Chimica 2020/2021

Obiettivi del corso:

OBIETTIVI FORMATIVI: L'insegnamento si propone di fornire allo studente i concetti basilari della chimica, al fine di favorire la comprensione dei successivi insegnamenti del corso di laurea. Fornire solide conoscenze di base in chimica, propedeutiche alla comprensione di una svariata gamma di fenomeni. Provvedere gli strumenti per una corretta lettura della materia e delle sue trasformazioni, sia a livello microscopico (atomico/molecolare) che macroscopico (fenomenologico).

CONOSCENZA E CAPACITA’ DI COMPRENSIONE: Alla fine dell’insegnamento lo studente dovrà possedere le conoscenze necessarie a comprendere i concetti della chimica generale, relativamente allo studio della materia nei suoi differenti stati di aggregazione e delle sue trasformazioni, con specifico riferimento alle tematiche del corso di studio di Ingegneria. Le conoscenze acquisite saranno quindi utilizzate dallo studente per affrontare successivi insegnamenti.

Lo studente dovrà acquisire le metodologie del ragionamento scientifico e saper risoluzione di problemi analitici da un punto di vista molecolare. Lo studente dovrà comprendere la natura interdisciplinare della Chimica e integrare le sue conoscenze di matematica e fisica applicandole a problemi di natura Chimica.

Prerequisiti:Nessuna propedeuticità. Sufficienti le conoscenze di base delle scuole medie superiori. Auspicabile una conoscenza elementare del calcolo differenziale.

Metodi di insegnamento: frontale/telematico

Metodi di valutazione: scritto e orale.

Contenuti:Il metodo scientifico. Elementi e composti. Formule chimiche. Bilanciamento delle reazioni chimiche. Cenni di nomenclatura chimica. Calcoli stechiometrici. Le principali classi di reazioni chimiche (sintesi, dissociazione, precipitazione, neutralizzazione, combustione ossidoriduzione).

Lo stato gassoso. Leggi dei gas ideali. Equazione di stato dei gas ideali. Legge di Dalton. Gas reali: equazione di van der Waals.

Teoria atomica. Particelle subatomiche. Isotopi. Teoria quantistica. Dualismo onda-particella. Numeri quantici. Orbitali atomici. Primo principio della termodinamica. Funzioni di stato: Energia Interna ed Entalpia. Termochimica. Legge di Hess. Secondo e terzo principio della termodinamica. Funzioni di stato Entropia ed Energia Libera. Criteri di equilibrio e di spontaneità. Energia libera molare: attività e stati standard.

Strutture elettroniche degli atomi. Principio di esclusione e massima molteplicità. Il sistema periodico e le proprietà periodiche.

Legame chimico. Proprietà generali. Legame ionico e covalente. Teoria del legame di valenza: ibridazione e risonanza. Determinazione delle strutture molecolari in base al principio della repulsione delle coppie elettroniche del guscio di valenza (VSEPR). Teoria degli orbitali molecolari (LCAO-MO). Diagrammi dell’energia degli OM per molecole biatomiche omo- ed eteronucleari del I e II periodo. Interazioni dipolari. Legame idrogeno. Legame metallico. Teoria delle bande. Struttura e conducibilità.

Stato solido. Solidi cristallini e amorfi. Cristalli metallici. Cristalli ionici ed energia reticolare. Isolanti e semiconduttori. Cristalli liquidi.

Tensione di Vapore. Equazione di Clapeyron.

Soluzioni: Equilibri di fase. Diagrammi di stato. Distillazione frazionata. Proprietà colligative per soluzioni ideali.

Equilibrio chimico: Principio di Le Chatelier. Costante di equilibrio. La legge di azione di massa. Equilibri di dissociazione gassosa.

Sistemi elettrolitici: equilibri di dissociazione elettrolitica, conducibilità elettrica. Proprietà colligative di soluzioni di elettroliti. Elettroliti poco solubili: prodotto di solubilità.

Equilibri acido-base. Autoionizzazione dell’acqua: pH. Acidi e basi monoprotici e poliprotici. Soluzioni tampone. Indicatori. Titolazioni. Solubilità in funzione del pH.

Cinetica chimica: velocità delle reazioni chimiche, energie di attivazione, catalisi.

Sistemi ossidoriduttivi: potenziali elettrodici. Pile: equazione di Nernst. Elettrolisi: legge di Faraday; ordine di scarica nei processi elettrodici.

Applicazioni elettrochimiche: pile a combustibile, accumulatori. Corrosione dei metalli.

[Chimica Nucleare. Cenni di chimica organica. Polimeri].

Testi consigliati:

M.S. Silberberg, P. Amateis: CHIMICA La natura molecolare della materia e delle sue trasformazioni. 4° edizione. Ed. McGraw-Hill

ISBN 978-88-386-9539-1