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Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche
Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche - Sede Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche

Contenuti Insegnamento: Chimica

Corso di studio: FISICA (D.M. 270/04) (offerta formativa anno 2017)
  • CFU: 6
  • SSD: CHIM/03

Obiettivi formativi

Acquisire le conoscenze di base riguardanti: la relazione tra struttura atomica e proprietà chimiche degli elementi, la natura del legame chimico, la geometria molecolare, le relazioni quantitative tra reagenti e prodotti in una trasformazione chimica (stechiometria) e la termodinamica chimica, seguendo un approccio razionale e non descrittivo. Apprendere le metodologie tipiche di risoluzione di semplici problemi di strutturistica chimica, stechiometria e termodinamica chimica, padroneggiando la relazione tra livello macroscopico, microscopico e simbolico. Utilizzare la nomenclatura tradizionale e sistematica dei composti chimici sviluppando un linguaggio tecnico appropriato.

Prerequisiti

Nessuno obbligatorio. Conoscenze elementari di struttura atomica e termodinamica sono da considerarsi utili.

Programma del corso

INTRODUZIONE. I tre livelli della chimica: macroscopico, microscopico e simbolico. Sviluppi storici della chimica. CONCETTI FONDAMENTALI. Sostanze pure e miscele, sostanze elementari, composti ed elementi chimici; molecole, formula empirica e formula molecolare; particelle subatomiche fondamentali; numero atomico, numero di massa, isotopi; pesi atomici e unità di massa atomica; mole, massa molare e numero di Avogadro. STECHIOMETRIA. Reazioni chimiche ed equazioni di reazione. Relazioni ponderali: reagente limitante, resa teorica, resa e resa percentuale. Concentrazione delle soluzioni. STRUTTURA ELETTRONICA DELL'ATOMO. Sviluppi storici e moderna trattazione quantomeccanica dell’atomo di H, delle specie atomiche idrogenoidi e degli atomi polielettronici. Configurazioni elettroniche degli elementi. La Tabella Periodica e le proprietà periodiche. LEGAME CHIMICO. Legame ionico. Legame covalente: teoria di Lewis e previsione della geometria molecolare attraverso la teoria VS-EPR. Teorie VB ed MO. Legami deboli. CLASSIFICAZIONE E NOMENCLATURA DEI COMPOSTI INORGANICI E DELLE REAZIONI CHIMICHE. Numero di ossidazione, nomenclatura tradizionale e sistematica. Reazioni acido-base, reazioni di scambio, reazioni redox. STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA. Proprietà generali di gas, liquidi e solidi. Proprietà di gas puri ed in miscela. TERMODINAMICA ED EQUILIBRIO. Termini entalpici ed entropici nelle trasformazioni fisiche e chimiche. Criterio di spontaneità ed energia libera di Gibbs. Equilibrio termodinamico e costante di equilibrio. Equilibri omogenei ed eterogenei coinvolgenti sostanze pure, miscele o soluzioni (eq. in fase gassosa, passaggi di stato, proprietà colligative delle soluzioni, eq. di solubilità, eq. acido-base).

Testi di riferimento

Lo studente può utilizzare il materiale didattico fornito dal docente (diapositive di supporto più eserciziario) e consultare i seguenti libri di testo: R. H. Petrucci, F. G. Herring, J. D. Madura, C. Bissonnette, "Chimica Generale - Principi ed Applicazioni Moderne", 10a Ed., Piccin: Padova, 2013. P. Atkins, L. Jones, "Principi di Chimica", 3a Ed., Zanichelli: Bologna, 2012. (http://online.zanichelli.it/atkinsprincipi). A. M. Manotti Lanfredi, A. Tiripicchio, "Fondamenti di Chimica", Casa Editrice Ambrosiana: Milano, 2006. I. Bertini, C. Luchinat, F. Mani, "Chimica", 2a Ed., Casa Editrice Ambrosiana: Milano, 2011.

Metodi Didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni in aula. Le lezioni utilizzano materiale didattico originale reso disponibile on-line prima dell’inizio del corso, costituito dalle diapositive di supporto e da un elenco di esercizi selezionati. Al termine di ogni sezione del corso (struttura atomica, teorie del legame chimico e geometria molecolare, stechiometria/nomenclatura, termodinamica chimica) è distribuito un questionario con domande a risposta chiusa che consentono agli studenti di valutare il proprio livello di comprensione e di esercitarsi su problemi tipici. Modalità per studenti lavoratori: gli studenti lavoratori che non possono frequentare le lezioni devono contattare il docente, che fornirà indicazioni su specifici argomenti da studiare sui libri di testo, ad integrazione del materiale didattico disponibile online. Orario di ricevimento: lunedì 15-16, mercoledì 16-18, Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche, oppure su appuntamento richiesto via e-mail (acornia@unimore.it).

Verifica dell'apprendimento

Esame orale finale con domande sui quattro argomenti principali del corso (struttura atomica, teorie del legame chimico e geometria molecolare, stechiometria/nomenclatura, termodinamica chimica). Allo studente è inoltre richiesto di illustrare e discutere le proprietà degli elementi di un gruppo a scelta della Tabella Periodica, sulla base delle informazioni reperibili nei libri di testo consigliati. Il voto finale è ottenuto come segue: - valutazione CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE attraverso una domanda sulla struttura atomica (fino a 7 punti) e una domanda sulla termodinamica chimica (fino a 7 punti) - valutazione CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE attraverso un esercizio sulla struttura elettronica e la geometria molecolare (fino a 7 punti) e un esercizio di stechiometria o nomenclatura (fino a 2 punti) - valutazione AUTONOMIA DI GIUDIZIO (fino a 2 punti) - valutazione ABILITÀ COMUNICATIVE (fino a 2 punti) - valutazione CAPACITÀ DI APPRENDERE attraverso la discussione delle proprietà degli elementi di un gruppo della Tabella Periodica (fino a 4 punti) Qualora il voto finale sia superiore a 30 punti, viene attribuita automaticamente la lode.

Risultati attesi

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE Al termine del corso, attraverso le lezioni in aula, il materiale didattico disponibile online e i libri di testo consigliati, lo studente acquisirà una solida conoscenza sulle relazioni esistenti tra struttura atomica e proprietà chimiche degli elementi, sulla natura del legame chimico, sulla geometria molecolare, sulle relazioni quantitative tra le specie coinvolte in una reazione chimica (stechiometria), sulla nomenclatura chimica e sulla termodinamica chimica. CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE Attraverso una serie di esercizi selezionati, affrontati in aula, al termine del corso lo studente sarà in grado di applicare queste conoscenze per risolvere problemi fondamentali di chimica, come: spiegare le proprietà chimiche di un elemento sulla base della sua posizione nella Tabella Periodica, prevedere la struttura elettronica e la geometria di molecole semplici, prevedere la resa teorica di una reazione, attribuire un nome a semplici composti chimici, prevedere il carattere spontaneo o non spontaneo di una trasformazione chimica in condizioni specificate. AUTONOMIA DI GIUDIZIO Al termine del corso lo studente sarà in grado di riconoscere autonomamente gli approcci più appropriati per affrontare i più importanti aspetti qualitativi e quantitativi della chimica (reattività, struttura elettronica e geometrica delle molecole, relazioni ponderali tra reagenti e prodotti di una trasformazione chimica). ABILITÀ COMUNICATIVE Attraverso le discussioni con il docente ed il colloquio finale, al termine del corso lo studente sarà in grado di esporre oralmente in modo chiaro e rigoroso gli argomenti presentati nel corso usando un linguaggio tecnico appropriato. CAPACITÀ DI APPRENDERE Con numerosi esempi, esercizi e proposte di approfondimento il corso mira a sviluppare l'abilità di apprendimento autonomo dello studente su argomenti affini a quelli contenuti nel programma.