Il corso prevede 40 ore di lezione frontale, accompagnate da circa 20 ore di esercitazioni di stechiometria in aula e da quattro esercitazioni in laboratorio della durata media di quattro ore ciascuna (16 ore). Sono previste, in aggiunta, 20 ore di esercitazione con Tutor.
Gli argomenti affrontati sono elencati in dettaglio di seguito:
La struttura dell'atomo. Cenni di meccanica quantistica in relazione alla struttura atomica. Configurazioni elettroniche di atomi e ioni. Sistema periodico degli elementi.
Legame chimico (ionico, covalente, metallico). Geometrie molecolari. Forze intermolecolari e legame a idrogeno.
Sostanze elementari e composte. Miscele. Composizione percentuale. Rapporti ponderali nelle reazioni chimiche. Concetto di reagente limitante. Concentrazione delle soluzioni. Nomenclatura di composti binari, di acidi ternari e relativi sali. Numero di ossidazione.
Stati di aggregazione della materia. Proprietà generali di solidi, liquidi, gas. Equazione di stato dei gas ideali. Miscele di gas ideali.
Termodinamica. Funzioni di stato. Equilibri chimici omogenei ed eterogenei. La costante di equilibrio termodinamico. Fattori che influenzano l’equilibrio chimico. Relazione tra energia libera e costante di equilibrio; relazione tra costante di equilibrio e temperatura.
Equilibri fisici. Passaggi di stato. Semplici diagrammi di fase (H2O e CO2, punto triplo, fluidi supercritici).
Soluzioni e proprietà colligative (abbassamento tensione di vapore, innalzamento ebullioscopico, abbassamento crioscopico, pressione osmotica).
Acidi e basi. Definizioni di Arrhenius, Lowry-Broensted, Lewis. Equilibri acido-base in soluzione acquosa. Acidi e basi mono e poliprotici, dissociazione elettrolitica pH, soluzioni tampone, titolazioni acido base, indicatori.
Equilibri di solubilità. Prodotto di solubilità e suo impiego; effetto ione a comune.
Reazioni di Ossido-Riduzione. Semireazioni redox e coppie redox. Bilanci stechiometrici nelle reazioni redox. Potenziali elettrodici, celle galvaniche, equazione di Nernst, elettrolisi, legge di Faraday.
Esperienze di laboratorio:
1)Reazione del magnesio con HCl. Misura della pressione di idrogeno sviluppato e verifica della stechiometria di reazione.
2) Misura calorimetrica dell'entalpia di neutralizzazione di un acido forte con una base forte (HNO3 + NaOH)
3) Celle elettrochimiche. Costruzione di pile formate dai semi-elementi Ag+/Ag, Cu+2/Cu, Zn+2/Zn , verifica della legge di Nernst.
4) Elettrolisi di soluzioni acquose di NaCl e determinazione del numero di Avogadro.
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