Struttura elettronica dell’atomo. Il modello di Bohr. Lo spin dell'elettrone. Il principio di Heisenberg e l'equazione di Schrodinger. Orbitali atomici.

Tavola periodica e proprietà periodiche degli elementi; energie di ionizzazione, affinità elettroniche, polarizzabilità, raggi atomici e ionici.

Il legame chimico: legami ionici e covalenti. La struttura elettronica e la forma delle molecole: formule di Lewis e regola dell'ottetto, risonanza e composti ipervalenti,  teoria VSEPR. Teoria del legame di valenza; orbitali ibridi e legami sigma e pi-greco.  Cenni sulla descrizione del legame chimico mediante la teoria degli orbitali molecolari.

Massa atomica e molecolare. Concetto di mole, Le reazioni chimiche, i coefficienti steechiometrici e il bilanciamento delle reazioni. Calcoli ponderali per la determinazione della massa di prodotti; reagente limitante. Reazioni in soluzione acquosa; reazioni di precipitazione, reazioni acido-base, reazioni di ossido-riduzione e loro bilanciamento. Modi per l’espressione della concentrazione delle soluzioni.

Le forze intermolecolari: forze di dispersione, forze dipolo-dipolo, forze ione-dipolo e legame ad idrogeno.

I sistemi chimici macroscopici e la termodinamica: definizione di sistema di stato termodinamico e di funzione di stato. Primo principio della termodinamica; calore lavoro, energia interna, e entalpia. La legge di Hess, lo stato standard  e le entalpie di formazione e di reazione.

Stati della materia e trasformazioni di stato. Stato gassoso; gas ideali e miscele gassose. Cenni di teoria cinetica dei gas e equazione di Maxwell-Boltzmann sulla distribuzione delle velocità

Lo stato solido; i cristalli, il reticolo cristallino  e la cella elementare. Classificazione dei solidi e loro proprietà; solidi ionici, solidi metallici, solidi covalenti, solidi metallici e solidi molecolari. La teoria delle bande ; conduttori semiconduttori e isolanti.

Lo stato liquido; proprietà, tensione di vapore dei liquidi e dipendenza dalla temperatura, trasformazioni di stato e diagrammi di fase.

Le soluzioni; metodi per esprimere la concentrazione di una soluzione, propietà colligative delle soluzioni, legge di Raoult innalzamento ebullioscopico, abbassamento crioscopico e pressione osmotica.

Cenni di cinetica chimica: velocità di reazione, energia di attivazione e cammini di reazione. Teoria dello stato attivato e catalisi. Equazione cinetica e ordine di reazione.

L'equilibrio chimico. Costanti di equilibrio in funzione della concentrazione, della pressione parziale e della frazione molare. Equilibri in fase gassosa. Metodo per calcolare la quantità di reagenti e prodotti all'equilibrio. Il principio di LeChatelier e gli effetti sull'equilibrio chimico di una variazione di concentrazione, di temperatura e di pressione. Equilibri eterogenei.

Le soluzioni acquose. Il processo di autoprotolisi dell’acqua, prodotto ionico e equilibri in soluzione acquosa. Teoria degli acidi e delle basi: definizione di Arrhenius, Brønsted e Lewis. Definizione di pH. Metodi per il calcolo del pH e della composizione di una soluzione di un acido e di una base. Soluzioni tampone e loro applicazione. Equilibri di idrolisi dei sali. Metodi per la determinazione della concentrazione  di più specie in una soluzione acquosa. Titolazioni acido-base e indicatori.

La solubilità dei sali e il prodotto di solubilità. Metodi per il calcolo della solubilità di un sale. Effetto dello ione comune. Effetto del pH sulla solubilità di un sale.

Secondo principio della termodinamica, ciclo di Carnot, entropia e energia libera di Gibbs. Criteri per determinare la spontaneità di una reazione.

Elettrochimica: celle galvaniche, l’elettrodo SHE, i potenziali standard di riduzione, l’equazione di Nernst.

Chimica descrittiva dei principali elementi dei gruppi principali: idrogeno, boro, carbonio, azoto, ossigeno, silicio, zolfo, fosforo, alluminio, metalli alcalini e alcalino-terrosi.

Cenni di chimica dei metalli di transizione e di chimica dei composti di coordinazione.

Le lezioni sono accompagnate da esercitazioni numeriche.