CHIMICA GENERALE ED INORGANICA E LABORATORIO

Anno accademico 2018/2019 - 1° anno
Docenti Crediti: 16
SSD: CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Organizzazione didattica: 400 ore d'impegno totale, 253 di studio individuale, 63 di lezione frontale, 84 di laboratorio
Semestre: 1° e 2°

Obiettivi formativi

  • modulo I

    Il corso è finalizzato all’apprendimento dei concetti di base di chimica generale, nonché di stechiometria, fondamentali per la corretta comprensione della chimica dei corsi successivi.

  • modulo II

    Lo scopo è quello di fornire le conoscenze di base di Chimica Inorganica, con particolare riferimento ai gruppi s-p e di integrare con alcuni argomenti specifici le nozioni di Chimica Generale ( Struttura dei solidi, equilibri di solubilità ed elettrochimica).

    L'obiettivo è quello di fornire agli studenti le conoscenze su elettrochimica e sistemi inorcanici e le competenze per applicare tali conoscenze in semplici casi pratici.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

  • modulo I

    Lezioni frontali; esercizi numerici alla lavagna; esercitazioni di laboratorio

  • modulo II

    Il modulo che è articolato in lezioni frontali (3 CFU), esercitazioni ed esperienze di laboratorio (3 CFU) fornisce agli studenti gli strumenti per cominciare a comprendere le ragioni del chimismo di alcuni semplici sistemi inorganici.


Prerequisiti richiesti

  • modulo I

    Sono richieste conoscenze di base di Matematica e Fisica

  • modulo II

    Sono richieste conoscenze di base di Matematica, Fisica e degli argomenti della Chimica Generale Modulo I


Frequenza lezioni

  • modulo I

    Obbligatoria con le deroghe stabilite dal regolamento didattico del CdS in Chimica Industriale

  • modulo II

    Obbligatoria con le deroghe stabilite dal regolamento didattico del CdS in Chimica Industriale


Contenuti del corso

  • modulo I

    1. La composizione della materia e le reazioni chimiche: concetti introduttivi - misure e grandezze, atomi ed elementi, massa atomica, il concetto di mole, composti chimici e nomenclatura, reazioni chimiche e loro bilanciamento, rapporti quantitativi nelle reazioni chimiche.

    2. La struttura atomica: i primi modelli atomici, lo spettro elettromagnetico, spettri atomici, teoria di Bohr, particelle ed onde, equazione d’onda per gli elettroni, numeri quantici ed orbitali, la configurazione elettronica degli elementi, proprietà periodiche e sistema periodico degli elementi.

    3. Il legame chimico: strutture di Lewis, legame ionico (cenni), legame covalente, teoria del legame di valenza e ibridazione degli orbitali, molecole poliatomiche e geometria molecolare, teoria degli orbitali molecolari per le molecole biatomiche, forze intermolecolari.

    4. La termochimica e cenni di termodinamica: varie forme dell’energia, I° principio della termodinamica, legge di Hess ed entalpie di reazione, spontaneità e disordine, entropia ed energia libera.

    5. Gli stati di aggregazione della materia:

    Lo stato gassoso: proprietà dei gas, leggi dei gas ideali, miscele gassose, gas reali.

    Lo stato liquido: pressione di vapore dei liquidi e temperatura di ebollizione.

    Cenni sullo stato solido.

    Passaggi di stato, diagramma di stato dell’acqua.

    6. Le soluzioni: concentrazione delle soluzioni, legge di Raoult, soluzioni liquido-liquido, soluzioni di soluti non volatili e proprietà colligative.

    7. Cenni di cinetica chimica: velocità di reazione, equazione cinetica, ordine di reazione, equazione di Arrhenius, meccanismi di reazione, catalisi.

    8. L’equilibrio chimico: reazioni di equilibrio, la costante di equilibrio, influenza della concentrazione, della pressione e della temperatura sugli equilibri chimici.

    9. Equilibri ionici in soluzione acquosa: elettroliti e grado di dissociazione, definizioni di acido e base, teoria di Bronsted, prodotto ionico dell’acqua, scala del pH, pH di acidi e basi forti, pH di acidi e basi deboli, acidi poliprotici (cenni), reazioni acido-base, soluzioni tampone.

    10. Laboratorio: Esperienze di laboratorio relative alla sintesi di alcuni ossidi metallici, cristallizzazione di sali, titolazioni acido-base.

  • modulo II

    Teoria (3 CFU)

    Elettrochimica

    · Generalità sulle celle elettrochimiche. Conduttori di I e II specie. Celle voltaiche. Semielementi galvanici. Elettrodo a idrogeno e potenziali normali. Serie Elettrochimica. Energia libera e lavoro elettrico. Legge di Nerst. Celle elettrolitiche. Predizione dei prodotti di elettrolisi e leggi di Faraday.

    Legame chimico e strutture dei solidi

    • Classificazione dei solidi in base alla tipologia di legame. Solidi ionici e covalenti. Il legame ionico: energia reticolare e costante di Madelung. Strutture dei solidi: solidi cristallini e amorfi. Struttura e proprietà dei metalli.

    Solubilità dei sali in acqua

    · Solubilità. Energetica del processo di dissoluzione. Sali poco solubili. Equilibri di solubilità e prodotto di solubilità.

    Chimica degli elementi del blocco s-p

    • Aspetti generali degli elementi e proprietà periodiche. Sistematica dei gruppi principali. Idrogeno e gruppi 1°-2° e 13°-18°. Caratteristiche generali degli elementi dei singoli gruppi. Abbondanza naturale. Reattività allo stato elementare. Principali metodi di preparazione. Composti con idrogeno, ossigeno ed alogeni. Sali e altri composti principali.

    Cenni sui metalli di transizione e sui composti di coordinazione

     

     

    Esercitazioni e Laboratorio (3 CFU)

    Esercitazioni in aula:

    - Calcolo della forza elettromotrice (f.e.m.) delle celle galvaniche. Applicazioni della legge di Nerst. Effetto del pH.

    -Applicazione delle Leggi di Faraday

    -Calcoli sulla solubilità di sali poco solubili. Effetto dello ione comune. Effetto del pH sulla solubilità.

     

    Esperienze in Laboratorio :

    • Preparazione della pila di Daniel e delle pile a concentrazione.

    • Elettrolisi dell’acqua ed applicazioni della legge di Faraday

    • Preparazione del KNO3 (salnitro)

    • Determinazione del prodotto di solubilità del CaSO4×2H2O

    • Riconoscimento e separazione degli ioni del 2° gruppo

    • Riconoscimento degli anioni CO32-, Cl-, Br- ed I-

    • Preparazione del complesso argento-ammoniaca e determinazione della costante di complessazione


Testi di riferimento

  • modulo I

    1. Slides delle lezioni disponibili sul sito: http://studium.unict.it/

    2. J. Kotz, P. M. Treichel, J. R. Townsend “Chimica”, EdiSES

    3. R. H. Petrucci, F. G. Herring, J. D. Madura, C. Bissonnette "General Chemistry: Principles and Modern Applications", 11th Edition, Pearson

    4. A cura di M. Speranza “Chimica Generale e Inorganica”, edi-ermes

    5. Michelin Lausarot P.; Vaglio G. A., “Fondamenti di Stechiometria”

  • modulo II

    •1. Slides delle lezioni disponibili sul sito: http://studium.unict.it/

    •2 Bertini, Luchinat, Mani «Chimica Inorganica» Ambrosiana

    •3. John Kotz, Paul M. Treichel, John R. Townsend “Chimica”, EdiSES

    •4. Petrucci, Harwood, Herring, “Chimica Generale”, Piccin

    •5. A cura di M. Speranza “Chimica Generale e Inorganica”, edi-ermes”


Programmazione del corso

modulo I
 ArgomentiRiferimenti testi
11. La composizione della materia e le reazioni chimiche Slides delle lezioni; Testi 2-5 
22. La struttura atomica Slides delle lezioni; Testi 2-4 
33. Il legame chimicoSlides delle lezioni; Testi 2-4 
44. La termochimica e cenni di termodinamica Slides delle lezioni; Testi 2-5 
55. Gli stati di aggregazione della materiaSlides delle lezioni; Testi 2-4 
66. Le soluzioniSlides delle lezioni; Testi 2-5 
77. Cenni di cinetica chimicaSlides delle lezioni; Testi 2-4 
88. L’equilibrio chimicoSlides delle lezioni; Testi 2-5 
99. Equilibri ionici in soluzione acquosaSlides delle lezioni; Testi 2-5 
1010. LaboratorioSlides delle lezioni 
modulo II
 ArgomentiRiferimenti testi
1testiElettrochimica: Celle galvanicheslides; testi 3-5 
2Semielementi galvanici e potenziali Standardslides; testi 3-5 
3Legge di Nerstslides; testi 3-5 
4Celle elettrolitiche. Legge di Faradayslides; testi 3-5 
5Strutture dei solidislides; testi 3-5 
6Equilibri di solubilitàslides; testi 3-5 
7Aspetti generali della chimica degli elementislides; testi 3-5 
8Idrogenoslides; testo 2 
9Elementi dei gruppi s-p: 1° e 2° e dal 13° al 18°slides; testo 2 
10Esperienze di laboratorioslides 

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

  • modulo I

    Prova scritta (sugli argomenti oggetto delle esercitazioni in aula) + colloquio orale

  • modulo II

    Prova scritta (problemi su argomenti di Chimica Generale: elettrochimica e equilibri di solibilità) + colloquio orale (su tutti gli argomenti del corso)


Esempi di domande e/o esercizi frequenti

  • modulo I

    Tutti gli i contenuti del corso.

  • modulo II

    Principi delle celle galvaniche

    Tipi di semielementi galvanici

    Significato dei potenziali standard

    Principi delle celle elettrochimiche

    Descrivere i fattori che influenzano la solubilità

    Descrivere le relazioni tra struttura dei solidi e solubilità

    Discutere il seguente gruppo :