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FABIO BISCARINI

Professore Ordinario
Dipartimento di Scienze della Vita sede ex Chimica V.Campi 103

Insegnamento: Chimica generale con laboratorio

Biotecnologie (D.M. 270/04) (Offerta formativa 2023)

Obiettivi formativi

Il corso di Chimica Generale fornisce le basi conoscitive della Chimica che saranno poi applicate nei corsi di Chimica Organica e Biochimica.

Nell'insegnamento della chimica, viene adottato l'approccio razionale basato su teoria atomica e struttura elettronica. Gli obiettivi formativi sono i seguenti:
1. Fondamenti della chimica, stechiometria, nomenclatura.
2. Legame chimico,
3. Legame ionico
4. Interazioni non-covalenti
5. Fasi di aggregazione della materia e transizioni di fase
6. Termodinamica
7. Equilibrio chimico
8. Reazioni acido-base
9. Reazioni redox
10. Cinetica chimica

Prerequisiti

Costituiscono dei prerequisiti per la comprensione degli argomenti trattati nell’insegnamento:
A. Conoscenza di Fisica di base:
• grandezze fisiche e dimensioni;
• massa, accelerazione, forza, energia;
• carica elettrica, legge di Coulomb, potenziale elettrostatico, campo elettrico, campo magnetico.

B. Conoscenze di Matematica di base:
• quattro operazioni;
• risoluzione di equazioni di secondo grado;
• grafici di funzioni;
• derivate e integrali;
• funzioni trascendenti, trigonometria di base;
• operazioni con logaritmi;
• algebra vettoriale.

Programma del corso

A. LEZIONI FRONTALI ED ESERCITAZIONI
1. Introduzione: perché la Chimica è importante
2. Fondamenti della Chimica I 1.25 CFU.
2.1 Teoria Atomica 0.5 CFU:
2.2 Esercitazione I Formule Chimiche 0.25 CFU (docente Dr. Marcello Berto):
Esercitazione II. Calcoli Ponderali 0.5 CFU (docente Dr. Marcello Berto)
3. Fondamenti della Chimica II Interazione luce-materia, 0.25 CFU:
4. Fondamenti della Chimica III L’elettrone 0.5 CFU:
5. L'atomo a molti elettroni 0.5 CFU:
5.1 Struttura elettronica dell’atomo a molti elettroni 0.25 CFU
5.2 Esercitazione III 0.25 CFU (docente Dr. Marcello Berto):
6. Legame Chimico 1.5 CFU.
6.1 Teoria del legame 1 CFU
6.2 Esercitazione IV Strutture molecolari 0.25 CFU (docente Dr. Marcello Berto):
6.3 Esercitazione V Nomenclatura: 0.25 CFU (docente Dr. Marcello Berto):
7. Altri legami chimici 0.25 CF
8. Interazioni non covalenti 0.5 CFU.
9. Stati di aggregazione della materia: 0.25 CFU:
10. Termodinamica 1.25 CFU:
10.1 I principi della termodinamica: 1 CFU
10.2 Esercitazioni VI 0.25 CFU (docente Dr. Marcello Berto):
11. Equilibrio chimico 1.25 CFU
11.1 Reazioni all’equilibrio 1 CFU
11.2 Esercitazione VII 0.25 CFU (docente Dr. Marcello Berto)
12. Cinetica chimica 0.5 CFU

B. LABORATORIO PRATICO DI CHIMICA 2 CFU (docente Dr. Matteo Sensi)
Esperienza I 0.5 CFU: Determinazione della concentrazione di una soluzione tramite spettroscopia di assorbimento, saggi alla fiamma
Esperienza II 0.5 CFU: Standardizzazione dell' NaOH per via volumetrica con indicatore, titolazione pH-metrica e conduttimetrica
Esperienza III 0.5 CFU: Effetto tampone, reazioni acido-base
Esperienza IV 0.5 CFU: Pila Daniell e sintesi di nanoparticelle di Ag.
Gli studenti verranno formati nelle norme di sicurezza di laboratorio.
È richiesta la presentazione delle certificazioni SICURMORE per porter partecipare.

Metodi didattici

L’insegnamento viene erogato mediante lezioni frontali in presenza che prevedono l’utilizzo di un approccio interattivo. Le lezioni vengono svolte alla lavagna e con l’ausilio di presentazioni in Power Point che sono messe a disposizione degli studenti su Moodle o Teams. Le esercitazioni sono svolte alla lavagna con risoluzione di problemi. Gli esperimenti in laboratorio prevedono la collaborazione di due studenti per banco e la compilazione del quaderno personale di laboratorio. L’insegnamento è erogato in lingua italiana.

Testi di riferimento

Testo di riferimento:
Uno a scelta tra i seguenti testi consigliati, in ordine alfabetico:
• P. W. Atkins-P. Jones (2a ed. Zanichelli): Principi di Chimica.
• Atkins, Jones, Laverman (2 ed. Zanichelli) Fondamenti di Chimica Generale.
• I. Bertini-M. Mani-C. Luchinat (2a ed. CEA): Chimica.
• Kotz, Treichel, Townsend (V edizione Edises): Chimica.
• Petrucci Harwood Herring (2a ed. Piccin): Chimica Generale.
• Petrucci Herring Madura Bissonnette (11 edizione Piccin) Chimica Generale principi ed applicazioni moderne.
• Robinson, McMurray, Fay, Metrangolo (8 edizione, Pearson) Chimica Generale.
Uno a scelta tra i seguenti testi per le esercitazioni, in ordine alfabetico:
• Bertini, Luchinat, Mani, Ravera(6 ed., Ambrosiana): Stechiometria.
• D’Arrigo, Famulari, Gambarotti, Scotti (2 ed., Edises): Chimica esercizi e casi pratici.
• Giannoccaro, Doronzo (2 ed., Edises): Elementi di Stechiometria.

Verrà messo a disposizione degli studenti materiale digitale a supporto dello studio (diapositive utilizzate a lezione in formato pdf). Il materiale digitale sarà reso disponibile sulla piattaforma Microsoft Teams prima dell’inizio delle lezioni.

Verifica dell'apprendimento

L’esame consiste di una prova scritta, con 20 esercizi con calcoli e soluzione problemi da svolgersi in un tempo max di 5 ore; di una prova orale, per chi passa lo scritto con almeno 18/30, di circa mezz’ora di interrogazione; della consegna del quaderno di laboratorio individuale che viene valutato. L’esame scritto è corretto entro due giorni e gli esami orali cominciano subito dopo. Il quaderno di laboratorio deve essere consegnato una settimana prima di sostenere l’esame scritto.
Il voto finale è il risultato della media aritmetica dei 3 voti normalizzati a 30. Gli appelli d’esame si svolgono nell’arco del calendario didattico dell’offerta formativa e per ogni appello lo/a studente/studentessa che intenda sostenerlo dovrà iscriversi utilizzando la piattaforma dedicata su Esse3. Non sono previste valutazioni intermedie.
La valutazione è espressa in trentesimi. L’esame si considera superato con un punteggio minimo non inferiore a 18/30.

Risultati attesi

Conoscenza dei principi di base della chimica.
Sapere affrontare problemi elementari di chimica con calcoli stechiometrici e ponderali, bilanciamento di reazioni.
Conoscenza di semplici operazioni da laboratorio chimico.

Conoscenza e capacità di comprensione: Lo studente acquisirà la conoscenza dei principi di base della chimica; acquisirà la conoscenza di semplici operazioni da laboratorio chimico e delle misure di sicurezza e del buon comportamento in laboratorio.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente acquisirà la capacità di applicare le conoscenze acquisite nel comprendere le proprietà molecolari sulla base dei principi fondamentali della chimica moderna, nel prevedere proprietà ed interazioni sulla base della struttura chimica molecolare, e imparerà a risolvere problemi elementari di chimica con calcoli stechiometrici e ponderali, ed operare il bilanciamento di reazioni nonché i calcoli termochimici.

Autonomia di giudizio: Lo studente acquisirà la capacità di sostenere una discussione su argomenti di base che riguardano le proprietà della materia molecolare, di integrare le conoscenze e di formulare previsioni sulla base delle informazioni ricevute, anche per sostanze non specificatamente studiate.

Capacità comunicative: Lo studente acquisirà la capacità di comunicare in modo chiaro e privo di ambiguità le conoscenze e la ratio ad esse sottese.

Capacità di apprendimento: Lo studente acquisirà la capacità utilizzare in autonomia e in modo adeguato le conoscenze acquisite per l'aggiornamento continuo delle proprie conoscenze e competenze.