Course Syllabus
Obiettivi
Il corso si propone di avviare gli studenti alla sperimentazione chimica di laboratorio mediante l'apprendimento della stechiometria e l'esecuzione di esperienze che siano complementari all'insegnamento di Chimica Generale. L’obiettivo è inoltre di fornire allo studente la conoscenza delle elementari norme di sicurezza da rispettare in un laboratorio chimico e di alcune basilari tecniche di sintesi e di analisi per via umida.
Conoscenze e capacità di comprensione
Al termine del corso lo studente:
- esegue operazioni fondamentali in un laboratorio di chimica generale e inorganica;
- conosce le tecniche dell’analisi volumetrica ed è in grado di determinare la composizione di una miscela o la concentrazione di una soluzione;
- esegue reazioni semplici di sintesi inorganica sulla base di una procedura nota nel rispetto delle norme di sicurezza;
- esegue separazioni e purificazioni mediante procedure standard.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate
Al termine del corso lo studente è in grado di:
- raccogliere dati scientifici attraverso l'uso di tecniche e metodologie base di tipo chimico.
- individuare i metodi più appropriati per effettuare operazioni base quali l’analisi volumetrica, la preparazione di soluzioni a titolo noto, la filtrazione, la purificazione di un composto etc.
Autonomia di giudizio
Al termine del corso lo studente è in grado di:
- individuare e calcolare le grandezze più appropriate ad un dato problema da affrontare;
- è capace di raccogliere i dati scientifici derivati dall'osservazione e dalla misurazione in laboratorio;
- è capace di riprodurre un esperimento e di valutare e quantificare il risultato mediante l’applicazione pratica della stechiometria.
Abilità comunicative
Mediante le relazioni scritte lo studente: i) acquisisce l’abilità di elaborare e presentare dati sperimentali in modo chiaro e sintetico, ii) sa descrivere e comunicare in termini semplici e critici argomenti di carattere generale.
Capacità
di apprendere:
Essere in
grado di applicare le conoscenze acquisite a contesti differenti da quelli
presentati durante il corso.
Contenuti sintetici
Il corso è articolato in una Parte Teorica comprendente il richiamo delle nozioni fondamentali di chimica e la spiegazione della teoria necessaria alla piena comprensione delle Esperienze che verranno svolte in laboratorio. Completerà la preparazione dello studente l’esecuzione parallela di esperienze pratiche atte ad insegnare le principali tecniche di laboratorio, che verranno eseguite dagli studenti singolarmente o in gruppo.
Programma esteso
Parte Teorica: Elementi, atomi e ioni, Massa atomica, Sistema periodico, Numero di ossidazione. Molecole, Massa molecolare, Mole, Formule minime e Formule molecolari, Composizione percentuale dei composti. Bilanciamento delle equazioni chimiche. Concentrazione delle soluzioni, Miscelazione e diluizione delle soluzioni, Analisi volumetrica. Introduzione all’equilibrio chimico. Costante di equilibrio. Equilibri di dissociazione e di formazione. Acidi e basi, Prodotto ionico dell’acqua, pH e pOH, Acidi e basi forti, Acidi e basi deboli. Il pH nelle soluzioni saline (Equilibri di idrolisi). Soluzioni tampone. Equilibri di solubilità, Solubilità in funzione del pH.
Esperienze di laboratorio (in presenza o in videoconferenza sincrona): Agente limitante, Sintesi e reattività di composti inorganici (perborato e allume), prodotto di solubilità, introduzione all’analisi volumetrica (titolazioni acido-base, fosfato di bario, titolazioni redox), reazioni di precipitazione/separazione e identificazione (analisi qualitativa) di cationi.
Prerequisiti
Sono richieste le conoscenze di base del calcolo numerico e algebrico, uso di logaritmi ed esponenziali, sistema di misura e unità SI, numeri decimali e in formato scientifico.
Tutti gli studenti devono completare il corso di sicurezza obbligatorio per partecipare al corso.Modalità didattica
Il Laboratorio di Chimica Generale prevede esperienze di laboratorio in modalità mista: in presenza e lezioni video registrate asincrone/sincrone con eventuali eventi in videoconferenza sincrona.
La frequenza del laboratorio è obbligatoria.
Si segnala che la modalità di svolgimento del corso potrà variare a seguito dell'evoluzione della situazione sanitaria.
Materiale didattico
Dispense fornite dai docenti sulla piattaforma e-learning.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre.
Modalità di verifica del profitto e valutazione
La valutazione dell'attività del laboratorio concorre al voto finale unico di tutto il corso di Chimica Generale e Inorganica.
La valutazione, relativa all'attività del laboratorio, comprende: la frequenza del laboratorio (80% del corso), la valutazione delle relazioni di laboratorio per ogni esperienza, comprendente grafica e risultati numerici, con votazione da 0 a 5. La valutazione delle relazioni si baserà sulla correttezza e accuratezza dell'elaborato , e sulla chiarezza espositiva.
Il voto finale del corso corrisponde ad una somma ponderata dei risultati.
Orario di ricevimento
Su appuntamento.
Aims
The course allows students to gain familiarity with laboratory techniques and apparatus, and to apply their knowledge of concepts from General Chemistry course in an actual laboratory situation. The course will also give the basic principles and procedures of laboratory safety.
Knowledge and understanding
At the end of the course the student is able :
- is able to perform the fundamentals in the inorganic chemistry laboratory;
- knows the techniques of volumetric analysis and is able to determine the composition of a mixture or the concentration of a solution;
- performs simple inorganic synthesis by applying the reported procedure, in compliance with safety standards;
- performs separations and purifications by using standard procedures.
Applying knowledge and understanding
At the end of the course the student is able:
- to collect scientific data through the use of fundamental chemical techniques and methodologies;
- to identify the most appropriate methods to carry out the basic experimental operations such as volumetric analysis, preparation of solutions, filtration, purification etc.
Making judgements
At the end of the course the student is able:
- to identify and calculate the most appropriate chemical quantities in order to address the proposed problem;
- is able to collect scientific data related to the observation and measurement in the laboratory;
- is able to reproduce the experiments and to evaluate and quantify the results by applying stoichiometry.
Communication skills
By writing the scientific reports, the student is able: i) to develop and discuss the experimental data in clear and concise way, ii) to describe and communicate the general topics in simple and critical way.
Learning skills
To be able to apply the acquired knowledge to contexts different from those presented during the course.
Contents
The course is designed in order to recall the basic principles of general chemistry necessary for the understanding of the lab experiments. These practical experiments will be devoted to the learning of the main chemistry lab techniques and will be performed by the student individually or in small groups.
Detailed program
Stoichiometry: Elements, atoms, ions, atomic mass, Periodic system, oxidation number. Molecules, Molecular Mass, Moles, Empirical Formulas and Molecular Formulas, Percent composition of compounds. Balance of chemical equations. Concentration of a solution, Mixing and dilution, Volumetric Analysis, Equilibrium and equilibrium constant. Dissociation and formation equilibria. Acid and bases, Ionic product of water, pH and pOH, strong and weak acid and bases. pH of the saline solutions. Buffer solutions. Solubility and solubility equilibria, solubility and pH.
Laboratory experiments (in presence or in synchronous videoconference): Limiting agent, Synthesis and reactivity of inorganic compounds, solubility , introduction to volumetric analysis (acid-base titrations, barium phosphate, redox titrations), precipitation / separation and identification of cations (qualitative analysis).
Prerequisites
Algebraic
calculations, SI units, knowledge of logarithmic and exponential
functions, numbers in decimal and scientific notation, are required. All
students must complete mandatory safety training to participate in the course.
Teaching form
The Laboratory of General Chemistry provides laboratory experiences in a mixed form: both in presence and online with synchronous videoconference.
The attendance of the Laboratory is compulsory.
It should be noted that the teaching form of the present course could vary on the basis of the evolution of the health situation.
Textbook and teaching resource
Lab manual to be downloaded from e-learning.
Semester
First semester.
Assessment method
The evaluation of the Lab activity concur to assess the unique mark of the complete course.
The assessment, regarding the Lab activity, is composed by two aspects: the attendance to the Lab (80% of the course), a final report including graphics, numerical results and comments (either in printed format or uploaded in the E-learning page).
The final grade corresponds to a weighted sum of the results.
Office hours
Any time, to be fixed by e-mail.