Corso di Chimica (Prerequisiti)

 

Struttura della Materia

-conoscenza qualitativa della struttura di atomi e molecole.

-  nozioni elementari sui costituenti dell’atomo e sulla tavola periodica degli elementi.

 - distinzione tra composti formati da ioni e quelli costituiti da molecole e la conoscenza delle relative caratteristiche fisiche, in particolare dei composti più comuni esistenti in natura, quali l’acqua e i costituenti dell’atmosfera.

 

Simbologia chimica

Conoscenze di base sul significato delle formule e delle equazioni chimiche.

 

Stechiometria

(La stechiometria è quella branca della chimica che studia i rapporti quantitativi delle sostanze chimiche e delle reazioni chimiche)

- concetto di mole e devono essere note le sue applicazioni;

- capacità di svolgere semplici calcoli stechiometrici.

 

Chimica organica

Deve essere nota la struttura dei più semplici composti del carbonio.

 

Soluzioni

Deve essere nota la definizione di sistemi acido–base e di pH.

 

Ossido–riduzione

Deve essere posseduto il concetto di ossidazione e di

riduzione. Si assumono nozioni elementari sulle reazioni di combustione

Il corso si articola in lezioni frontali integrate da esercitazioni numeriche finalizzate alla conoscenza, approfondimento e assimilazione dei fondamenti chimici delle tecnologie. I principali contenuti riguardano: struttura dell'atomo, legame chimico, formule, nomenclatura, legame chimico, proprietà della materia nei diversi stati di aggregazione, reazioni chimiche, soluzioni, termochimica,  elettrochimica e fondamenti di chimica organica.

Alla fine del corso lo studente deve:

*saper utilizzare la tavola periodica degli elementi per ricavare informazioni di natura chimica e chimico fisica in diverse categorie di sostanze (organiche, inorganiche).

*conoscere il concetto di valenza degli atomi, determinare della formula molecolare delle principali classi di composti e la loro nomenclatura.

*saper distinguere, rappresentare e descrivere i principali tipi di legame chimico nelle varie classi di materiali.

*saper bilanciare reazioni chimiche: acido-base, combustione, ossido-riduzioni; nonché, saper eseguire correttamente calcoli stechiometrici.

*Illustrare le caratteristiche dei materiali nei diversi stati di aggregazione.

*Conoscere gli aspetti fondamentali e le implicazioni in campo tecnologico delle trasformazioni chimiche sia da un punto di vista cinetico sia da un punto di vista energetico.

*Conoscere le principali classi di composti organici e la loro reattività. 

Lezioni frontali integrate con esercitazioni svolte in aula.

L’esame consiste in una prova scritta inerente gli argomenti trattati a lezione che sarà propedeutica alla prova orale finale.

FONDAMENTI

Stati della materia e separazioni. Miscele e sostanze pure. Leggi fondamentali della chimica. Simboli e formule. Peso atomico e peso molecolare. Mole e Peso molare. Composizione percentuale, determinazione della formula empirica e molecolare.

STRUTTURA ATOMICA 

Teoria atomica di Dalton. Tubi a raggi catodici. Modello di Thomson, esperienza di Millikan e di Rutherford. Quantizzazione dell’energia. Spettri di righe e modello atomico di Bohr. Natura corpuscolare-ondulatoria della materia. Equazione di Schrödinger. Numeri quantici e orbitali atomici. Configurazione elettronica degli atomi. Tavola periodica. Proprietà periodiche degli elementi.

LEGAME CHIMICO

Legame ionico. Legame covalente. Strutture di Lewis. Proprietà dei legami. Polarità delle molecole. Teoria VSEPR. Teoria del legame di valenza e ibridazione. Teoria degli orbitali molecolari. Legame metallico.

NOMENCLATURA

Nomenclatura IUPAC e tradizionale. Numero di ossidazione. Composti Binari. Ossidi e anidridi. Anioni e cationi poliatomici. Idrossidi. Ossiacidi. Sali.

REAZIONI CHIMICHE

Equazioni chimiche. Tipi di reazioni chimiche. Reazioni in soluzione acquosa. Reazioni redox. Bilanciamento. Calcoli stechiometrici. Il reagente limitante. La resa.

STATO GASSOSO

Gas ideali. Leggi dei gas. Equazione di stato dei gas. Leggi di gas e stechiometria. Teoria cinetica molecolare dei gas. Miscugli gassosi. Gas reali.

STATI CONDENSATI ED EQUILIBRI TRA FASI

Forze intermolecolari e legame idrogeno. Proprietà dei liquidi: viscosità, tensione superficiale, tensione di vapore. Stato solido e i materiali moderni: solidi cristallini e amorfi, reticolo cristallino, solidi ionici, solidi covalenti, solidi molecolari, metalli, nanomateriali. Passaggi di stato: curve di riscaldamento e diagrammi di stato.

SOLUZIONI

Solubilità. Modi di esprimere la concentrazione. Proprietà colligative. Dissociazione elettrolitica.

TERMODINAMICA

Varie forme di energia: lavoro, calore, energia interna. Principi della termodinamica. Entalpia. Variazioni di entalpia nelle reazioni chimiche e legge di Hess. Reazioni spontanee. Entropia. Energia libera di Gibbs.

CENNI DI CINETICA CHIMICA

Velocità di reazione. Leggi cinetiche. Reazioni elementari e meccanismi di reazioni. Equazione di Arrhenius. Catalisi.

EQUILIBRIO CHIMICO

Reazioni reversibili. Equilibrio in sistemi omogenei ed eterogenei. Legge di azione di massa: Kc e Kp, Kn. Grado di avanzamento della reazione. Principio di Le Chatelier.

ACIDI E BASI IN SOLUZIONE

 Autoprotolisi dell’acqua. Teorie acido-base. pH, pOH e pK. Acidi e basi forti e deboli. Idrolisi. Soluzioni tampone. Sali poco solubili e prodotto di solubilità.

ELETTROCHIMICA

Celle galvaniche. Potenziali di cella e potenziali standard. Equazione di Nernst. Pile di uso pratico. Elettrolisi. Leggi di Faraday.

CENNI DI CHIMICA INORGANICA

ELEMENTI DI CHIMICA ORGANICA

Il carbonio. Nomenclatura, proprietà e reattività delle principali classi di idrocarburi. Nomenclatura, proprietà e reattività delle principali classi di composti. Reazioni in chimica organica. Polimeri (naturali, sintetici). 

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