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Chimica Generale ed Inorganica con Laboratorio

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Anno accademico 2011/2012

Codice dell'attività didattica
MFN1244
Docente
Dott. Enzo Laurenti
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
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Programma

Il programma del modulo di lezioni riguarda:

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,  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.

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.

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. Le esercitazioni riguardano, infine, gli equilibri eterogenei, i processi elettrolitici e i potenziali standard di riduzione.

 

The program of the lectures consists of the following subjects:

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

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

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 (VSEPR) theory. Valence bond theory. Single and multiple bonds. Hybridization, hybrid orbitals and molecular geometries. Mention on molecular orbital theory.

4) Intermolecular interactions. States of matter: gas, laws of ideal gas and corrections for real gases, liquid and vapor pressure, solid-state structures and different types of solids. Phase transitions and phase diagrams for a single component. Solutions, concentration and colligative properties.

5) Chemical reactions. Outline of thermodynamic and spontaneous reactions. Chemical equilibrium for gas phase reactions and in solution. Le Chatelier's principle and shift of the equilibrium position. Heterogeneous equilibria.

6) Properties of acids and bases. Definitions of Arrhenius, Bronsted-Lowry and Lewis. The pH scale. The ionic product of water, strong acids and bases, weak acids and bases. Polyprotic acids. Acid-base properties of salts: hydrolysis. Buffer solutions.

7) Electrochemistry, electrolytic and galvanic cells, standard reduction potentials.

8) Chemical kinetics and reaction mechanisms, activation energy, catalysts.

9) Hints on radiochemistry and nuclear chemistry. Types of decays, kinetics and half life time.

10) Periodic system of elements: chemistry of the main chemical groups, with particular attention to the elements of interest in the field of natural sciences. 


The topics of the theoretical course are supported by numerical exercises concerning the determination of the formulas of compounds, the nomenclature, the balancing of chemical equations and the determination of amounts of reactants and products involved in chemical processes. Further exercises will cover the subject of solutions, with particular attention on pH calculation of strong acids and bases, on equilibrium in gas phase and in solution, on pH calculation of weak acids and bases and their mixtures, on hydrolysis equilibrium and on buffer solutions. The exercises will finally concern the heterogeneous equilibria, the electrolytic processes and the standard reduction potentials.

 

Il corso si propone di fornire agli studenti gli insegnamenti di base della Chimica Generale ed Inorganica introducendoli al linguaggio ed alla metodologia delle scienze chimiche e fornendo loro gli strumenti necessari alla comprensione dei successivi insegnamenti di Chimica e non solo. 



Libri di testo:

J.C. Kotz, P. Treichel, G.C. Weaver, "Chimica", EdiSES - Napoli  

W.L. Masterton, C.N. Hurley, Chimica: principi e reazioni, Piccin - Padova

 


Libri di esercizi:

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

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



Esame scritto ed esame orale (solo dopo aver superato l’esame scritto).



La frequenza alle lezioni è consigliata, non obbligatoria.

 

Testi consigliati e bibliografia



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Ultimo aggiornamento: 28/09/2012 10:13
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