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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: SCIENZE NATURALI (D.M. 270/04) (offerta formativa anno 2017)
  • CFU: 9
  • SSD: CHIM/03

Obiettivi formativi

Obiettivo principale del corso è presentare allo studente del primo anno i principi della Chimica Generale e di consolidare queste conoscenze in temi di rilevanza naturalistico-ambientale, ponendo le fondamenta per i successivi corsi in ambito BIO e GEO. La trattazione rigorosa degli argomenti verrà costantemente affiancata da esercitazioni numeriche ed attività di laboratorio onde rendere chiaro il carattere sperimentale della Chimica. Lo studente verrà gradualmente indirizzato durante lo svolgimento del corso ad acquisire il linguaggio di base e la capacità di risolvere problemi chimici mediante l'applicazione dei concetti di base che lo condurranno all'apprendimento dei seguenti argomenti: Sistemi materiali e le leggi fondamentali della Chimica. Gli atomi e le formule chimiche. Le reazioni chimiche e il loro bilanciamento. La stechiometria. I modelli atomici. Le configurazioni elettroniche. Il sistema periodico degli elementi. Il legame chimico. Le reazioni che implicano trasferimento di elettroni e loro bilanciamento. Il comportamento di sistemi gassosi. Le soluzioni e le loro proprietà. Gli acidi e le basi. Il ruolo dell’acqua come solvente e come reagente. L’equilibrio chimico in soluzione acquosa, in fase omogenea ed eterogenea. L'applicazione della elettrochimica nella chimica analitica e nell'industria. Il laboratorio di Chimica Generale ha lo scopo di fornire i concetti di base e di illustrare le tecniche sperimentali fondamentali necessarie per lo studio della Chimica. Verrà dato risalto all'aspetto pratico/sperimentale attraverso la partecipazione attiva al laboratorio ed all’utilizzo delle attrezzature di base del laboratorio chimico. Si avvierà lo studente verso un percorso che lo renderà competente nell’utilizzo critico del materiale didattico, nella capacità di utilizzare un appropriato linguaggio tecnico/scientifico e nella interazione col docente e con gli studenti (in laboratorio si lavorerà a gruppi costituiti da 3 studenti).

Prerequisiti

Non ci sono regole di propedeuticità ma è utile possedere nozioni basilari di matematica (equivalenze, formula inversa, notazione esponenziale, logaritmi ed equazioni di primo e secondo grado).

Programma del corso

Blocco1-I fondamenti: chimica e società. Materia ed energia. Elementi ed atomi. Composti. Nomenclatura dei composti. Mole e massa molare. Determinazione formula chimica. Miscele e soluzioni. Equazioni chimiche. Stechiometria. Blocco2-Struttura elettronica degli atomi. Atomo di idrogeno. Struttura deli atomi polielettronici. Proprietà periodiche. I legami chimici. Legame ionico. Legame covalente: teoria di Lewis, teoria del legame di valenza. Forza e lunghezza di legame. Forma e struttura delle molecole. Blocco3–Stati della materia. Proprietà e leggi dei gas ideali e reali. Stato liquido. Forze intermolecolari. Struttura e Proprietà dei liquidi. Stato solido. Solidi amorfi/cristallini e loro proprietà. Solidi cristallini. Allotropia, polimorfismo. Blocco4-Termodinamica chimica: Calore/lavoro. 1°legge della termodinamica. Entalpia. Capacità termica. 2°legge della termodinamica. Entropia. Energia libera e spontaneità. Blocco5-Equilibrio chimico: Reazioni all’equilibrio. Le costanti di equilibrio. Risposta degli equilibri al mutamento delle condizioni. Blocco6-Acidi e Basi: natura degli acidi e delle basi. Acidi e basi deboli. pH delle soluzioni di acidi e di basi deboli. pH delle soluzioni saline. Acidi poliprotici. Soluzioni tampone e titolazioni acido/base. Blocco7-Equilibri di solubilità: Prodotto di solubilità. L’effetto dello ione in comune. Prevedere la precipitazione. Dissoluzione dei precipitati. Formazione di ioni complessi. L’analisi qualitativa. Blocco8-Elettrochimica: celle galvaniche ed elettrolitiche. Forza elettromotrice. Eq. di Nernst. Elettrolisi. Pile di uso pratico. Sono affrontati argomenti preliminari al laboratorio riguardanti la sicurezza. Le esperienze di laboratorio sono: -Precipitazione CaCO3 -REDOX -Soluzioni a concentrazione nota -Determinazione densità -Titolazioni acido/base -Tamponi e uso del pH-metro Al termine di ogni esperienza verranno fornite indicazioni sul corretto smaltimento dei rifiuti prodotti.

Testi di riferimento

Appunti del docente sul portale dolly.dscg.unimore.it. - Principi di Chimica P. Atkins and L. Jones Zanichelli - “Chimica Generale” D.A. McQuarrie, P.A. Rock, E.B. Gallogly Ed. Zanichelli - “Chimica generale e Inorganica” S. Failla, R. Paolesse, A. Pasini, M. Pascquali, P. Tagliatesta, L. Valli Ed. EDI-ERMES - "Fondamenti di Chimica" Brown, Lemay, Bursten, Murphy, Woodward Ed EdiSES

Metodi Didattici

Lezioni in aula integrate da esercitazioni numeriche sugli argomenti svolti. Il corso prevede anche un modulo di "Laboratorio di Chimica” in cui vengono fornite tutte le nozioni necessarie per la piena comprensione delle relative esperienze pratiche. Durante la prima settimana verrà effettuata una lezione teorica che tratta argomenti preliminari relativi alla sicurezza in laboratorio. Al termine del modulo di laboratorio dovranno essere consegnate tutte le relazioni relative alle esperienze di laboratorio. La frequenza alle attività di laboratorio è obbligatoria per sostenere l’esame finale: gli studenti dovranno frequentare almeno l’80% delle ore di laboratorio previste (al termine di ogni lezione del modulo di laboratorio verranno raccolte le firme di presenza). Al fine di agevolare l'acquisizione da parte dello studente di un metodo di studio adeguato alle caratteristiche di un corso universitario e facilitare il superamento delle eventuali difficoltà, viene inoltre offerta la possibilità di svolgere esercizi in aula in presenza del docente o di un tutor (tutorato). Il compito del tutor è di graduare le difficoltà degli esercizi, fornire una traccia risolutiva e chiarire i dubbi che dovessero essere emersi durante lo studio autonomo dello studente. Tutto il materiale presentato durante le lezioni di teoria, le esercitazioni, il laboratorio e il tutorato sarà messo a disposizione degli studenti sulla piattaforma dolly (http://dolly.dscg.unimore.it) Orario di ricevimento: lun. 15-16, giov. 16-18, Dip.to di Scienze Chimiche e Geologiche, oppure su appuntamento richiesto via e-mail (gmalavasi@unimo.it).

Verifica dell'apprendimento

L'accertamento del profitto si avvale di: a)verifiche in itinere b)prove scritte c)prova orale (la cui ammissione richiede il superamento di a e b). a)Verifiche in itinere: relazione cartacea su ogni esperienza di laboratorio consegnata entro e non oltre la data della successiva. Uno studente non presente ad un’esperienza non deve consegnarne la relazione, gli studenti devono frequentare almeno l’80% delle ore di laboratorio. La valutazione si basa su: livello delle conoscenze chimiche acquisite (10%), capacità di applicarle (20%), capacità di comunicarle in modo chiaro e corretto (30%) e correttezza formale dei risultati e calcoli eseguiti (40%). Il voto (/30) è la media aritmetica dei voti di ogni relazione. b)Le prove scritte prevedono anche una prova in itinere (3 ore) con 5 esercizi di stechiometria inerenti ai blocchi 1, 2 e 3 e se tale prova è superata (voto pari o superiore a 18/30), la prova finale scritta (5 esercizi, 3 ore) sarà solo sui blocchi 4, 5, 6, 7 e 8. Se la prova in itinere non è superata, la prova finale scritta (6 esercizi, 3 ore) sarà su tutti gli argomenti (blocchi 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8). Il voto è in /30 e gli esercizi hanno lo stesso peso (es. 5 esercizi, ogni esercizio vale al massimo 6/30). La valutazione si basa su: i) corretta applicazione delle conoscenze chimiche (50%); correttezza formale dei calcoli eseguiti (50%). Il voto complessivo è la media aritmetica dei voti delle prove in itinere e finale o della sola prova finale (per chi non aveva superato quella in itinere). La prova scritta è superata con voto pari o superiore a 18/30. c)orale: prevede almeno 1 domanda aperta su un blocco. Il voto è in /30 e tiene conto di: livello delle conoscenze chimiche acquisite (50%), capacità di applicarle (30%), capacità di comunicare in modo chiaro e corretto i concetti chimici (20%). Il voto finale (/30) è la media pesata dei voti delle relazioni (10%), prove scritte (40%) e orale (50%)

Risultati attesi

Conoscenza e comprensione Lo studente deve acquisire: - conoscenza dei fondamenti di chimica tese all'acquisizione dei linguaggi di base delle singole discipline di ambito BIO e GEO e del metodo scientifico; Capacità di applicare conoscenza e comprensione Lo studente dovrà aver acquisito la capacità di applicare metodi e strumenti di natura chimica agli aspetti chimici del sistema ambiente. Questo avviene attraverso l’acquisizione della: - capacità di integrare le conoscenze acquisite in un quadro generale; - capacità di utilizzare lo strumento dell’analogia per applicare soluzioni conosciute a problemi nuovi (problem solving); - abilità sperimentali in laboratorio; Autonomia di giudizio L'acquisizione della autonomia di giudizio prevede il raggiungimento di un adeguato comportamento etico nei settori rilevanti per lo studio della natura e dell'ambiente che si concretizza attraverso la consapevolezza dei problemi di sicurezza nell'attività di laboratorio. Abilità comunicative Lo sviluppo delle abilità comunicative prevede il raggiungimento della capacità di lavorare in gruppo, di operare con definiti gradi di autonomia e di inserirsi prontamente negli ambienti di lavoro; Capacità di apprendimento La capacità di apprendimento si concretizza attraverso la piena acquisizione degli strumenti conoscitivi di base per l'aggiornamento continuo delle proprie conoscenze.