29225 - FONDAMENTI DI CHIMICA T

Conoscenze e abilità da conseguire

Struttura del nucleo atomico e della materia nei diversi stati di aggregazione, reazioni chimiche, calcoli stechiometrici, relazioni fra struttura chimica e proprietà dei materiali, aspetti energetici e cinetici delle reazioni chimiche.

Contenuti

1. Struttura atomica della materia. Costituzione dell'atomo. Numero atomico, numero di massa, isotopi. Mole e massa molare. La struttura del nucleo atomico e la radioattività. Difetto di massa ed energia media per nucleone. Energia delle reazioni nucleari, reazioni di fissione e fusione.

2. Struttura elettronica degli atomi e sistema periodico degli elementi. Cenni alla teoria dei quanti: effetto fotoelettrico, modello di Bohr per l'atomo di H e spettri atomici, onde di materia. Orbitali atomici e numeri quantici. Struttura elettronica degli atomi. Il sistema periodico: gruppi, periodi e serie di transizione. Proprietà periodiche.

3. Legame chimico nelle molecole e nei cristalli. Legame ionico e struttura dei cristalli ionici. Legame covalente: Legami semplici e legami multipli. Molecole polari e apolari. Orbitali ibridi, risonanza e geometria molecolare. Teoria degli orbitali molecolari. Legame metallico: teoria delle bande. Conduttori, semiconduttori e isolanti. Semiconduttori drogati. Legami deboli.

4. Le reazioni chimiche. Formule chimiche e nomenclatura dei composti inorganici. Tipi di reazioni: bilanciamento delle reazioni di ossidoriduzione. Calcoli stechiometrici.

5. Stati di aggregazione della materia. Lo stato gassoso: gas ideali, miscele di gas ideali e legge di Dalton. Lo stato liquido: pressione di vapore. Lo stato solido: solidi cristallini e amorfi, a struttura di alcuni solidi cristallini.

6. Termodinamica ed equilibrio chimico. Primo principio della termodinamica, entalpia, legge di Hess ed entalpie standard di formazione e combustione. Spontaneità dei processi ed entropia, seconda legge della termodinamica. Entropia standard e terza legge della termodinamica. Energia libera e costanti di equilibrio. Calcolo della composizione all'equilibrio. Lo spostamento dell'equilibrio.

7. Equilibri acido-base. Autoprotolisi dell’acqua e pH. Definizioni di acido e base. Il pH per soluzioni acquose di acidi o basi forti e di acidi e basi deboli. Idrolisi e reazioni di neutralizzazione.

8. Velocità di reazione. Dipendenza dalla concentrazione: equazione cinetica e ordine di reazione. Dipendenza dalla temperatura: teoria delle collisioni. Equazione di Arrhenius e meccanismi di reazione. Catalisi omogenea ed eterogenea.

9. Elettrochimica. Pile e potenziali elettrodici. Equazione di Nernst. La serie elettrochimica dei potenziali standard. Fenomeni elettrolitici e leggi di Faraday. Cenni su pile e accumulatori commerciali e sul ciclo dell'idrogeno.

Testi/Bibliografia

R. Michelin, A. Munari, Fondamenti di Chimica, Casa Editrice Ambrosiana o altro testo di Chimica di base di livello Universitario.

Verrà comunque fornito altro materiale didattico integrativo che non dovrà comunque essere considerato sostitutivo del testo di riferimento.

Metodi didattici

Il corso è basato su lezioni svolte in aula (generalmente utilizzando la proiezione di diapositive e filmati) che si compongono anche di una parte esercitazionale. Copie delle diapositive saranno messe a disposizione degli studenti.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La prova d'esame mira a verificare il raggiungimento dei seguenti obiettivi didattici:
- corretto utilizzo e comprensione del linguaggio della chimica,
- conoscenza della struttura atomica e molecolare della materia,
- risoluzione di problemi quantitativi riguardo le reazioni chimiche, la termodinamica, l'equilibrio chimico e la cinetica chimica,
- comprensione dei fatti chimici e loro applicazione ad altri fenomeni chimici e nella conoscenza del mondo fisico.

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso il solo esame finale, che accerta l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese tramite lo svolgimento di una breve prova scritta e di una prova orale. La prova scritta ha la durata di 30-35 minuti e si compone di alcune domande ed esercizi numerici. Il superamento della prova scritta costituisce vincolo alla iscrizione alla successiva prova orale che viene generalmente svolta 2-4 giorni dopo la prova di scritta. La votazione finale viene determinata tenendo conto indicativamente per un 1/3 dall’esito della prova scritta e per 2/3 dall’esito della prova orale.

 

Strumenti a supporto della didattica

Materiale didattico costituito dalla copia delle diapositive che verranno utilizzate a lezione e da esercizi saranno a disposizione degli studente in formato elettronico scaricabili dal sito di Insegnamenti Virtuale (https://virtuale.unibo.it). Tale materiale dovrebbe essere utilizzato durante la lezione allo scopo di facilitare l'apprendimento.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Maurizio Toselli