Mario AMATI | CHIMICA GENERALE ED INORGANICA - MOD. 1

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L'obiettivo principale del corso consiste nell'introduzione ad argomenti di base della Chimica, comuni a tutte le sue branche, come la stechimetria delle reazioni chimiche, il riconoscimento dei principali tipi di reazioni chimiche ed il loro bilanciamento, la nomenclatura di semplici composti inorganici. Un'ulteriore finalità dell'insegnamento coniste nell'introduzione a concetti basilari della Chimica che saranno approfonditi nel seguito del percorso di studi che gli studenti effettueranno. In tal senso, saranno affrontati a livello introduttivo argomenti quali la struttura elettronica degli atomi, le proprietà periodiche degli elementi, il legame chimico, le interazioni intermolecolari, modelli previsionali sulla geometria e parametri strutturali di composti semplici, le proprietà delle gassose, liquide e solide.

Conoscenze di Algebra, Geometria e Fisica acquisite nella Scuola Secondaria Superiore.

Le principali conoscenze fornite ed abilità acquisite saranno:

- introduzione alla struttura elettronica degli atomi;

- concetti di base relativi alle proprietà periodiche degli elementi;

- caratteristiche fondamentali del legame chimico e delle interazioni intermolecolari, comprese la previsione qualitativa della geometria molecolare ed i parametri di legame di semplici composti inorganici;

- regole IUPAC per la scrittura e la lettura delle formule dei principali composti chimici inorganici;

- proprietà fondamentali delle fasi gassose, liquide e solide, incluse le soluzioni;

- stechimetria delle reazioni chimiche;

- introduzione agli equilibri di fase ed equilibri chimici:

- teoria degli acidi e delle basi, equilibri acido-base in soluzione acquosa;

- solubilità di sali, equilibri di solubilità;

- reazioni redox, introduzione all'elettrochimica;

- cenni di termodinamica chimica e cinetica chimica;

- conoscenza delle operazioni elementari di laboratorio: misure di masse e di volumi, preparazione e diluizione di soluzioni.

Struttura elettronica degli Atomi e Proprietà Periodiche degli Elementi.

Struttura atomica. Numeri quantici, funzione d’onda ed orbitali atomici. Configurazioni elettroniche degli atomi e Tavola Periodica. Periodicità delle proprietà atomiche: potenziali di ionizzazione, raggi atomici, raggi ionici, affinità elettronica, elettronegatività.

Il legame chimico.

Parametri di legame (energia di legame, lunghezze ed angoli di legame), modelli di legame. Legame ionico in solidi ionici. Legame covalente: concetto di orbitale molecolare; orbitale molecolare come combinazione lineare di orbitali atomici (LCAO-MO). Strutture di Lewis e determinazione delle stabilità relative di strutture di risonanza utilizzando il concetto di carica formale. Geometria molecolare: il modello VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion). Polarità dei legami e momento di dipolo in molecole biatomiche e poliatomiche. Orbitali ibridi e geometria molecolare. Legami deboli: forze di London, interazioni dipolo–dipolo, interazioni ione-dipolo, legame a idrogeno.

Stati di aggregazione della materia: equazioni di stato.

Proprietà dei gas: pressione dei gas. Cenni sulla teoria cinetica dei gas. Stato liquido e solido. Liquidi ideali. Reticoli cristallini. Solidi amorfi. Soluzioni. Passaggi di fase. Diagrammi di fase di sistemi ad un componente (H2O, CO2, S).

Termochimica e cinetica chimica.

Cenni di termodinamica. Calore di reazione. Cenni di cinetica.

Equilibrio chimico.

Natura e proprietà dell’equilibrio chimico, costanti di equilibrio e loro significato. Effetto della variazione di concentrazione, pressione, volume, e temperatura sulla composizione di equilibrio. Il Principio di Le Chatelier. Quoziente di reazione.

Equilibri acido-base e di solubilità in soluzione acquosa.

Definizioni di acido e di base secondo Arrhenius, Lowry-Brönsted e Lewis. Equilibrio di autoionizzazione dell’acqua e scala del pH. Soluzioni acquose di acidi forti, basi forti e loro miscele. Soluzioni di acidi e basi monoprotici deboli. Equilibri acido-base in soluzioni saline. Soluzioni tampone. Acidi poliprotici e sali derivati. Sali poco solubili e costante del prodotto di solubilità. Effetto dello ione a comune e del pH sulla solubilità di un sale. Reazioni di precipitazione. Precipitazione selettiva.

Elettrochimica.

Reazioni redox e numeri di ossidazione. Potenziali standard di riduzione. Celle galvaniche e reazioni redox. Equazione di Nernst. Classificazione delle semicelle. Costanti di equilibrio di reazioni redox. Celle a concentrazione. Aspetti qualitativi e quantitativi dei processi elettrolitici.

Esperienze di laboratorio:

1. Misure di massa e di volume e determinazione della densità di alcuni liquidi e solidi;

2. Densità di soluzioni acquose e loro concentrazioni. Costruzione di una retta di taratura.

Lezioni teoriche frontali in aula.

I due moduli di Chimica Generale ed Inorganica prevedono un'unico esame finale ed un unico voto. L’esame finale comprenderà una prova scritta costituita da problemi numerici ed una prova orale cui si accede previo il raggiungimento nella prova scritta di un voto di almeno 18/30. Al voto finale contribuirà anche la valutazione delle relazioni di laboratorio.

• Petrucci, Herring, Madura, Bissonnette – Chimica Generale, Principi ed applicazioni moderne – Piccin.

• Mahan B. H. e Myers R. J. – Chimica - Casa Editrice Ambrosiana.

• Bertini, Luchinat, Mani, Ravera - Stechiometria: un avvio allo studio della Chimica, Casa Editrice Zanichelli.
  

Ricevimento studenti, anche in videoconferenza o, se necessario, via e-mail.

Scritto-Orale: 27 gennaio 2023  - 3 febbraio 2023; 21 febbraio 2023 - 28
febbraio 2023; 23 marzo 2023 - 30 marzo 2023; 24 maggio 2023 - 28 maggio
2023; 23 giugno 2023 - 30 giugno 2023; 24 luglio 2023 - 31 luglio 2023; 11
settembre 2023 - 18 settembre 2023; 16 ottobre 2023 - 23 ottobre 2023; 1
dicembre 2023 - 7 dicembre 2023.

Non previsti.

Commissari d'same: Professori Bavoso Alfonso, Lelj Garolla.