Corsi di insegnamento: Chimica

Obiettivi formativi del corso

Conoscenze e capacità di comprendere: (I descrittore di Dublino)

Al termine del corso lo studente avrà integrato le proprie conoscenze di base sui fenomeni naturali che riguardano la trasformazione della materia; avrà una panoramica completa sulle leggi che regolano la struttura dell’atomo, delle molecole e dei composti; conoscerà i motivi teorici che stanno alla base dei bilanci energetici durante le trasformazioni della materia; saprà come ricavare lavoro elettrico da processi di trasformazioni di ossidoriduzione.

Competenze: (II Descrittore: Capacità di applicare conoscenza e comprensione)

Alla fine del percorso di studio lo studente avrà sviluppato la capacità di capire alcune caratteristiche chimico fisiche delle sostanze, quali stato di aggregazione e volatilità, durezza e fragilità sulla base delle conoscenze della loro struttura. Saprà come fare un bilancio di spontaneità dei processi chimici ed elettrochimici e quantificare la massa e l’energia in gioco durante tali trasformazioni.

Knowledge and understanding:

At the end of the course the student will have integrated his knowledge about natural phenomena governing the transformation of matter, will have a complete overview of the laws governing the structure of atoms, molecules and compounds; know the theoretical reasons that are at the basis of the energy balance during the transformations of matter, will know how to obtain electrical work by processes of redox transformations.

Applying knowledge and understanding:

At the end of the course the student will have developed the ability to understand some physical and chemical characteristics of the substances, such as state of aggregation and volatility, hardness and fragility based on the knowledge of their structure. He will know how to quantify spontaneity of chemical and electrochemical processes and quantify the mass and energy balance during these transformations.

Risultati dell'apprendimento

Autonomia di giudizio: (III, IV, V descrittore di Dublino)

Al superamento dell’esame lo studente dovrà possedere gli strumenti per valutare in maniera critica una trasformazione chimica.

Capacità comunicative: (III, IV, V descrittore di Dublino)

Al superamento dell’esame lo studente dovrebbe aver maturato una sufficiente proprietà di linguaggio, quanto meno per quanto attiene la terminologia scientifica specifica dell’insegnamento.

Making judgments:

By the end of the course, the student should be able to evaluate, with critical mind, the experimental measurements of chemical reactions

Communication skills:

By the end of the course, the student should be able to clearly present the experimental results of chemical reactions.

Programma

Cenni sui fondamenti della teoria atomica. La radiazione elettromagnetica. Quantizzazione dell’energia. Modello atomico di Bohr. Protoni, neutroni ed elettroni. Numeri quantici. Orbitali. Configurazione elettronica degli elementi. Principio di Pauli. Regola di Hund. Principio di Aufbau.
Raggio atomico, energia di ionizzazione, affinità elettronica. Elettronegatività. Metalli, non metalli, semimetalli. Nomenclatura inorganica.
Legame ionico. Legame covalente. Geometria molecolare. Formule di struttura. Espansione della sfera di valenza. Il legame negli idrocarburi alifatici. Metodo VB. Cenni sul metodo LCAO-MO. Forze intermolecolari. Legame a idrogeno.
Proprietà dei gas. Equazione dei gas perfetti. Miscele gassose. Cenni di teoria cinetica dei gas. Gas reali. Liquefazione dei gas.
Proprietà; dei liquidi. Tensione di vapore. Entalpia di vaporizzazione. Diagrammi di fase di sistemi a un componente.
Proprietà dei solidi. Tipi di impacchettamento nei cristalli. Cristalli ionici. Cristalli covalenti. Cristalli molecolari. Cristalli metallici e legame metallico.
Passaggi di stato. Primo principio della termodinamica. Termochimica. Leggi di Hess. Entalpia normale di formazione. Entalpia di reazione. Combustione. Entropia e secondo principio della termodinamica. Terzo principio ed entropie assolute. Variazioni entropiche nelle reazioni. Spontaneità di una reazione. Energia libera di Gibbs. Costante di equilibrio.
Tipi di soluzioni. Tensione di vapore delle soluzioni. Legge di Raoult e sue deviazioni. Proprietà colligative.
Equilibri omogenei. Principio di LeChatelier-Brown. Dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura.
Natura degli acidi e delle basi. Teoria di Broensted-Lowry. Prodotto ionico dell’acqua. pH. Forza degli acidi e delle basi. Acidi poliprotici. Idrolisi. Prodotto di solubilità.
Energia elettrica ed energia chimica. Celle galvaniche. Forza elettromotrice. Potenziali normali di elettrodo. Reazioni di ossido-riduzione. Equazione di Nernst. Corrosione dei metalli. Pile di importanza tecnica. Accumulatori. Celle elettrolitiche. Leggi di Faraday.
Velocità di reazione. Costante di velocità. Legge di Arrhenius. Cenni di catalisi.
Nomenclatura dei principali composti organici.

Fundamental laws of chemistry. Chemical reactions. Mass relationships in chemical reactions. Reactions in water solution. Atomic structure. Basics of atomic theory. Electromagnetic waves. Atomic spectra. Quantized energy. The Bohr atom. Protons, neutrons and electrons. The quantomechanic atom. Orbitals and their energies. Electronic configurations of elements. Pauli’s principle. Hund’s rule. The aufbau principle. Periodic system of the elements. Periodic properties. Electronegativity. Metals, non metals, metalloids. Inorganic nomenclature. Chemical bond. Ionic bond. Covalent bond. Molecular geometry. Structural formulas. Exceptions to the octet rule. VSEPR theory. Bond in aliphatic hydrocarbons. Valence Bond theory (VB). LCAO-MO theory. Intermolecular forces. Hydrogen bond. The behaviour of gases. The ideal gas law. Gaseous mixtures. Real gases. Liquefaction of gases. The properties of liquids. Vapor pressure of liquids. Phase diagram of one component systems. Phases rule. Boiling and melting points. The properties of solids. Crystal packing. Ionic crystals. Covalent crystals. Molecular crystals. Metal crystals and metal bond. Solutions. Concentration. Raoult's law. Colligative properties. Chemical thermodynamics. First principle of thermodynamics. Thermochemistry. Hess's law. Standard enthalpy of formation. Enthalpy of reaction. Combustions. Second principle of thermodynamics. Third principle and absolute entropy. Entropy variation in chemical reactions. Spontaneity of the reactions. Gibbs free energy and equilibrium constant. Chemical equilibrium. Homogeneous equilibria. Le Chatelier-Brown principle. Dependence of equilibrium constants from temperature. Ionic equilibria. Acids and bases. Broensted-Lowry theory. Ionic product of water. pH. Strength of acids and bases. Polyprotic acids. Hydrolysis. Solubility product. Electrochemistry. Electrical and chemical energy. Galvanic cells. Daniel cell. Cell potential. Electrode potential. Standard electrode potentials and their applications. Redox reactions. Nernst equation. Corrosion of metals. Common galvanic cells. Accumulators. Electrolysis. Faraday's law. Chemical kinetics. Reaction rate. Influence of temperature. Introduction to catalysis. Nomenclature of principal organic compounds.

Giorni

Ore

Aula

Lezioni: dal 01/10/2012 al 11/01/2013

Chimica

Anno accademico 2020/2021

Obiettivi formativi del corso

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Attività di supporto

Note

Programma

Testi consigliati e bibliografia

Orario lezioni