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Erika FERRARI
Professore Associato
Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche - Sede Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche
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Insegnamento: Chimica generale e inorganica
Chimica (Offerta formativa 2023)
Obiettivi formativi
Il corso vuole fornire le conoscenze e le competenze necessarie al riconoscimento ed all'interpretazione consapevole dei fenomeni chimici, che sono propedeutiche all'approfondimento in settori disciplinari chimici maggiormente specialistici e professionalizzanti. Fornisce inoltre agli studenti gli strumenti essenziali per analizzare e comprendere gli aspetti quantitativi dei processi chimici e per poter mettere a punto e svolgere un esperimento di laboratorio non complesso e analizzarne i risultati. Per una più completa comprensione degli obiettivi formativi, si rimanda alla lettura dei risultati di apprendimento attesi a seguito dello svolgimento del presente percorso formativo.
Prerequisiti
Conoscenze di base di chimica e di matematica acquisite nella scuola secondaria di secondo grado
Programma del corso
1 CFU (8 ore): Presentazione del corso. Sostanze pure e miscele. Elementi. Struttura atomica. Composti molecolari e ionici. Formule molecolare e minima. Massa atomica, molecolare e formula. Mole. Massa molare. Relazione fra massa e numero di moli.
1 CFU (8 ore): Relazione fra formula minima/molecolare e composizione % in massa. Concetti di meccanica quantistica. Modello atomico di Bohr e Sommerfeld. Numeri quantici. Principio di Indeterminazione di Heisemberg. Modello ondulatorio dell’atomo. Equazione di Schroedinger. Orbitali. Numero quantico di spin. Principio di Esclusione di Pauli. Carica nucleare efficace. Configurazione elettronica.
1 CFU (8 ore): Tavola periodica. Proprietà periodiche. Metalli e non-metalli. Il legame chimico. Energia e lunghezza di legame. Legame covalente. Elettronegatività. Molecole polari. Teoria di Lewis. Carica formale. Strutture di Lewis di molecole semplici. Composti elettrondeficienti. Espansione dell’ottetto. Radicali. Risonanza. Modello VSEPR
1 CFU (8 ore): Legame dativo. Teorie del Legame di Valenza e dell’Orbitale Molecolare. Legame ionico. Energia Reticolare. Ciclo di Born-Haber. Proprietà dei solidi ionici. Legame Metallico: modello a mare di elettroni e Teoria delle Bande di Bloch. Proprietà dei metalli. Forze di Van der Waals. Legame a idrogeno.
1 CFU (10 ore): Stato di ossidazione. Nomenclatura sistematica e tradizionale. Bilanciamento e convenzioni per la scrittura delle reazioni chimiche. Reazioni di ossidoriduzione, di precipitazione e acido-base. Equivalente nelle reazioni redox e acido-base. Reazioni di metatesi. Reagente limitante. Calcoli stechiometrici.
1 CFU (8 ore): Resa delle reazioni chimiche e calcoli stechiometrici. Stati di aggregazione. Solidi cristallini e amorfi. Gas ideale e sue leggi. Gas reali. Teoria cinetica dei gas. Miscele di gas ideali. Legge di Dalton. Dissociazione dei gas. Calcoli stechiometrici.
1 CFU (8 ore): Concentrazione delle soluzioni. Diluzione e mescolamento di soluzioni. Analisi volumetrica. Diagramma di stato di H2O. Proprietà colligative delle soluzioni. Calcoli stechiometrici.
1 CFU (8 ore): Cinetica chimica. Legge cinetiche e ordine di reazione. Energia di attivazione. Equazione di Arrhenius. Teoria degli urti. Catalizzatori. Termodinamica chimica. Spontaneità di una reazione. Legge di Hess. Reazioni di equilibrio. Kc e Kp. Fattori che influenzano Kc. Calcoli stechiometrici.
1 CFU (10 ore): Principio di Le Chatelier. Equilibri eterogenei. Calcoli stechiometrici. Acidi e basi secondo Arrhenius, Broensted-Lowry e Lewis. Reazione di autoprotolisi dell’acqua. Kw. pH delle soluzioni acquose. Acidi e basi forti e deboli. Calcoli stechiometrici.
1 CFU (10 ore): Acidi e basi polifunzionali. Idrolisi. Soluzioni tampone. Calcoli stechiometrici.
1 CFU (8 ore): Titolazioni acido/base. Indicatori di pH. Equilibri di precipitazione. Solubilità di sali poco solubili. Prodotto di solubilità. Calcoli stechiometrici.
1 CFU (8 ore): Potenziale di riduzione. Equazione di Nernst. Le pile. Forza elettromotrice. Elettrodo di riferimento. Calcoli stechiometrici. Processi elettrolitici.
Attività pratiche di laboratorio 3 CFU (36 ore): Saggi alla fiamma e alla perla. Sintesi di composti poco solubili. Reattività di composti del rame. Determinazione della composizione di miscele metalliche. Analisi gravimetrica. Titolazioni acido/base e redox. Curva di titolazione acido debole/base forte con metodi potenziometrici. Misura del potere tamponante
Metodi didattici
L’insegnamento viene erogato mediante lezioni frontali in presenza (teoria e calcoli stechiometrici) che vengono svolte con l’ausilio di mezzi audiovisivi (presentazioni in Power Point) ed esercitazioni pratiche di laboratorio, svolte in presenza operando a piccoli gruppi. Qualora l’Emergenza Covid lo rendesse necessario, le lezioni verranno svolte a distanza in modo sincrono (streaming) oppure, in caso di difficoltà tecniche, in modo asincrono (registrate). La frequenza alle lezioni frontali in presenza (teoria e calcoli stechiometrici) non è obbligatoria. È obbligatoria la frequenza al 75% delle esercitazioni pratiche di laboratorio. Valori di frequenza inferiori a tale soglia non permettono di ottenere la firma di frequenza e l’iscrizione all’appello d’esame nel quale si effettua la verifica alla verifica dell’apprendimento. La presenza alle esercitazioni pratiche di laboratorio viene verificata tramite appello diretto dei presenti.
L’insegnamento è erogato in lingua italiana.
Testi di riferimento
Un testo a scelta fra:
- Chimica Generale e Inorganica (Teoria),
- “Principi di chimica" P. Atkins, L. Jones, Zanichelli
- "Chimica Generale" R. H. Petrucci, W. S. Harwood, F. G. Herring, Piccin
- "Chimica" Kotz, Treichel, Townsend, Treichel, EdiSES
- Stechiometria (Calcoli stechiometrici)
- "Stechiometria" I. Bertini, C. Luchinat, F. Mani, Casa Editrice Ambrosiana
- "Elementi di stechiometria", P. Giannoccaro, S. Doronzo, EdiSES
o "Fondamenti di stechiometria", M. Giomini, E. Balestrieri, M. Giustini, EdiSES
Sulla pagina del Portale MOODLE relativa all’insegnamento di Chimica Generale e Inorganica sono disponibili (e nel rispetto dei diritti d’autore):
- Le dispense utilizzate dal docente nel corso delle lezioni frontali e delle esercitazioni numeriche
- Le schede descrittive delle esperienze pratiche di laboratorio, comprensive delle Schede di Sicurezza dei reagenti utilizzati
- Questionari a risposte multiple per valutare in tempo reale il proprio livello di apprendimento
- Questionari a risposte multiple da compilare prima di svolgere le esperienze di pratiche di laboratorio per valutare il proprio livello di comprensione dell’attività che ci si appresta a svolgere
- Raccolte di esercizi stechiometrici da svolgere
Verifica dell'apprendimento
La verifica finale dell’apprendimento prevede
-Relazioni scritte di laboratorio
-Prova scritta di nomenclatura
-Prova scritta di stechiometria
-Prova orale di chimica generale
L’ammissione alla prova orale richiede un voto positivo nelle prove scritte e nelle relazioni di laboratorio.
Il voto finale (in trentesimi) è dato dalla media pesata dei punteggi ottenuti nelle relazioni di laboratorio (10%), nella prova scritta di stechiometria (35%) e in quella orale di chimica generale (55%). La prova scritta di nomenclatura è superata con 8 risposte corrette su 10 e non contribuisce al voto finale.
È prevista una prova scritta di stechiometria in itinere (3 esercizi). Per chi la supera (punteggio pari o superiore a 18/30), la prova finale scritta di stechiometria (3 esercizi) riguarderà solamente gli argomenti affrontati nella seconda parte del corso. Per gli altri, la prova finale totale (3 esercizi) riguarderà tutti gli argomenti di stechiometria del corso. Il punteggio della prova scritta di stechiometria (in trentesimi) viene calcolato applicando i seguenti criteri: corretta applicazione delle conoscenze chimiche al problema (50%) e correttezza formale dei calcoli eseguiti (50%). Il voto complessivo delle prove scritte di stechiometria è dato dalla media dei risultati ottenuti nella prova in itinere e finale o dal risultato della sola prova finale totale (per chi non ha superato quella in itinere). La prova di stechiometria è superata ottenendo un punteggio pari o superiore a 18/30. La prova orale di chimica generale prevede almeno 3 domande aperte. Il punteggio della prova (in trentesimi) viene calcolato applicando i seguenti criteri: livello delle conoscenze chimiche acquisite (45%), capacità di applicare le conoscenze chimiche acquisite (40%), capacità di comunicare in modo chiaro e corretto i concetti chimici (15%).
Le prove potranno essere svolte in presenza o a distanza a seconda dell'evoluzione della situazione COVID19
Risultati attesi
Conoscenza e capacità di comprensione:
-descrivere la struttura atomica e molecolare;
-riconoscere e descrivere la natura dei legami chimici;
-descrivere le proprietà degli elementi, dei composti chimici e delle soluzioni;
-riconoscere e descrivere le reazioni chimiche;
-descrivere gli equilibri chimici e i fattori che li influenzano;
-descrivere gli aspetti termodinamici e cinetici delle reazioni chimiche;
-riconoscere e descrivere i fenomeni chimici fondamentali.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
-discutere e analizzare la struttura atomica e molecolare;
-discutere e analizzare la natura dei legami chimici;
-discutere e analizzare la relazione fra legami chimici e le proprietà delle sostanze;
-discutere e analizzare le proprietà delle soluzioni e dei gas;
-discutere e analizzare i fattori che influenzano gli equilibri chimici;
-discutere e analizzare i fenomeni chimici fondamentali;
-risolvere problemi stechiometrici.
Autonomia di giudizio:
-valutare in autonomia la correttezza della descrizione di un fenomeno chimico;
-valutare in autonomia la correttezza dei risultati di calcoli stechiometrici;
-valutare in autonomia la correttezza dello svolgimento di semplici attività di laboratorio;
-valutare autonomia la correttezza dei dati sperimentali di semplici attività di laboratorio;
-sostenere una discussione costruttiva su concetti chimici di base.
Abilità comunicative:
-utilizzare efficacemente e correttamente concetti, argomenti e termini chimici in forma orale e scritta;
-utilizzare efficacemente e correttamente concetti, argomenti e termini chimici per elaborare e presentare dati sperimentali ottenuti autonomamente in forma orale e scritta.
Capacità di apprendimento:
-utilizzare in autonomia e in modo adeguato le conoscenze acquisite per seguire proficuamente i corsi di insegnamento più avanzati