29225 - FONDAMENTI DI CHIMICA T

Conoscenze e abilità da conseguire

Il corso si propone di fornire i principi di base della Chimica, con l'intento di conseguire i seguenti obiettivi specifici: comprendere il linguaggio degli argomenti chimici; comprendere il significato delle reazioni chimiche ed effettuare calcoli stechiometrici; descrivere le caratteristiche chimico-strutturali della materia nei diversi stati di aggregazione; essere in grado di correlare la struttura chimica dei materiali alle loro proprietà; comprendere gli aspetti energetici e cinetici delle trasformazioni chimiche.

Contenuti

 

Illustrazione del programma. Finalità del corso: propedeutico alla Chimica Applicata e alle Scienze dei Materiali. Mezzi di apprendimento.

Cenni storici sulla teoria atomica. Grandezza e massa degli atomi. Gli isotopi. Concetto di peso atomico. Scala dei pesi atomici. Struttura del nucleo e radioattività. Numero di massa e numero atomico. Stabilità dl nucleo. Difetto di massa atomica. Radioattività. Cenni sui processi di fusione e fissione.

Struttura elettronica degli atomi. Cenno al modello di Bohr-Sommerfeld. Principio di indeterminazione. Le onde di De Broglie e l'impostazione dell' meccanica ondulatoria. La funzione d'onda e il suo significato. Funzioni orbitali e numeri quantici. Orbitali atomici. Principio di esclusione di Pauli e regola di Hund. Configurazioni degli atomi degli elementi nel loro stato fondamentale. Sistema periodico degli elementi: periodi e gruppi. Leggi periodiche e proprietà degli elementi.

Il Legame chimico: introduzione. Il legame ionico: struttura cristallina ed energia reticolare: ciclo di Born-Haber. Valenza ionica. Ioni isoelettronici  non con i gas nobili. Il legame covalente: cenno alla teoria del legame di valenza e della combinazione lineare degli orbitali. Orbitali molecolari s e p. Legame covalente omeopolare, eteropolare, polare.  Legame covalente dativo. Legami multipli. Ibridazione . Orbitali molecolari delocalizzati. Risonanza ed energia di risonanza. Geometria molecolare. Legame metallico nella teoria del legame di valenza e della combinazione lineare degli orbitali: funzioni d'onda  di Bloch. Teoria delle bande: conduttori e semiconduttori. Legami deboli: legame ad idrogeno e forze di Van der Waals.

Stati di aggregazione della materia. Lo stato gassoso. Gas ideale. Equazione generale dei gas perfetti. Gas rale. Equazione di Van der Waals. Coefficiente di comprimibilità. Temperatura critica. Liquefazione di gas. Lo stato liquido e le soluzioni. Proprietà fisiche dei liquidi. Tensione di vapore. Soluzioni con soluto gassoso, liquido e solido. Solvatazione. Composizione delle soluzioni. Le soluzioni ideali e legge di Raoult. Effetto del soluto sulla tensione i vapore. Lo stato solido. Solidi amorfi e solidi cristallini. Reticoli di Bravais. Solii ionici, covalenti e molecolari. Difetti cristallini (cenni).

Termodinamica e termochimica. Energia interna. Entalpia. Calori di formazione, di reazione, di combustione, di fusione, di vaporizzaione, di sublimazione, di soluzione. Condizioni standard. Legge di Hess. Capacità termica e calori specifici. Probabilità termodinamica di stato ed entropia. Relazione fra entropia ed entalpia: energia libera. Condizioni termodinamiche di spontaneità di una reazione. Relazione fra energia libera, temperatura e  pressione: energia libera molare. Sistemi ideali e non (cenno alle attività).

Reazione chimiche ed equilibrio. Condizioni di equilibrio: isoterma di Van't Hoff. Costante di equilibrio Kp e Kc, e Kn e Kx. Posizione dell'equilibrio. Equilibrio omogeneo ed eterogeneo. Fattori che influenzano la posizione  di equilibrio. Dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura.

 Equilibrio chimico in soluzione acquosa. Acqua. Dissociazione dell'acqua. pH. Acidi e basi. pH di acidi e basi. Idrolisi. Elettroliti anfoteri. Reazioni di neutralizzazione: analisi volumetrica. Indicatori. Soluzioni tampone. Prodotto di solubilità: effetto dello ione comune.

Equilibrio fra fasi. Definizione di fase. Descrizioni di sistemi ad un solo componente: acqua ed anidride carbonica. Effetto della variazione di volume nel passaggio dallo stato solido allo stato liquido. Descrizione del diagramma dello zolfo e della silice.

Cinetica chimica. Velocità di reazione. Fattori che influenzano la velocità di reazione. Costante cinetica  ed equazioni cinetiche del primo e del secondo ordine. Molecolarità ed ordine di reazione. Complesso attivato e meccanismo di reazione: cenno alle reazioni di sostituzione nucleofila alifatica. Equazione di Arrhenius; energia di attivazione; coordinata di reazione. Effetto della temperatura sulla costante cinetica. Catalisi omogenea ed eterogenea.

Elementi di elettrochimica. Trasformazione di energia chimica in energia elettrica. Formazione di una pila: pila Daniel. Definizione di potenziale i semielemento e di pila: equazione di Nernst. Classificazione dei semielementi. Scala dei potenziali standard. Calcolo del potenziale di pila secondo la convenzione europea. Classificazione  delle pile. Applicazioni dei potenziali di pila: cenno al piaccametro. Accumulatori al piombo. Cenno alla corrosione umida. Conducibilità delle soluzioni. Elettrolisi. Leggi di Faraday. 

 

 

 

 

Orario di ricevimento

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