Syllabus del corso
Obiettivi
L'insegnamento di Chimica Generale fornisce le basi della chimica generale e inorganica. In particolare, il corso si propone di fornire agli studenti:
• una introduzione al linguaggio e alla metodologia scientifica con particolare riguardo ai fenomeni chimici
• una conoscenza approfondita del comportamento delle soluzioni acquose e degli equilibri chimici in soluzione allo scopo di acquisire le basi necessarie per affrontare lo studio dei sistemi biologici.
1. Conoscenza e capacità di comprensione
Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà conoscere le basi di chimica generale fondamentali per la comprensione della chimica dei sistemi viventi.
2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà essere in grado di applicare le conoscenze acquisite al punto 1 alle materie che studierà nel secondo semestre e negli anni successivi (chimica organica, biochimica, biologia molecolare)
3. Autonomia di giudizio
Lo studente dovrà essere in grado di elaborare quanto appreso nel corso di chimica generale e saper interpretare e discutere criticamente gli aspetti chimici di base riguardanti i sistemi biologici.
4. Abilità comunicative
Alla fine dell'insegnamento lo studente saprà esprimersi in modo appropriato nella descrizione delle basi di chimica generale, con proprietà di linguaggio e sicurezza di esposizione.
5. Capacità di apprendimento
Alla fine dell'insegnamento lo studente avrà le competenze necessarie per affrontare in autonomia gli studi successivi che richiedano basi di chimica generale e saprà applicare le conoscenze acquisite con quanto verrà appreso in insegnamenti che abbiano come prerequisiti la conoscenza delle basi della chimica generale.
Contenuti sintetici
1. struttura della materia
2. stati di aggregazione della materia
3. controllo delle reazioni chimiche
4. chimica delle soluzioni acquose
5. elettrochimica
Programma esteso
Struttura della materia
· Struttura dell'atomo. Le particelle subatomiche. La radiazione elettromagnetica e lo spettro atomico. Atomo di Bohr. Descrizione quantomeccanica dell'atomo e funzioni d'onda.
· Configurazione dell'atomo. Numeri quantici e orbitali. Principio di Pauli e regola di Hund. Conformazione elettronica degli elementi e tavola periodica. Proprietà periodiche: grandezza degli atomi e degli ioni, energia di ionizzazione e affinità elettronica.
· Legame chimico e struttura molecolare. Distribuzione degli elettroni. Legame ionico e covalente. Simboli e struttura di Lewis. Regola dell'ottetto. Risonanza. Elettronegatività. Momento dipolare e polarità delle molecole. Forma delle molecole (teoria VSEPR). Teoria del legame di valenza. Orbitali ibridi. Legami e . Legami multipli. Alcune strutture di molecole inorganiche e organiche. Teoria degli orbitali molecolari. Forze intermolecolari deboli. Legame idrogeno.
stati di aggregazione della materia
· Gas. Proprietà dei gas. Leggi dei gas ideali. Equazioni di stato dei gas ideali. Miscele di gas e pressioni parziali. Teoria cinetica dei gas. Effusione e diffusione. Gas non ideali ed equazione di van der Waals.
· Liquidi. Transizione di stato ed equilibri di fase. Tensione di vapore. Tensione superficiale. Viscosità. Diagrammi di stato dell'acqua e dell'anidride carbonica. Proprietà dell'acqua.
· Solidi. Solidi ionici, covalenti, molecolari e metallici. Reticoli cristallini.
· Soluzioni. Tipi di soluzioni. Processo di dissoluzione. Unità di concentrazione. Legge di Raoult. Proprietà colligative. Osmosi. Solubilità. Colloidi e dispersioni colloidali.
controllo delle reazioni chimiche
· Cinetica chimica. Velocità di una reazione chimica. Relazione tra concentrazione e tempo. Relazione tra velocità e temperatura. Meccanismo di reazione. Energia di attivazione. Catalisi.
· Termodinamica chimica. Concetti generali. Prima legge della termodinamica. Variazioni entalpiche e spontaneità. Entropia e spontaneità. Seconda legge e terza legge della termodinamica. Energia libera di Gibbs criteri di spontaneità. La costante di equilibrio.
· Equilibrio chimico. Legge d'azione di massa. Costante di equilibrio. Quoziente di reazione. Equilibri omogenei ed eterogenei. Grado di dissociazione. Principio di Le Chatelier.
chimica delle soluzioni acquose
· Chimica degli acidi e delle basi
o Prodotto ionico dell'acqua, pH, pOH e pKw. Elettroliti forti e deboli. Acidi e basi secondo Arrhenius e Brönsted-Lowry. Coppie coniugate di acido-base. Forza degli acidi e basi. Soluzioni acquose di acidi e basi forti e deboli. Grado di ionizzazione. Acidi poliprotici. Effetto ione a comune. Acidi e basi secondo Lewis. Legami covalenti dativi e ioni complessi. Reazioni tra acidi e basi. Idrolisi di sali. Soluzioni tampone. Titolazioni acido-base. Stechiometria nelle titolazioni.
o Cenni di chimica di coordinazione
o Reazioni di ossido-riduzione. Numeri di ossidazione. Bilanciamento delle equazioni. Reazioni redox in laboratorio. Titolazioni redox.
elettrochimica
· Celle elettrochimiche e celle elettrolitiche. Potenziali standard di riduzione. Forza elettromotrice di una pila. Energia libera e f.e.m. Celle voltaiche in condizione non standard: equazione di Nernst. F.e.m. e costante di equilibrio.
Prerequisiti
Matematica e fisica elementari
Modalità didattica
Lezioni frontali
Nel periodo di emergenza Covid-19 le lezioni si svolgeranno in modalità mista: parziale presenza e lezioni videoregistrate asincrone.
Materiale didattico
Chimica - J.C.Kotz, P-Treichel Jr. – EdiSES
- Materiale didattico utilizzato a lezione e reperibile sulla pagina Moodle dell’insegnamento
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Esame scritto dove lo studente deve risolvere esercizi di stechiometria e rispondere ad una o più domande riguardanti la teoria.
Esame orale dove vengono discussi dal punto di vista concettuale gli argomenti trattati nel corso
Orario di ricevimento
Lunedì 15:30-17:30
Aims
• Introduction to chemistry (language and methodologies)
• Knowledge of the basic chemical principles important to study biological processes
In particular, the course of General Chemistry will give the students the basis of chemistry, focussed on biological systems.
1. Knowledge and understanding
The student will gain knowledge of the chemical principles at the basis of general chemistry useful for the comprehension of biological systems.
2. Applying knowledge and understanding
The student will be able to apply the knowledge acquired under 1. to the subsequent subjects, especially organic chemistry and biochemistry.
3. Making judgements
The student will be able to process the acquired knowledge in general chemistry towards its application to the interpretation of basic chemical issues in living systems.
4. Communication skills
Use of an appropriate scientific/chemical vocabulary and ability in oral reports
5. Learning skills
Skills in reading and understanding the subsequent studies needing a solid generalchemistry basis, skills in the application of general chemistry knowledge to other subjects requiring basic chemistry prerequisites.
Contents
Structure of matter
Aggregation states of matter
Control of chemical reactions
Chemistry of water solutions
Electrochemistry
Detailed program
Structure of matter
· Atomic structure and description of subatomic particles.
· Electronic configurations of atoms and periodic properties.
· Chemical bonds. Lewis structures. VSEPR theory. Atomic and molecular orbitals.
Aggregation states of matter
· Gases
· Liquids
· Solids
· Solutions
Reaction rates
· Rate of reactions and factors affecting rate of reactions. Catalysis.
· Thermodynamics.
· Chemical equilibria.
Chemistry of water solutions
· Acids and bases
· pH, pOH e pKw. Calculations of pH in different water solution.
· Coordination chemistry
· Redox reactions
Electrochemistry
· Electrochemical cells. Nerst equation.
Prerequisites
Elementary Mathematics and Physics
Teaching form
Frontal Lessons alternated with exercises on the subjects carried out.
Textbook and teaching resource
- Chimica - J.C.Kotz, P-Treichel Jr. - EdiSES
- Slides can be found at the Moodle webpage related to the teaching module
Semester
First semester
Assessment method
Written examination where the student has to solve some numerical problems about stoichiometry and answer one or more theoretical question.
Oral examination where topics are discussed from a theoretical standpoint.
Office hours
Monday 15:30-17:30
Staff
-
Luca De Gioia