Corso di laurea in Chimica e Tecnologie Chimiche

In particolare, l’insegnamento si propone di fornire agli studenti e alle studentesse:

• una introduzione al linguaggio e alla metodologia scientifica con particolare attenzione ai fenomeni chimici, al loro ruolo nella comprensione di sistemi complessi e agli aspetti applicativi;
• gli strumenti per orientarsi agevolmente tra i concetti di base inerenti la struttura atomica e molecolare, il legame chimico e le leggi che regolano le reazioni chimiche;
• gli elementi necessari per intuire le proprietà chimiche non tanto dei singoli elementi del sistema periodico quanto di quegli elementi caratterizzati da analoga configurazione elettronica (gruppi della Tavola Periodica);
• gli strumenti per comprendere gli stati della materia, le principali trasformazioni chimiche e fisiche che la coinvolgono con particolare attenzione ai fenomeni legati all'equilibrio chimico.

L'insegnamento si propone inoltre di introdurre gli/le studenti/studentesse alla pratica di laboratorio, consentendo loro di apprendere le modalità per il corretto svolgimento delle operazioni più comuni (manipolazione dei reagenti chimici, preparazione di soluzioni, cristallizzazione, filtrazione, ecc.), e di proporre un approccio concreto ai concetti appresi nella parte teorica dell'insegnamento.

In particolare:

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE Acquisizione di competenze teoriche e operative relative alla chimica di base e alla pratica di laboratorio.

CAPACITA' DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE Acquisizione della capacità di applicare le conoscenze teoriche relative alla chimica di base alla risoluzione di esercizi e di problemi, e di applicare la pratica di laboratorio all’osservazione concreta dei concetti teorici appresi.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO Acquisizione di consapevole autonomia di giudizio con riferimento a valutazione e interpretazione di dati da misure sperimentali.

ABILITÀ COMUNICATIVE Acquisizione di competenze e strumenti per la comunicazione nella forma scritta e orale, in lingua italiana, unitamente all'utilizzo di linguaggi grafici e formali propri della chimica.

CAPACITA' DI APPRENDIMENTO Acquisizione di capacità autonome di apprendimento e di autovalutazione della propria preparazione, atte ad intraprendere gli studi successivi con un alto grado di autonomia.

1) Fondamenti di Chimica. Sostanze elementari e composte. Allotropi. Stati di aggregazione della materia. Miscugli (omogenei ed eterogenei).Nozioni di base e definizioni sugli atomi: particelle costitutive e loro caratteristiche fisiche, numero atomico, numero di massa. Massa atomica e unità corrispondente. Isotopi. Il concetto di mole e la costante di Avogadro. Massa molecolare e massa molare. Formula minima, formula molecolare, formula di struttura. Isomeria strutturale.

2) Elementi di struttura dell’atomo. Particelle fondamentali. Modello nucleare degli atomi. Il Nucleo: stabilità dei nuclei. DecadimentOnde elettromagnetiche. Effetto fotoelettrico. Spettroscopia atomica. Atomo di Bohr. Dualismo onda particella. L’atomo ondulatorio. Funzione d’onda e densità di probabilità (y e y²). Orbitali atomici e numeri quantici. Atomi polielettronici. Configurazioni elettroniche degli atomi e modello a gusci. Periodicità delle proprietà chimiche e tavola periodica. Comportamento metallico e non metallico. Periodicità delle proprietà atomiche (dimensioni, energia di ionizzazione).
3) Legame chimico. Scambio di elettroni e legame ionico. Legame covalente. Elettronegatività e polarità dei legami. L’approccio di Lewis. Geometrie molecolari e teoria della minima repulsione (VSEPR). Teoria del legame di valenza. Legami semplici e multipli. Legami s e p. Ibridazione e orbitali ibridi. Orbitali ibridi e geometrie molecolari. Cenni alla teoria dell’orbitale molecolare. Legame metallico. Legame chimico e composti binari (ionicità vs. covalenza vs. stato metallico). Proprietà chimiche fondamentali degli elementi principali. Forze intermolecolari.
4) Stati di aggregazione della materia. Lo stato gassoso. Modello cinetico e cenni alla teoria cinetica dei gas. Lo stato solido. Reticoli cristallini e celle elementari. Solidi e legame chimico. Lo stato liquido: proprietà dipendenti dalle forze intermolecolari. Equilibri tra le fasi. Passaggi di stato (punto di congelamento e punto di ebollizione). Diagrammi di stato ad una componente. Sospensioni, colloidi, micelle. Soluzioni. Princìpi che regolano la solubilità (solventi polari e apolari). Tensione di vapore delle soluzioni. Legge di Raoult. Proprietà colligative delle soluzioni.
5) Spontaneità delle reazioni chimiche. Entalpia libera ed equilibrio dinamico. Legge di azione di massa e costante di equilibrio. Principio di Le Chatelier. Equilibrio in sistemi eterogenei. Equilibri in soluzioni acquose. Proprietà degli acidi e delle basi. Teoria acido-base secondo Arrhenius, Bronsted-Lowry e Lewis. Scala del pH. Equilibrio di autoprotolisi dell' acqua. Acidi e basi forti. Acidi e basi deboli. Acidi poliprotici. Sostanze anfiprotiche. Proprietà acido-base dei sali: equilibri di idrolisi. Soluzioni tampone. Prodotto di solubilità e effetto dello ione comune.
6) Elettrochimica - Conducibità elettrica. Celle galvaniche. Potenziali di riduzione standard. Elettrodo di riferimento. Equazione di Nernst. Pile a concentrazione. Relazione tra E° e K_eq. Elettrolisi. Elettrolisi di sali fusi e di soluzioni acquose. Leggi di Faraday.
7) Cinetica chimica. Velocità di reazione. Ordine di reazione. Reazioni del I ordine: dipendenza della concentrazione dal tempo. Tempo di dimezzamento e correlazione tra tempo di dimezzamento e k cinetica. Datazione con isotopo ¹⁴C. Legge di Arrhenius.
8) Chimica Inorganica Descrittiva – Chimica dei principali gruppi della Tavola periodica.

- Stechiometria (24 ore)

Esercitazioni di stechiometria inerenti gli argomenti affrontati durante le lezioni frontali:

- Mole, formule minime e molecolari, % in peso, bilanciamento di reazioni non redox, reagente limitante, resa di reazione;
- Bilanciamento reazioni redox;
- Leggi dei gas;
- Concentrazione e composizione delle soluzioni;
- Equilibri in fase gassosa – Kc e Kp;
- Equilibri in soluzione: equilibri acido/base, idrolisi e tamponi, Equilibri di solubilità;
- Elettrochimica.

- Laboratorio (32 ore)

Svolgimento di esperienze pratiche in laboratorio sui seguenti argomenti: equilibri acido/base, soluzioni tampone, idrolisi; equilibri di solubilità (effetto del pH e dello ione comune); reazioni di ossidoriduzione; sintesi e reattività di sali inorganici.

- Lezioni frontali di teoria non obbligatorie

- Lezioni frontali di stechiometria non obbligatorie

- laboratorio obbligatorio in presenza

Tutto il materiale didattico (teoria, stechiometria, laboratorio e tutoraggio) assieme a ulteriore materiale video sarà pubblicato su Moodle

L'orario delle lezioni è quello riportato sul sito.

L'esame (scritto e orale) si svolgerà in presenza, salvo aggiornamenti sui provvedimenti adottati da UniTo reperibili sul portale di Ateneo alla voce "Disposizioni per chi studia e lavora in UniTo"

In caso di attivazione dell'esame on line è necessario essere muniti di webcam funzionante secondo le indicazioni Rettorali disponibili nella intranet di Ateneo (modalità WEBEX). Le modalità dell'esame scritto svolto on line sono le stesse di quello in presenza.