                                                                                                                                                     di risonanza, delocalizzazione elettronica, stabilità degli ibridi. Il metodo                                                                                                                                                                                     VSEPR (cenni). Definizione della struttura di alcune molecole di importanza                                                                                                                                                                                     fondamentale (comuni molecole biatomiche; metano, etene, etino; acqua,                                                                                                                                                                                     ammoniaca; ossidi e alogenuri del fosforo e dello zolfo; acidi e basi più                                                                                                                                                                                     comuni).$$Teoria degli Orbitali Molecolari. La “molecola-ione” idrogeno.                                                                                                                                                                                     Metodo LCAO per la costruzione di alcune semplici molecole biatomiche                                                                                                                                                                                     (cenni).$$Legami intermolecolari. Dipoli permanenti, indotti, istantanei.                                                                                                                                                                                     Interazioni di van der Waals, interazioni di dispersione di London. Il legame                                                                                                                                                                                     Idrogeno. Descrizione, caratteristiche e conseguenze sulla struttura e sulle                                                                                                                                                                                    proprietà di alcune importanti molecole.$$Stato Gassoso. Le leggi empiriche                                                                                                                                                                                     dello stato gassoso: legge isoterma di Boyle, legge isobara ed isocora (Gay-                                                                                                                                                                                    Lussac; Charles). Modello ideale e legge di stato dei gas. Principio di                                                                                                                                                                                     Avogadro. Teoria cinetica dei gas (legge Maxwell-Boltzmann). Miscele                                                                                                                                                                                     gassose: legge di Dalton, frazioni molari, pressioni e volumi parziali. Gas                                                                                                                                                                                     reali: interazioni molecolari, legge di van der Waals.$$Stati di aggregazione                                                                                                                                                                                     condensati. Stato solido: solidi ionici e legame ionico. Energia reticolare. Solidi                                                                                                                                                                               covalenti e molecolari. Solidi metallici e legame       metallico                                                                                                                                                                               (cenni).$$Elementi di termodinamica. Definizioni: sistemi aperti,       chiusi,                                                                                                                                                                               isolati; parametri e funzioni di stato. Trasformazioni reversibili ed                                                                                                                                                                                     irreversibili. I° Principio: calore, lavoro, energia interna. Entalpia e legge di                                                                                                                                                                                     Hess. II° Principio: definizione di entropia e sua interpretazione statistica.                                                                                                                                                                                     Energia libera. Spontaneità di una trasformazione termodinamica e concetto                                                                                                                                                                                     di equilibrio di una reazione chimica in fase gassosa, definizione della                                                                                                             costante di equilibrio termodinamica Kp.                                                                                                                                                                                     Dipendenza dell’equilibrio chimico dalla temperatura. Perturbazione di un                                                                                                                                                                                     equilibro chimico (effetto della temperatura, pressione e composizione).                                                                                                             Applicazione dell’equilibrio chimico a reazioni in fase                                                                                                                                                                                     gassosa. Equilibrio di reazioni in fase eterogenea.$$Equilibri in Soluzione.                                                                                                                                                                                     Equilibri chimici in soluzione, Kc e Kx. Acidi e Basi: definizioni di Arrhenius,                                                                                                                                                                                     BrØnsted, Lewis, definizione basata sul solvente. Reazioni acido-base e                                                                                                             coppie coniugate. L’autoprotolisi                                                                                                                                                                                     dell’acqua (KW), definizione della scala di pH, definizione di Ka e Kb, reazione                                                                                                                                                                                     di dissociazione, “grado di idrolisi”, e binomio di van’t Hoff. Relazione tra                                                                                                                                                                                     struttura e caratteristiche acido-base. Reazioni acido-base di alcuni sali di                                                                                                                                                                                     acidi e basi deboli. Soluzioni tampone. Titolazioni acido-base (cenni).                                                                                                                                                                                     Solubilizzazione di solidi ionici in acqua: Fattori che influsiscono sulla                                                                                                                                                                                     solubilità, entalpia di idratazione e di solubilizzazione, ciclo di Born-Haber.         Sali                                                                                                                                                                               poco solubili e  “costante del prodotto di solubilità” Ks.$$Elettrochimica.                                                                                                                                                                               Reazioni redox.   Aspetti termodinamici della conversione “energia chimica-                                                                                                                                                                              energia elettrica”.       Potenziale standard di riduzione (E°), equazione di                                                                                                                                                                               Nernst. Semielemento       standard a idrogeno e scala dei potenziali. Forza                                                                                                                                                                               elettromotrice e costante di       equilibrio di una reazione redox. Costruzione                                                                                                                                                                               di semplici pile, applicazioni       analitiche. Elettrolisi, leggi di                                                                                                                                                                               Faraday.$$Equilibri Fisici. Equilibri bifasici,       passaggi di stato, effetto della                                                                                                                                                                               pressione e della temperatura. Relazione tra       struttura e proprietà fisiche                                                                                                                                                                               delle molecole. Tensione di vapore di un liquido.       Legge di Clapeyron.                                                                                                                                                                               Diagramma di stato di sostanze pure (H2O e CO2).       Soluzioni ideali, legge                                                                                                                                                                               di Raoult. Soluzioni non ideali, miscibilità (cenni). Proprietà       colligative:                                                                                                                                                       Pressione                         osmotica, abbassamento crioscopico, innalzamento                                                                                                                                                             ebullioscopico.                         Applicazioni.$$Cinetica Chimica. Velocità di                                                                                                                                                       reazione,       definizione.                         Equazioni cinetiche del primo e del                                                                                                                                                       secondo ordine. Effetto della                               temperatura, equazione di                                                                                                                                                       Arrhenius, energia di attivazione, definizione di                                                                                                                                                 “complesso                                     attivato”. Definizione del meccanismo di                                                                                                                   una reazione. Relazione                                                                   tra                                                                                                                   costante cinetica e costante di equilibrio di processi elementari. Cenni di                                                                                                                                                                                     catalisi.$$Cenni di Chimica Descrittiva. Elementi e loro composti più                                                                                                                                                                                     rappresentativi dei gruppi principali. Loro proprietà chimico-fisiche e                                                                                                                                                                                     relazione con la loro posizione nel sistema periodico.$$Durante il Corso sono                                                                                                                                                                                     previste un congruo numero di esercitazioni numeriche (stechiometria) volti                                                                                                                                                                                     alla comprensione e all’approfondimento degli argomenti trattati, e alla                                                                                                                                                                                     soluzione di problemi chimici.$$Testi consigliati.$$P. Atkins, L. Jones,                                                                                                                                                                                     “Principi di Chimica”, Ed. Zanichelli$$Petrucci, Herring, Madura, Bissonnette,     ''Chimica Generale'', Ed. Piccin$$M. Schiavello, L. Palmisano, “Fondamenti di     Chimica”, EdiSES$$P. Silvestroni, “Fondamenti di                                                                                                                                                                                     Chimica”, Ed. Veschi, Roma$$BUONO STUDIO A TUTTI!!