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Oggetto:
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Chimica Generale ed Inorganica con Laboratorio Corso B

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General and Inorganic Chemistry with Laboratory

Oggetto:

Anno accademico 2018/2019

Codice dell'attività didattica
MFN1244
Docente
Prof. Roberto Rabezzana (Titolare del corso)
Corso di studi
Laurea Triennale in Scienze Naturali D.M. 270
Anno
1° anno
Periodo didattico
Primo semestre
Tipologia
Di base
Crediti/Valenza
9
SSD dell'attività didattica
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Scritto ed orale
Prerequisiti

Nozioni elementari di matematica.

Basic knowledge of mathematics.
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Il corso si propone di introdurre gli studenti al linguaggio ed alla metodologia delle scienze chimiche, fornendo loro gli insegnamenti 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.

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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.

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Modalità di insegnamento

Lezioni frontali per un totale di 72 ore. Nel corso delle lezioni verranno proposti esercizi di esempio da svolgere in aula e/o a casa con correzione in aula.

The course consists of 72 hours of frontal lessons.  During the course, explicative stoichiometric problems will be proposed and explained to the class.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

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

PROVA SCRITTA - Consiste di un totale di 10 quesiti così suddivisi:

- 6 domande sugli argomenti teorici della chimica generale così ripartite: 4 domande chiuse o semi-chiuse (da 2 punti ciascuna) e 2 domande aperte (da 3 punti ciascuna);

- 4 esercizi di stechiometria (da 4 punti ciascuno).

Con le domande si intende valutare la comprensione dei principi fondamentali della chimica e la capacità dello studente di applicarli a casi reali.  Con i problemi di stechiometria si intende invece verificare la familiarità dello studente con le grandezze chimiche e l'abilità acquisita nel calcolarle.

Il voto della prova scritta è espresso in 30esimi ed è, di norma, valido solo per l'appello in cui viene sostenuto. In presenza di valide motivazioni è eccezionalmente possibile posticipare l'esame orale conservando la votazione della prova scritta, ma solo previa espressa approvazione del docente. 

PROVA ORALE - La prova orale è programmata di norma pochi giorni dopo la prova scritta e prevede una breve discussione dei risultati di tale prova, almeno una domanda o un esercizio della stessa tipologia di quelli dell'esame scritto e una o due domande su altri argomenti del programma.

In caso di giudizio di sufficienza della prova orale l'esame si considera superato. La votazione finale, espressa in 30esimi, è data dal voto della prova scritta innalzato o diminuito di un punteggio compreso tra 0 e 4 punti al massimo.

Nota: Gli studenti sono tenuti ad iscriversi alla prova scritta utilizzando la procedura di Ateneo. Non è necessario iscriversi per la prova orale, ma è sufficiente presentarsi in aula nel giorno ed ora fissati. In caso di problemi gli studenti sono invitati a contattare il docente.

 

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).

WRITTEN TEST - It consists of a total of 10 questions, divided as follows:

- 6 questions on theoretical topics of general chemistry, subdivided as follows: 4 closed or semi-closed questions (2 points each) and 2 open questions (3 points each);

- 4 exercises about stoichiometry (4 points each).

Questions are devoted to the evaluation of the understanding of the fundamental principles of chemistry and the student's ability to apply them to real cases. With stoichiometry problems, both the student's familiarity with the chemical quantities and the skills acquired in their calculations were checked.

The result, is usually valid only for the call in which it is claimed. A displacement of the oral examination (maintaining the vote of the written test) is possible, but it must be motivated and approved by the teacher.

ORAL TEST - The oral examination is normally scheduled few days after the written test and includes a brief discussion of the results of the written test, with at least one question or an exercise of the same type as those of the written test, and one or two questions about other topics of the program.

In case of positive assessment of the oral examination, the whole exam is passed. The final vote is given by the result of the written test increased or decreased by a score between 0 and 4 points (maximum).

Note: Students are required to register for the written test using the University procedure.  It is not necessary to register for the oral test, students just have to be in the classroom on the day and time fixed for the test. In case of problems students are encouraged to contact the teacher.

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Attività di supporto

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

Altro materiale di supporto verrà messo a disposizione sul Moodle di Scienze Naturali, raggiungibile al seguente link: http://naturali.i-learn.unito.it/ 

In the second half of the teaching period some 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.

Other supporting materials will be made available on the Moodle of Scienze Naturali at the following link: http://naturali.i-learn.unito.it/

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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.

Testi consigliati e bibliografia

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Libri di testo (uno a scelta tra i seguenti):
J.C. Kotz, P. Treichel, J.R. Townsend, "Chimica", V ediz. italiana, EdiSES - Napoli, ISBN: 9788879597777

N.J. Tro, "Introduzione alla Chimica", I ediz. italiana, Pearson Italia - Milano/Torino, ISBN: 9788871928074

M. Speranza (a cura di), "Chimica Generale e Inorganica", I ediz., Edi-Ermes - Milano, ISBN: 9788870513363

 

Libri di esercizi (uno a scelta 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", Pearson Italia - Milano/Torino, ISBN: 9788871925769

 

Le dispense del corso saranno a disposizione tra il "Materiale didattico" (al fondo di questa pagina web) poco prima dell'inizio delle lezioni.

One of the following textbooks in italian (or the equivalent international edition):
J.C. Kotz, P. Treichel, J.R. Townsend, "Chimica", V ediz. italiana, EdiSES - Napoli, ISBN: 9788879597777

N.J. Tro, "Introduzione alla Chimica", I ediz. italiana, Pearson Italia - Milano/Torino, ISBN: 9788871928074 

M. Speranza (a cura di), "Chimica Generale e Inorganica", I ediz., Edi-Ermes - Milano, ISBN: 9788870513363 

 

One of the following books about stoichiometric calculations (or an equivalent text):
P. Michelin Lausarot, G. Vaglio, "Stechiometria per la chimica generale", Piccin - Padova, ISBN: 9788829917273

M. Bruschi, "Stechiometria e laboratorio di chimica generale", Pearson Italia - Milano/Torino, ISBN: 9788871925769

 

Before the start of classes, lecture notes will be available at the end of this webpage in the "Materiale didattico" section.



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Orario lezioni

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Note

Per qualsiasi informazione inerente il corso 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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Ultimo aggiornamento: 01/10/2018 12:23
Location: https://naturali.campusnet.unito.it/robots.html
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