Scienze Naturali, Scienze dei Sistemi Naturali,
Evoluzione del comportamento animale e dell’uomo

1) Leggi fondamentali della chimica. Sostanze elementari e composte. Allotropi. Stati di aggregazione della materia. Miscugli (omogenei ed eterogenei). Atomi: particelle costitutive e loro caratteristiche fisiche, numero atomico, numero di massa. Massa atomica. Isotopi. Concetto di mole e Numero di Avogadro. Massa molecolare e massa molare. Formula minima, formula molecolare, formula di struttura. Isomeria strutturale.

2) Elementi di struttura dell’atomo. Particelle fondamentali. Modello nucleare. Atomo di Bohr. Funzione d’onda e densità di probabilità. Orbitali atomici e numeri quantici. Atomi polielettronici. Configurazione elettronica e relazione con il sistema periodico.

3) Legame chimico. Scambio di elettroni e legame ionico. Legame covalente. Elettronegatività e polarità dei legami. L’approccio di Lewis. Geometrie molecolari e teoria della minima repulsione (VSEPR). Teoria del legame di valenza. Legami semplici e multipli. Legami s e p. Ibridazione, orbitali ibridi e geometrie molecolari. Cenni alla teoria dell’orbitale molecolare.

4) Forze intermolecolari. Stati di aggregazione: stato gassoso, leggi dei gas perfetti e correzioni per i gas reali, stato liquido e tensione di vapore, stato solido, strutture e tipi di solidi. Equilibri tra le fasi e diagrammi di stato ad un componente. Soluzioni: concentrazione e proprietà colligative.

5) Reazioni chimiche. Cenni sulle grandezze termodinamiche e sulla spontaneità delle reazioni. Equilibri omogenei in fase gas e in soluzione, principio di Le Chatelier e spostamento degli equilibri. Equilibri eterogenei e di solubilità.

6) Proprietà degli acidi e delle basi. Teoria acido-base secondo Arrhenius, Bronsted-Lowry e Lewis. Scala del pH. Equilibrio di autoprotolisi dell'acqua, acidi e basi forti, acidi e basi deboli. Acidi poliprotici. Proprietà acido-base dei sali: equilibri di idrolisi. Soluzioni tampone.

7) Elettrochimica, celle elettrolitiche e celle galvaniche, potenziali standard di riduzione. Equazione di Nernst.

8) Cinetica chimica e meccanismi di reazione, energia di attivazione, catalizzatori.

9) Cenni di radiochimica e  di chimica nucleare. Tipi di decadimento, cinetica e tempo di dimezzamento. 

10) Sistema periodico degli elementi: chimica dei principali gruppi della tavola periodica, con particolare attenzione agli elementi di interesse per le scienze naturali. 

Gli argomenti delle lezioni sono affiancati da esercitazioni numeriche relative alla determinazione delle formule dei composti, alla nomenclatura ufficiale, al bilanciamento delle equazioni chimiche e alla determinazione delle quantità di sostanze che reagiscono nei processi chimici. Le esercitazioni trattano poi l'argomento delle soluzioni, il calcolo del pH di soluzioni di acidi e basi forti, gli equilibri in fase gassosa e in soluzione, il calcolo del pH di soluzioni di acidi e basi deboli e loro miscele, gli equilibri di idrolisi e le soluzioni tampone. Infine, le esercitazioni riguardano anche gli equilibri eterogenei, i processi elettrolitici e il potenziale (f.e.m.) delle celle elettrochimiche.