CHIMICA INORGANICA E LABORATORIO

Conoscenza e comprensione

Conoscenza dei principi fisici e dei concetti fondamentali della chimica degli elementi del blocco s-p in relazione alle loro proprietà elettroniche e strutturali. Conoscenza delle caratteristiche della struttura elettronica dell’atomo all’origine dei comportamenti periodici degli elementi dei gruppi principali, del legame chimico in composti inorganici semplici, della loro struttura e geometria, della loro reattività limitatamente agli elementi dei gruppi principali. 

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Saper utilizzare le leggi e i concetti chimici appresi per risolvere problemi teorici e pratici in maniera logica e deduttiva. Saper presentare i modelli e le teorie necessarie per razionalizzare la reattività dei composti degli elementi dei gruppi principali, analizzando e discutendo l'andamento periodico delle proprietà chimiche. Saper costruire un quadro concettuale che permetta di memorizzare/organizzare i fatti inerenti alla chimica degli elementi dei gruppi principali (limitatamente ai loro idruri, ossidi e alogenuri binari).

Capacità di giudizio

Particolare attenzione viene posta allo sviluppo di capacità di analisi critica dei fattori chiave dei processi chimici alla base della reattività dei sistemi inorganici, in particolare riconducendo i fenomeni macroscopici alla loro struttura ed alla natura del legame chimico.

Abilità comunicative

Sviluppare una capacità di espressione utilizzando una terminologia appropriata, sia in ambito orale sia scritto. Nelle esercitazioni sarà stimolata la discussione di gruppo e la capacità di giungere al risultato mediante un processo di sintesi dei contributi emersi nella discussione

Capacità di apprendimento

Viene stimolato l'uso di una svariata gamma di fonti per l'acquisizione dei contenuti proposti e per affrontare i problemi. 

Lezioni frontali ed esperienze di laboratorio. Qualora, per cause dovute allo svilupparsi della pandemia, l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Conoscenza degli aspetti basilari della Chimica Generale ed Inorganica, della Fisica e della Quantomeccanica.

Obbligatoria (almeno 70%)

• Struttura atomica, Numeri quantici e funzioni d’onda atomiche, Effetto di schermo, Proprietà generali degli elementi. Richiamo delle proprietà periodiche. Relazioni diagonali, energie di legame, stabilità degli stati di ossidazione.
• Aspetti della struttura e del legame nella chimica degli elementi dei gruppi principali. 
• Orbitali molecolari ed approssimazione LCAO. Orbitali molecolari di molecole diatomiche omonucleari e eteronucleari. Orbitali molecolari di molecole più grandi (CH₄, NH₃, H₂O)
• Acidi e basi. Generalità e richiami. Superacidi, acidi alogenidrici. Forza acida di ossoacidi. Ossidi ionici e covalenti: reazione con acqua. Entalpia di idratazione e acidità dei cationi idratati. Acidi e basi hard-soft (Teoria HSAB).
• Chimica redox degli elementi. Richiami di elettrochimica. Diagrammi di Latimer e diagrammi di Frost. Ossoanioni e ossoacidi degli elementi p e d. Preparazione di metalli per riduzione dei minerali (via elettrochimica e via chimica). Reazioni redox nella pratica comune.
• Stato solido. Proprietà dei solidi e loro classificazione generale. Solidi cristallini e reticoli cristallini. Solidi molecolari, covalenti e ionici. Strutture di composti ionici. Relazione fra raggi ionici e tipi di reticoli cristallini. Energia reticolare. Cicli termodinamici per la determinazione dell'energia reticolare e previsione della composizione. Carattere covalente di legami ionici e regole di Fajans. Solubilità dei sali inorganici
• Metalli. Legame metallico. 
• Non-Metalli. Caratteristiche generali. Formazione di catene (legami E-E). Allotropi.
• Andamenti periodici delle proprietà chimiche e fisiche, tipi di legame degli elementi dei gruppi s-p.
• Preparazione e usi degli elementi dei gruppi principali e dei loro idruri, ossidi, alogenuri binari e loro reattività 

• Peter Atkins et al. ‘Chimica Inorganica’, Zanichelli 
• G.L. Miessler- D.A. Tarr ‘Chimica Inorganica’ 
  
• F.A. Cotton, G. Wilkinson ‘Chimica Inorganica’, Casa Editrice Ambrosiana

Esame orale o elaborato scritto con argomenti a scelta del candidato. La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora  condizioni lo dovessero richiedere. 

La prova d’esame tende ad accertare il livello di conoscenza complessiva acquisita dal candidato, la sua capacità di affrontare criticamente gli argomenti studiati e di mettere in relazione le varie parti del programma. La prova orale consisterà in domande relative alle varie parti del programma per accertare il livello di conoscenza complessiva acquisita dal candidato.

Criteri per l’attribuzione del voto finale:
Alla formulazione del voto finale concorreranno in egual misura la padronanza mostrata nelle argomentazioni , la visione critica degli argomenti affrontati durante il corso e la capacità di mettere in correlazione le varie parti del programma.

Inizialmente l'esame prevede una domanda che verterà sulla chimica di un elemento del gruppo sp. Seguirà una domanda sulla struttura elettronica e sul legame chimico presente in una molecola semplice. Un’altra domanda potrà riguardare alcuni esempi pratici di sintesi degli elementi o loro separazione. Infine, l'ultima domanda riguarderà un aspetto generale trattato nel corso come 'stato solido', legame ionico, legame metallico, teoria HSAB.

Esempi specifici

1.      Descrivere il significato delle componenti radiali e angolari della funzione d’onda e le informazioni da esse derivabili relative agli orbitali 

2.      Quali sono le principali operazioni di simmetria e gli elementi di simmetria ad esse associati? Perché sono importanti per la costruzione degli orbitali molecolari (fare alcuni semplici esempi)?

3.      Descrivere le strutture dei solidi (ionici, covalenti e molecolari) utilizzando il modello delle sfere rigide e i principali tipi di celle elementari utilizzate per la descrizione delle strutture cristalline

Descrivere cosa sono le perovskiti e gli spinelli.

5.      Come si spiega la conducibilità dei solidi inorganici?

6.      Cosa è un semiconduttore?

L’     L' ammoniaca liquida è un solvente non acquoso. Descriverne le caratteristiche e le differenze rispetto all’acqua.

Che differenza c’è tra un diagramma di Latimer ed un diagramma di Frost. Che tipo di informazioni si possono desumere?

1.      Descrivere alcune tra le principali differenze tra la chimica del C e quella del Si e motivarle.

 Descrivere e commentare un’esperienza di laboratorio

 Chimismo e composti principali degli elementi del secondo gruppo