Chimica Generale 2018/2019

Stati di aggregazione della materia: solido, liquido gas, e plasma. Sostanze pure: elementi e composti. Miscele omogenee: soluzioni; miscele eterogenee: dispersioni e colloidi.

Struttura atomica: Lo sviluppo del modello atomico; Modello di Bohr; Modello quanto-meccanico dell'atomo. Il principio di indeterminazione di Heisenberg, l'equazione d'onda di Schrödinger e la struttura dell'atomo di idrogeno. Il concetto di mole, massa atomica e molecolare. I numeri quantici. Orbitali atomici e loro livelli energetici. Il principio dell'Aufbau. Gli atomi polielettronici e loro configurazione elettronica. Relazione tra configurazioni elettroniche degli elementi e loro proprietà. Raggi atomici, raggi ionici. La Tavola Periodica.  Energia di ionizzazione ed affinità elettronica. Il concetto di elettronegatività. Proprietà dei gruppi principali.

Il legame chimico: ionico, covalente. Energetica del legame ionico, energia reticolare. Teoria di Lewis; Modello VSEPR; Teoria del legame di valenza. Ibridazione e risonanza. Strutture di molecole semplici; molecole biatomiche omonucleari ed eteronucleari. Concetto di carica formale. Lunghezza, angolo e forza di legame. Introduzione alla teoria degli orbitali molecolari. Diagrammi MO per molecole biatomiche omonucleari ed eteronucleari.  Legame metallico (cenni).

Le forze intermolecolari: ione-dipolo, dipolo-dipolo, interazioni tra dipoli indotti (interazioni di Van der Waals e forze di dispersione di London). Il legame idrogeno: natura ed effetto sulla struttura di alcune fasi condensate.

I Principi della Termodinamica ed applicazioni. Cenni di teoria cinetica molecolare dei gas. I gas, equazione di stato dei gas ideali ed applicazioni. I gas reali, equazione di van der Waals. L’equilibrio fisico: tensione di vapore e legge di Clapeyron. Diagrammi di stato (H2O, CO2). La legge di Raoult. Soluzioni ideali e non ideali. Proprietà colligative. Cinetica chimica; ordini di reazione; equazione di Arrhenius. Il ruolo dei catalizzatori nelle reazioni chimiche.

L’equilibrio chimico. Relazione tra energia libera e costanti di equilibrio. Studi degli equilibri chimici in fase gassosa omogenea e in fase eterogenea. Equilibri omogenei in soluzione acquosa. Teorie acido-base ed applicazioni. Definizione di pH. Autoprotolisi dell’acqua. Forza di acidi e basi. Relazione tra struttura e forza acida o basica. Studio del comportamento acido-base di alcuni sali. Soluzioni tampone. Sali poco solubili ed equilibri di solubilità.

Entalpie di soluzione e di idratazione degli ioni, loro relazione con la solubilità di composti ionici. Concetto di numero di ossidazione. Reazioni di ossido-riduzione. Potenziali elettrodici e forza elettromotrice di una cella elettrochimica. Potenziali standard. La legge di Nernst e suo significato termodinamico. L'elettrolisi; leggi di Faraday.

Problemi di stechiometria e calcoli chimici come supporto alla comprensione ed approfondimento dei concetti esposti.