Course Syllabus
Obiettivi
Obiettivi
Acquisizione delle conoscenze chimiche di base sui processi e sui meccanismi che regolano la composizione chimica di un corpo idrico.
Lo studente, inoltre, acquisisce conoscenza dei parametri chimici utili per valutare la qualità dell'acqua
Conoscenze e capacità di comprensione
Al termine del corso lo studente conosce:
Le principali reazioni chimiche nel comparto acqua: le reazioni acido-base, le reazioni di ossidoriduzione, le reazioni di precipitazione/diossoluzione dei sali, applicate sia a sistemi chiusi che aperti
I processi di potabilizzazione di un'acqua.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate
Al termine del corso lo studente è in grado di:
Calcolare la composizione chimica di un'acqua in funzione del pH sia in un sistema aperto che in un sistema chiuso
Calcolare l'alcalinità totale di un'acqua
Calcolare il potenziale e l'attività elettronica di un'acqua
Autonomia di giudizio
Al termine del corso lo studente è in grado di:
Individuare le principali specie chimiche di un'acqua sia in sistemi aperti che chiusi
Individuare i processi per la potabilizzazione delle acque.
Abilità comunicative
Saper esporre in modo chiaro e sintetico e con proprietà di linguaggio, le reazioni chimiche e le relazioni quantitative tra le diverse speci chimiche presenti in un'acqua.
Capacità di apprendere
Saper applicare le conoscenze acquisite della chimica delle acque alle diverse tipologie di acque sotterranee e superficiali. Comprendere gli argomenti presenti nella letteratura scientifica della chimica delle acque sia passate che presente.
Contenuti sintetici
Conoscenza degli equilibri chimici in soluzione acquosa.
Applicazioni per la caratterizzazione della qualità di un’acqua e il trattamento potabilizzazione delle acque.
Programma esteso
pH e capacità tampone di un΄acqua; sistema CO₂,HCO₃⁻, CO₃²⁻;
Acidità e Alcalinità di un corpo d'acqua;
Speciazione degli ioni metallici in soluzione acquosa;
Reazioni redox; condizioni redox in soluzione acquosa; potenziali di riduzione; equazione di Nerst; principali componenti di un΄acqua in funzione delle condizioni redox.
Prodotto di solubilità; effetto dello ione comune; solubilità degli idrossidi; solubilità dei carbonati; diagrammi solubilità-pH; controllo della solubilità;
Caratterizzazione qualità delle acque;
Processi di potabilizzazione delle acque.
Prerequisiti
Nozioni di base di chimica generale ed organica.
Modalità didattica
Lezioni 5 cfu, Esercitazioni 1 cfu, 50 ore.
L’insegnamento prevede
- 20 lezioni da 2 ore svolte in modalità erogativa in presenza (5 cfu) mediante presentazione di slide e argomenti svolti.
- 5 esercitazioni da 2 ore, svolte in didattica interattiva in presenza (1 cfu) con soluzioni di problemi. Il metodo di insegnamento sviluppa gli argomenti mediante una cronologia temporale storica.
Materiale didattico
Il materiale didattico dell’insegnamento è disponibile sulla piattaforma e-learning: Libri suggeriti:
W. Stumm, J. J. Morgan Aquatic Chemistry, Wiley, 1996
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Esame orale
Voto 18-30/30
L'esame consiste nella valutazione delle conoscenze acquisite dallo studente nell'ambito della chimica delle acqua, con particolare attenzione ai grafici logC-pH, all'alcalinità, dissoluzione sale e reazioni Ox-Red.
Nella prova orale lo studente verrà valutato sulla base dei seguenti criteri: 1) conoscenza e capacità di comprensione ; 2) collegamento dei diversi concetti; 3) autonomia di ragionamento;
Descrittori di valutazione:
Voto < 18
Conoscenza e capacità di comprensione: lo studente identifica solo parzialmente le caratteristiche dei concetti e identifica solo pochi e insufficienti elementi rilevanti in un fenomeno
Collegamento dei diversi concetti: I collegamenti tra i concetti sono frammentati e insufficientemente supportati da conoscenze teoriche e prive di struttura logica
Autonomia di ragionamento: Autonomia nel ricostruire il proprio percorso di apprendimento e sviluppo professionale mancante.
Voto 18–22
Conoscenza e capacità di comprensione: lo studente riconosce e spiega un sufficiente numero di caratteristiche concettuali. I riferimenti teorici sono presenti ma non sempre rigorosi.
Collegamento dei diversi concetti: I collegamenti tra i concetti sono sufficienti ma ne fornisce una spiegazione parziale, con una struttura logica presente. Lo studente costruisce un’argomentazione di base, con una struttura minima e con imprecisioni.
Autonomia di ragionamento: Autonomia solo di base nel ricostruire il proprio percorso di apprendimento e sviluppo professionale.
Voto 23–27
Conoscenza e capacità di comprensione: lo studente riconosce e spiega un elevato numero di caratteristiche concettuali. I riferimenti teorici sono presenti e ben organizzati dimostrando buona padronanza del linguaggio e una solida struttura logico-argomentativa
Collegamento dei diversi concetti: I collegamenti tra i concetti sono buoni con una spiegazione completa e buona struttura logica. Lo studente costruisce un’argomentazione evidenziando relazioni significative tra le varie fasi di sviluppo
Autonomia di ragionamento: Buona autonomia nel ricostruire il proprio percorso di apprendimento professionale e buona capacità di riflessione critica
Voto 28–30
Conoscenza e capacità di comprensione: lo studente ha piena padronanza delle caratteristiche concettuali. I riferimenti teorici sono ben organizzati e dimostra una ottima padronanza del linguaggio.
Collegamento dei diversi concetti: I collegamenti concettuali sono ottimi fornendo spiegazioni esaustive. Lo studente costruisce un’argomentazione evidenziando relazioni significative tra le varie fasi di sviluppo e una ottima struttura logico-argomentativa
Autonomia di ragionamento: Ottima autonomia nel ricostruire il proprio percorso di apprendimento professionale e una capacità avanzata di autoriflessione.
Orario di ricevimento
Il prof. Ezio Giovanni Bolzacchini riceve gli studenti previo appuntamento per mail:
ezio.bolzacchini@unimib.it
Sustainable Development Goals
Aims
Aims
Study of the processes that regulate the chemical composition of a water body.
The student acquires knowledge of the chemical parameters useful for assessing water quality.
Knowledge and understanding
At the end of the course the student knows:
The main chemical reactions in the water: the hydrolysis reactions, the ox-red reactions, the precipitation reactions of the salts applied to closed and open systems.
Water purification processes.
Applied knowledge and understanding
At the end of the course the student is able to:
Calculate the chemical composition of a water as a function of pH in an open and closed system
Calculate the total alkalinity of a water
Calculate the electronic activity of a water
Autonomy of judgment
At the end of the course the student is able to:
Identify the main chemical species of water in open and closed systems
Identify water purification processes.
Communication skills
Exposing, in a clear and concise manner, the main chemical reactions in the water compartment.
Learning skills
Apply the acquired knowledge of water chemistry to the different types of water. Understanding the topics of environmental chemistry in past and present scientific literature.
Contents
The overall aim of the AQUATIC CHEMISTRY course is to provide an understanding of equilibria in aqueous solution. Applications for the water quality characterization and water treatments.
Detailed program
pH and buffer intensity, CO₂,HCO₃⁻, CO₃²⁻ equilibria in natural waters;
Acidity and alkalinity of water:
Metal ions speciation;
Redox reactions, redox conditions in aqueous solution;
redox potentials; standard redox potentials and Nerst equation; water composition as a function of the redox potential;
Solubility product; common ion effect; solubility of metal hydroxides; solubility of carbonates; solubility-pH diagrams; the control of alkalinity and metal ion concentration;
Water quality characterization; chemical processes in water treatments.
Prerequisites
Fundamentals of general and organic chemistry.
Teaching form
Lessons, 5 credit, esercitations 1 credits, 50 hours
The course includes:
- 20 two-hour lectures, in person, with delivered didactics both (5 credits) by presenting slides and topics
- 5 two-hour practical classes, in person, with interactive teaching both (1 credits) for solving problems.
The teaching method develops the topics through a historical time.
Textbook and teaching resource
Teaching material can be available on the e-learning platform.
Suggested reading:W. Stumm, J. J. Morgan Aquatic Chemistry, Wiley, 1996
Semester
Second semester
Assessment method
Oral examination
Mark range 18-30/30
The exam consists in the assessment of the knowledge acquired by the student in the field of water chemistry, with particular attention to logC-pH charts, alkalinity, salt dissolution and Ox-Red reactions.
In the oral examination the student will be assessed on the basis of the following criteria: 1) knowledge and understanding; 2) connection of the different concepts; 3) reasoning autonomy.
Assessment Descriptors
Grade < 18
Knowledge and understanding:
The student identifies only some of the characteristics of the concepts and recognizes only a few relevant elements of a phenomenon, in an insufficient manner.
Ability to connect different concepts:
Connections among concepts are fragmented and insufficiently supported by theoretical knowledge, lacking a coherent logical structure.
Independent reasoning:
The student shows no autonomy in reconstructing their own learning process and professional development.
Grade 18–22
Knowledge and understanding:
The student recognizes and explains a sufficient number of conceptual features. Theoretical references are present, although not always rigorous.
Ability to connect different concepts:
Connections among concepts are adequate, but explanations are only partial, despite the presence of a logical structure. The student develops a basic argument with minimal organization and some inaccuracies.
Independent reasoning:
The student demonstrates only a basic level of autonomy in reconstructing their learning process and professional development.
Grade 23–27
Knowledge and understanding:
The student recognizes and explains a high number of conceptual features. Theoretical references are present and well organized, demonstrating good command of the subject-specific language and a solid logical and argumentative structure.
Ability to connect different concepts:
Connections among concepts are good, supported by complete explanations and a sound logical structure. The student develops an argument that highlights meaningful relationships among the various stages of development.
Independent reasoning:
The student demonstrates good autonomy in reconstructing their professional learning pathway and good critical reflection skills.
Grade 28–30
Knowledge and understanding:
The student demonstrates full mastery of the conceptual features. Theoretical references are well organized, and the student shows excellent command of the subject-specific language.
Ability to connect different concepts:
Conceptual connections are excellent and supported by comprehensive explanations. The student develops an argument that highlights meaningful relationships among the various stages of development and demonstrates an excellent logical and argumentative structure.
Independent reasoning:
The student demonstrates excellent autonomy in reconstructing their professional learning pathway and advanced self-reflection skills.
Office hours
The professor. Ezio Giovanni Bolzacchini receives the students by appointment by email:
ezio.bolzacchini@unimib.it
Sustainable Development Goals
Staff
-
Ezio Giovanni Bolzacchini
