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Oggetto:
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Chimica Generale ed Inorganica con Laboratorio Corso A

Oggetto:

General and Inorganic Chemistry with Laboratory

Oggetto:

Anno accademico 2022/2023

Codice attività didattica
MFN1244
Docente
Prof. Enzo Laurenti (Titolare del corso)
Corso di studio
Laurea Triennale in Scienze Naturali
Anno
1° anno
Periodo
Primo semestre
Tipologia
Di base
Crediti/Valenza
9
SSD attività didattica
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Scritto ed orale
Prerequisiti

Nozioni elementari di matematica, capacità di risolvere equazioni di primo e secondo grado con uso di logaritmi. Conoscenza delle unità di misura e capacità di eseguire equivalenze.

Basic knowledge of mathematics, ability to solve first and second degree equations involving logarithms. Knowledge of measurements units and ability to calculate conversion between them.
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

L'insegnamento si propone di introdurre gli studenti al linguaggio ed alla metodologia delle scienze chimiche, fornendo loro i concetti di base della Chimica Generale ed Inorganica e gli strumenti necessari alla comprensione dei successivi insegnamenti, sia di ambito chimico che di altre discipline.

The aim of the course is to introduce students to the language and basic concepts of General and Inorganic Chemistry.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Acquisizione dei concetti fondamentali della chimica, in particolare per ciò che riguarda la struttura e le proprietà della materia, i principi della reattività chimica e le tecniche numeriche che consentono di descrivere e prevedere l'andamento delle reazioni chimiche.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Lo studente saprà effettuare i calcoli necessari allo studio delle diverse classi di reazioni chimiche e delle situazioni in equilibrio. Saprà inoltre applicare i concetti acquisiti e contestualizzarli allo studio delle caratteristiche e della variabilità delle componenti degli ambienti naturali.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Valutazione delle diverse modalità di trasformazione della materia e capacità di applicazione della corretta interpretazione teorica.
ABILITÀ COMUNICATIVE
Acquisizione e utilizzo in maniera appropriata del linguaggio chimico. Capacità di descrivere una reazione, sia qualitativamente che quantitativamente, mediante le opportune equazioni chimiche ed i relativi calcoli stechiometrici.

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
Acquisition of the basic concepts of chemistry, in particular as concerns the structure and properties of matter, the principles of chemical reactivity and the techniques that allow to describe and predict the performance of the chemical reactions.
APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
The student will be able to perform the calculations necessary to study the different classes of chemical reactions. He/She will also able to apply the concepts learned and contextualize its knowledge to the components of the natural environment.
JUDGEMENT SKILLS
The student will be able to evaluate the transformations of matter, and he/she be able to apply the correct theoretical interpretation.
COMMUNICATION SKILLS
Acquisition and use of the appropriate chemical language. Ability to describe a reaction, both qualitatively and quantitatively, by means of the appropriate chemical equations and the related calculations.

Oggetto:

Programma

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 e formula di struttura. Isomeria strutturale.

2) Elementi di struttura dell'atomo. Particelle fondamentali. Modello nucleare. Modello atomico di Bohr. Funzione d'onda e densità di probabilità. Orbitali atomici e numeri quantici. Atomi polielettronici. Configurazione elettronica. Il sistema periodico e le proprietà periodiche degli elementi chimici.

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 degli orbitali molecolari.

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 uno o due componenti. Le soluzioni: misure di concentrazione e proprietà colligative.

5) Reazioni chimiche. Cenni sulle grandezze termodinamiche e sulla spontaneità delle reazioni. Equilibri omogenei in fase gassosa e in soluzione. Il principio di Le Chatelier e lo spostamento dell'equilibrio. 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 e deboli. Acidi poliprotici. Proprietà acidobase dei sali: equilibri di idrolisi. Soluzioni tampone.

7) Elettrochimica. Celle elettrolitiche e celle galvaniche. Potenziali standard di riduzione. Equazione di Nernst. Esempi di sistemi elettrochimici commerciali.

8) Cinetica chimica. Velocità 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. La 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, all'uso corretto della nomenclatura ufficiale, al bilanciamento delle equazioni chimiche e alla determinazione delle quantità di sostanze che reagiscono nei processi chimici. Le esercitazioni trattano poi i sistemi in soluzione e gli equilibri: calcolo del pH di soluzioni di acidi e basi forti, equilibri in fase gassosa e in soluzione, calcolo del pH di soluzioni di acidi e basi deboli e loro miscele, equilibri di idrolisi e soluzioni tampone, equilibri eterogenei e di solubilità. Infine, le esercitazioni riguardano anche i processi elettrolitici e il calcolo del potenziale (f.e.m.) delle celle elettrochimiche in condizioni standard e non.

1) Basic concepts in chemistry. Elemental substances and compounds. Allotropes. States of matter. Substances and mixtures. Atoms: subatomic particles and their physical properties, atomic number, mass number. Atomic mass. Isotopes. The Mole concept and the Avogadro's number. Molecular and molar mass. Empirical, molecular and structural formulas. Structural isomers.

2) Elements of atomic structure. Fundamental particles. The nuclear model of atom. Bohr's atomic model. Wavefunction and probability amplitude. Atomic orbitals and quantum numbers. Polyelectronic atom and electronic configuration. Periodic table of the elements and periodic properties.

3) The chemical bond. Ionic and covalent bond. Electronegativity and polar covalent bonds. The Lewis' approach. Molecular geometry and the valence shell electron pair repulsion theory (VSEPR). Valence bond theory. Single and multiple bonds. Hybridization, hybrid orbitals and molecular geometries. Elements of molecular orbital theory.

4) Intermolecular interactions. States of matter: gaseous state, ideal gas law and the properties of real gases; liquid state and vapor pressure; solid state, different types of solids and their structures. Phase diagrams for systems with one or two components. Concentration of solutions and colligative properties.

5) Chemical reactions. Thermodynamic properties and spontaneity of a chemical reaction. Chemical equilibrium for homogeneous systems. Le Chatelier's principle. Heterogeneous equilibrium and solubility product.

6) Properties of acids and bases. The different approach by Arrhenius, Bronsted-Lowry and Lewis theories. The pH scale. The ionic product of water, acids and bases strong and weak. Polyprotic acids. Hydrolysis of salts. Buffer solutions.

7) Electrochemistry. Electrolytic and galvanic cells. Standard reduction potentials. The Nernst equation. Examples of commercial electrochemical systems.

8) Chemical kinetics. Reaction rate and mechanism, activation energy, catalysis and catalysts.

9) Radiochemistry and nuclear chemistry. Types of decay, kinetic and half life time.

10) Periodic system of the elements. The chemical properties of the main chemical groups with particular attention to the most interesting chemical elements concerning the natural sciences.

The topics of the theoretical course are supported by numerical exercises concerning the determination of the formulas of compounds, the use of the nomenclature, the balancing of chemical equations and the determination of amounts of reactants and products involved in chemical processes. Further exercises cover the subject of solutions: pH calculation of strong acids and bases, systems in homogeneous
equilibrium state, pH calculation of weak acids and bases and their mixtures, hydrolysis of salts and buffer solutions, heterogeneous equilibria and solubility product. The exercises concern also the electrolytic processes and the electromotive force of galvanic cells in standard and non standard conditions.

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Modalità di insegnamento

Per l’AA 22-23, le lezioni saranno svolte in presenza. Modalità didattiche alternative (streaming) potranno essere introdotte a seguito di nuove raccomandazioni di Ateneo in relazione allo stato della pandemia Covid-19.

For the academic year 22-23, the lessons will be held in person. Alternative teaching methods (streaming) may be introduced following new University recommendations in relation to the state of the Covid-19 pandemic.

 

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Per l’AA 22-23, gli esami si svolgeranno in presenza, con la sola eccezione per gli studenti e le studentesse che autodichiarano, in relazione al Covid-19, fragilità personale o positività. Modalità alternative (online) potranno essere introdotte a seguito di nuove raccomandazioni di Ateneo in relazione allo stato della pandemia Covid-19.

L'esame consiste in una prova scritta ed una orale, entrambe obbligatorie. All'esame orale si accede solo dopo aver ottenuto un voto sufficiente nel test scritto (minimo 18/30).

Il TEST SCRITTO verrà erogato in presenza e sarà composto di domande ed esercizi. Maggiori dettagli saranno disponibili prima della fine delle lezioni. 

Il COLLOQUIO ORALE prevederà una breve discussione dei risultati del test scritto seguito da domande sugli argomenti del programma. Il colloquio sarà erogato in presenza (salvo diverse disposizioni dell'autorità sanitaria) secondo un calendario definito dopo il test scritto.

IMPORTANTE: Per accedere alla prova scritta occorre iscriversi all’esame stesso utilizzando la procedura di Ateneo entro la scadenza prevista. Tutti gli iscritti riceveranno eventuali comunicazioni mediante messaggi email all'indirizzo di posta istituzionale.

Eventuali problemi vanno comunicati per tempo al docente, pena l’esclusione dall’esame a causa dell’impossibilità di accedere alle piattaforme su cui effettuare l’esame.

For AY 22-23, exams will be held in person, with the sole exception of students who self-report, in relation to Covid-19, personal fragility or positivity. Alternative (online) methods may be introduced following new University recommendations in relation to the state of the Covid-19 pandemic.

Both written and oral examinations are required. The oral examination can be accessed only after a positive result of the written test (minimum of 18 points acquired).

The WRITTEN TEST will be done in person and will consist in questions and exercises. More details will be available before the exams session.

The ORAL INTERVIEW will be done in presence (unless otherwise specified by the health authority). The interview will include a brief discussion of the results of the written test followed by questions about the topics of the program.

IMPORTANT: Students are required to register for the exam by using the University procedure before the deadline. Students admitted to the oral interview will receive the necessary information after the written test. All communications will take place via email messages at the UniTO email address.

Any problems must be communicated in time to the teacher, under penalty of exclusion from the exam due to the inability to access the online platforms.

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Attività di supporto

Il materiale di supporto verrà messo a disposizione sul corso Moodle raggiungibile al seguente URL:

https://naturali.i-learn.unito.it/course/view.php?id=766 

Nella seconda metà del periodo didattico saranno organizzate esercitazioni in aula allo scopo di integrare l'apprendimento dei concetti fondamentali e familiarizzare con le metodiche di risoluzione dei problemi di stechiometria.

Il materiale didattico relativo alle esercitazioni sarà reperibile al seguente URL (occorre registrarsi):

https://elearning.unito.it/scienzedellanatura/course/view.php?id=317 

 

Supporting materials will be available on the Moodle of Scienze Naturali at the following URL:

https://naturali.i-learn.unito.it/course/view.php?id=766 

 

In the second half of the teaching period, class exercises will be organized in order to improve the learning of the fundamental concepts and the familiarity with the solving methods of stoichiometry problems.

Class exercises files will be available (after registration) at the following URL:

https://elearning.unito.it/scienzedellanatura/course/view.php?id=317 

Testi consigliati e bibliografia



Oggetto:
Libro
Titolo:  
Chimica
Anno pubblicazione:  
2021
Editore:  
EdiSES
Autore:  
J.C. Kotz, P. Treichel, J.R. Townsend
ISBN  
Permalink:  
Obbligatorio:  
No


Oggetto:
Libro
Titolo:  
Introduzione alla Chimica
Anno pubblicazione:  
2018
Editore:  
Pearson Italia
Autore:  
N.J. Tro
ISBN  
Permalink:  
Obbligatorio:  
No


Oggetto:
Libro
Titolo:  
Chimica Generale e Inorganica
Anno pubblicazione:  
2013
Editore:  
EdiErmes
Autore:  
M. Speranza (a cura di)
ISBN  
Permalink:  
Obbligatorio:  
No
Oggetto:

Oltre al libro di testo (uno a scelta tra quelli indicati in precedenza), è consigliato l'uso di un libro di esercizi scelto tra i seguenti:

P. Michelin Lausarot, G. Vaglio, "Stechiometria per la chimica generale", Piccin - Padova, ISBN: 9788829917273

M. Bruschi, "Stechiometria e laboratorio di chimica generale", Seconda edizione, Pearson Italia - Milano/Torino, ISBN: 9788891902566

A. Del Zotto, "Esercizi di Chimica Generale", EdiSES - Napoli, ISBN: 9788833190402

 

Le dispense dell'insegnamento sono a disposizione tra il "Materiale didattico" (al fondo di questa pagina web).

In addition to the textbook (one of those listed above), it is recommended that you use a book of exercises of your choice, chosen from the following list:

P. Michelin Lausarot, G. Vaglio, "Stechiometria per la chimica generale", Piccin - Padova, ISBN: 9788829917273

M. Bruschi, "Stechiometria e laboratorio di chimica generale", Seconda edizione, Pearson Italia - Milano/Torino, ISBN: 9788891902566

A. Del Zotto, "Esercizi di Chimica Generale", EdiSES - Napoli, ISBN: 9788833190402

 

Lecture notes are available at the end of this webpage in the "Materiale didattico" section.



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Note

Per qualsiasi informazione inerente l'insegnamento o gli esami, contattare il docente (preferibilmente via e-mail).

For any information regarding the course or the exams, please contact the teacher (preferably by e-mail).

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Orario lezioniV

Nota: Consultare la tabella degli orari pubblicata sull'apposita pagina.

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    Ultimo aggiornamento: 06/10/2022 12:42
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