CHIMICA GENERALE ED INORGANICA II E LABORATORIO M - Z

L'insegnamento ha lo scopo sia di completare gli argomenti affrontati nella Chimica Generale ed Inorganica I, ma anche di sviluppare nuovi concetti quali equilibri ionici in soluzione acquosa, elettrochimica e cenni di chimica Inorganica che serviranno come bagaglio culturale per affrontare gli insegnamenti successivi. Questo secondo insegnamento di Chimice Generale ed Inorganica fornirà allo studente gli strumenti per consolidare le conoscenze della chimica generale, infatti affrontando il chimismo degli elementi dei primi tre periodi della tavola periodica riuscirà ad applicare tutte le conoscenze di chimica fino ad ora imparate: configurazione elettronica, reattività chimica, numeri di ossidazione, carattere metallico, tipologia di legami formati.

Il corso grazie all'approfondimento dei processi chimici in soluzione acquosa quali dissocizione di sali poco solubili, solubilità, pH di soluzioni di acid e basi sia forti che deboli, soluzioni tampone ed elettrochimica fornirà allo studente un’idea del ruolo della chimica nella società e nella vita di tutti i giorni.

Saranno svolte esercitazioni in laboratorio per rafforzare i concetti affrontati in aula e per far conoscere allo studente in modo pratico un laboratorio chimico. Lo studente imparerà a organizzare e svolgere un esperimento chimico e ad utilizzare la vetreria e alcuni semplici strumenti di laboratorio tipo pHmetro, tester.

Al termine del corso lo studente avrà acquisito e maturato le competenze indispensabili per affrontare e risolvere quesiti relativi a calcoli quantitativi in reazioni di equilibrio, determinare il pH di soluzioni di acidi e basi forti e deboli, di soluzioni saline e di tamponi, determinare la solubilità di sali poco solubili, calcolare le quantità di elementi depositati agli elettrodi dopo elettrolisi di sali fusi o di soluzioni, determinare il senso di una reazione in base ai potenziali di riduzione standard sia in condizioni standard che non standard.

Finalità del corso e quella di far acquisire quella capacita di ragionamento necessaria per affrontare lo studio di fenomeni chimici con metodi analitici e numerici (applying knowledge and understanding).

Obiettivi formativi specifici:

Comprendere gli equilibri in soluzione acquosa in merito alle proprietà di acidi e basi sia forti che deboli, ed alla solubilità dei sali. Conoscere le relazioni tra struttura e forza di un acido. Comprendere il meccanismo di funzionamento di una soluzione tampone. Conoscere l'elettrochimica sia in riferimento al funzionamento delle celle galvaniche che all'elettrolisi. Comprendere il significato dei potenziali standard di riduzione e la competizione tra gli elementi nell'elettrolisi. Conoscere dei cenni generali di Chimica Inorganica con qualche approfondimento sulla reattività degli elementi dei primi tre periodi della tavola periodica.

Inoltre, in riferimento ai cosiddetti Descrittori di Dublino, questo corso contribuisce a acquisire le seguenti competenze trasversali:

Conoscenza e capacita di comprensione:

Capacita di ragionamento induttivo e deduttivo. Capacita di schematizzare una reazione chimica in termini qualitativi e quantitativi. Capacita di

impostare un problema utilizzando opportune relazioni fra grandezze chimico- fisiche e di risolverlo con metodi analitici.

Capacita di applicare conoscenza:

Capacita di applicare le conoscenze acquisite per la descrizione dei fenomeni chimici utilizzando con rigore il metodo scientifico. Capacita di calcolo quantitativo di reagenti e prodotti di reazioni chimiche di equilibrio.

Autonomia di giudizio:

Capacita di ragionamento critico. Capacita di individuare le soluzioni piu adeguate per risolvere problemi chimici. Capacita di individuare le previsioni di una teoria o di un modello.

Abilita comunicative:

Capacita di descrivere in forma orale e scritta, con proprieta di linguaggio e rigore terminologico, un argomento scientifico, illustrandone motivazioni e risultati.

Inizialmente il corso prevede un numero elevato di lezioni frontali per trattare circa i 2/3 degli argomenti da affrontare.

Successivamente le lezioni frontali saranno accostate con delle ore di laboratorio dove si metterenno in pratica dei concetti affrontati nella parte frontale.

Infine non potrà mancare una fase di esercitazione numerica affrontando dei problemi sugli argomenti trattati nelle lezioni frontali

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Come al solito non ci sono prerequisiti richiesti, se non che si sia in grado di risolvere un'equazione di 1° e 2° grado, un sistema di primo grado a due equazioni e due incognite, che si sappia lavorare con le frazioni, con le potenze del 10 e con i logaritmi.

Si richiede che lo studente abbia maturato a pieno i concetti appresi nel corso di Chimica Generale I.

Bisogna considerare che gli argomenti che si affronteranno in questa seconda parte sono nuovi e presentano difficoltà concettuali maggiori.

La frequenza alle lezioni costituisce un requisito necessario, perchè il docente fa la fatica di presentare gli argomenti nel modo più semplice possibile (non sempre è facile dal libro capire un argomento se prima non è stato affrontato insieme al docente). In questo secondo insegnamento vengono affrontati anche degli esercizi. Le esperienze di Laboratorio sono delle esperienze guidate, perchè il laboratorio chimico è un laboratorio pericoloso. Nessuno è abilitato a fare di testa sua. La frequenza al laboratorio è obbligatoria. Si terrà una volta la settimana nella seconda parte del semestre e si prenderanno la firme di presenza. Si richiede che alla fine di ogni esperienza suggerita lo studente consegni una relazione che il docente visterà. Il quaderno delle relazioni va portato all'esame. Non ci sono prove d'esame di laboratorio.

1. Equilibri Ionici in soluzione acquosa: Dissociazione dell'acqua e pH, teoria degli acidi e delle basi (Arrhenius, Bronsted e Lowry e Lewis), relazione struttura acidità, Anfoliti, pH di soluzioni saline (idrolisi), Soluzioni tampone, Acidi poliprotici, titolazioni acido-base e indicatori di pH. Calcolo di pH in soluzione di acidi, basi, sali e tamponi. Solubilità dei sali e prodotto di solubilità.

2. Elettrochimica: conducibilità delle soluzioni acquose, pile e potenziali normali di semilelementi, uso dei potenziali normali per la previsione di una reazione redox, equazione di Nerst, elettrolisi, leggi di Faraday, sovratensione e potenziali di scarica.

3. Cenni di Chimica Inorganica: idrogeno ed elementi fino al terzo periodo del gruppo s e del blocco p

4. Esercizi:

- Solubilità e prodotto di solubilità (Definizione della costante del prodotto di solubilità. Relazione tra solubilità dei sali ed il loro prodotto di solubilità per sali di differente stechiometria)

- Calcolo del pH di soluzione di acidi e basi, di sali e tampone. Reazioni acido-base.

- Elettrochimica (Calcolo dell'E° di una reazione redox e della relativa costante di equilibrio, calcolo delle quantità ottenute agli elettrodi da elettrolisi di soluzioni saline e sali fusi)

5. Esperienze di Laboratorio: 1) Titolazioni di acidi monoprotici forti e daboli con indicatore e pH-metro

2) Solubilità dei sali (determinazione del prodotto di solubilità di un sale poco solubile e test di solubilità degli alogenuri d'argento in ammoniaca)

3) Costruzione di una pila ed elettrolisi di soluzioni acquose

4) Titolazione permanganometrica di perossido di idrogeno e di un detersivo contenente percarbonato di sodio

Tutti gli argomenti trattati sono considerati irrinunciabili per il superamento dell'esame.

1. M.S. Siberberg, CHIMICA (La natura molecolare della materia e dele sue trasformazioni), Mc Graw Hill

2. R.H. Petrucci, W.S. Harwood, F.G. Herring, CHIMICA GENERALE (Principi e moderne applicazioni), Piccin

3. Kotz, Treichel, Townsend, CHIMICA, Edises

4. P Michelin Lausarot, G.A. Vaglio, STECHIOMETRIA, Piccin

Qualunque testo di Chimica Generale ed Inorganica e di Stechiometria ad uso universitario, tranne quelli semplificati al massimo per Medicina ed Agraria, va bene.

Altri testi già in possesso degli studenti potranno essere utilizzati previa valutazione del docente.

La prova d'esame consiste in una prova scritta, con un tempo massimo di 3 ore (il giorno segnato nel calendario ufficiale coincide col giorno della prova scritta). La prova scritta consiste nella proposizione di una serie di problemi analoghi a quelli affrontati in aula durante il semestre. La prova orale si svolgerà su indicazione del docente qualche giorno dopo (verrà indicata la data ed il luogo) e consisterà nella valutazione dell'eseprienze di laboratorio e delle tematiche affrontate durante le lezioni frontali.

Nella valutazione finale si prenderà in considerazione anche la qualità delle relazioni di laboratorio, presentate in sede di prova scritta.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

Il docente durante il corso affronta tutta una serie di tipologie di problemi che considera importanti per la crescita culturale del chimico in formazione e che saranno oggetto del compito scritto, così come proporrà tutta una serie di esperienze da seguire in laboratoiro.

Tutti gli argomenti dell'insegnamento possono essere oggetto di domanda all'esame. Si ricorda che l'esame prevede anche di poter essere interrogati sulle esperienze fatte in laboratorio, quindi si raccomanda vivamente di riconsiderarle a fondo.