Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche - Sede Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche
Contenuti Insegnamento: Chimica Inorganica I
Corso di studio: CHIMICA (D.M. 270/04) (offerta formativa anno 2017)
CFU: 9
SSD: CHIM/03
Obiettivi formativi
Al termine del corso, lo studente ha conoscenze adeguate della struttura dei solidi molecolari e non-molecolari inorganici, dei fattori che determinano la struttura e la reattività nell’ambiente naturale, dell’andamento delle principali proprietà fisiche, delle relazioni struttura-proprietà, e delle più comuni tecniche di caratterizzazione di solidi. Lo studente conosce inoltre le caratteristiche strutturali e le proprietà dei principali elementi e dei loro composti inorganici più comuni (ossidi, alogenuri, acidi, basi). Lo studente conosce le reazioni per la preparazione industriale degli elementi più comuni ed importanti e di alcuni loro composti di importanza industriale.
Prerequisiti
Struttura atomica,configurazione elettronica, struttura molecolare e legame chimico, interazioni intermolecolari. Elementi di termodinamica e cinetica chimica. Acidi e basi. Reazioni redox
Programma del corso
Ricevimento studenti martedì 15-16, giovedì15-17
Struttura e periodicità: energia di legame, dimensioni atomiche e ioniche, elettronegatività e fattori che le influenzano. Polimorfismo nei solidi. Soluzioni solide ed isomorfismo. Stato solido: teoria del massimo impaccamento, struttura di solidi semplici (metalli, solidi covalenti, molecolari, ionici), energia di coesione ed effetto sulle proprietà fisiche. Interpretazione delle strutture: i) raggi ionici, ii) regola del rapporto tra i raggi, iii) mappa delle strutture. Reattività degli elementi. Teoria del campo cristallino. Spettri elettronici di ioni e complessi di metalli della prima transizione. Proprietà magnetiche di composti di metalli di transizione. Legge di Curie. Composti semplici: struttura, proprietà e principali reazioni per la preparazione di ossidi e alogenuri. Reazioni per la preparazione a livello industriale degli elementi più comuni, produzione dell'alluminio, raffinamento dei metalli. Proprietà fisiche e chimiche degli elementi dei gruppi principali: metalli del gruppo 1 e 2, B, Al, C, Si, Sn, Pb, N, P, O, S, alogeni, gas nobili. Proprietà fisiche e chimiche dei metalli di transizione. Composti dei metalli della I transizione: geometria di coordinazione, proprietà magnetiche e fisiche. Tecniche di caratterizzazione di solidi inorganici e complessi: analisi elementare, spettrofotometria UV- Vis e IR, misura magnetica.
Laboratorio: sintesi e caratterizzazione di: soluzioni solide (Al2O3-Cr2O3), spinelli (CoAl2O4), composti di metalli di non transizione: (Ca(galattarato)xH2O, Al[tris(acetilacetonato) ], e di metalli di transizione (Me(III)tris(acetilacetaonato), Me= Cr(III), Fe(III), [Cu(CH3COO)2].H2O. Decomposizione termica di CaCO3 e di un guscio d'uovo. Riduzione termica di PbO2. Caratterizzazioni: analisi elementare, spettrofotometria IR e UV-vis, misura magnetica. Dopo una seduta di formazione gli studenti preparano personalmente i campioni ed eseguono le misure
Testi di riferimento
P-Atkins, T.Overton, J.Rourke, M.Weller, F.Armstrong, Chimica Inorganica Zanichelli, 2012.
F.A-Cotton, G.Wilkinson, Chimica Inorganica, 3° ed. CEA, 1984
N.N. Greenwood and A. Earnshaw in Chemistry of the elements, 2nd edition, Butterworth, UK, 1997 or previous editions.
A.K.Brisdon, Inorganic Spectroscopic Methods, Oxford University Press, 2001.
On-line materials will be available from the teacher for registered students
Metodi Didattici
lezioni frontali ed esperienze di laboratorio
Verifica dell'apprendimento
La verifica dell'apprendimento è basato su una prova orale, sulla valutazione della relazioni di laboratorio, e sulla partecipazione al laboratorio.
L' orale di norma riesce a coprire, a diversi livelli, molti degli argomenti del programma poiché una domanda su uno qualunque di essi è connessa direttamente con almeno un secondo argomento.
Vengono proposte di norma 4 domande:
- una domanda su un argomento di carattere generale (es: teoria max impaccamento, strutture standard ed esempi, sistemi cristallini e reticoli di Bravais, ossidi, alogenuri e relative geometrie molecolari, energia di coesione dei solidi, preparazione elementi, teoria campo cristallino, magnetismo);
- una domanda sulla chimica di elementi dei gruppi principali e dei loro composti semplici (ossidi, acidi, alogenuri, sali comuni): (1, 2, 13-18);
- una domanda sulla chimica dei metalli di transizione e sui composti dei metalli della I transizione.
Le risposte possono richiedere anche la scrittura di reazioni chimiche e loro bilanciamento.
- Una domanda sulle attività di laboratorio, le domande possono riguardare anche calcoli stechiometrici relativi alle esperienze svolte.
PESO
Orale 70% (proprietà di linguaggio, correttezza scientifica, chiarezza, livello di approfondimento)
Relazioni di Laboratorio 20% (chiarezza, organizzazione dei dati, corretta interpretazione dei dati)
Attività svolta in laboratorio 10% (manualità, uso corretto attrezzature e strumentazioni, capacità di lavorare in modo ordinato)
Risultati attesi
CONOSCENZA E CAPACITA' DI COMPRENSIONE Lo studente conosce i fattori che determinano stato fisico della materia, struttura e geometria molecolare di solidi inorganici semplici, geometria di coordinazione di composti di metalli della I transizione, reattività degli elementi, conosce le relazioni struttura-proprietà, le teorie fondamentali sullo stato solido e sui composti di coordinazione e la chimica dei più comuni composti inorganici semplici e dei composti di coordinazione, i fondamenti della spettroscopia UV-vis e del magnetismo, l’applicazione della spettrofotometria IR a composti di ioni metallici per la descrizione della struttura e delle proprietà magnetiche di una sostanza contenente ioni metallici.
CAPACITA' DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Lo studente sa preparare sostanze inorganiche e composti di coordinazione usando le tecniche di sintesi convenzionali in soluzione ed allo stato solido, sa eseguire la caratterizzazione di composti inorganici e di coordinazione con le tecniche più comuni;
sa redigere un report di prova, calcolo, presentazione e razionalizzazione dei risultati. Sa maneggiare le sostanze inorganiche in sicurezza incluso il loro corretto smaltimento.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Lo studenti acquisisce l'abilità di confrontare e discutere i risultati ottenuti da misure sperimentali diverse su elementi e composti inorganici, e propone la loro geometria strutturale e le caratteristiche principali
ABILITA' COMUNICATIVE
Lo studente sa elaborare e presentare in modo chiaro e ben organizzato dati sperimentali, e sa descrivere e comunicare in termini appropriati i risultati delle esperienze svolte.
CAPACITA' DI APPRENDIMENTO
Lo studente acquisisce la capacità combinare informazioni da fonti diverse per completare e migliorare le proprie conoscenze nel campo della chimica inorganica e dei composti di coordinazione e possiede i requisiti per frequentare insegnamenti specialistici nell’ambito della chimica inorganica
