CHIMICA

Crediti: 
6
Settore scientifico disciplinare: 
FONDAMENTI CHIMICI DELLE TECNOLOGIE (CHIM/07)
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Lingua di insegnamento: 

italiano

Obiettivi formativi

Conoscenze e capacità di comprendere: (I descrittore di Dublino)
Al termine del corso lo studente avrà integrato le proprie conoscenze di base sui fenomeni naturali che riguardano la trasformazione della materia; avrà una panoramica completa sulle leggi che regolano la struttura dell’atomo, delle molecole e dei composti; conoscerà i motivi teorici che stanno alla base dei bilanci energetici durante le trasformazioni della materia; saprà come ricavare lavoro elettrico da processi di trasformazioni di ossidoriduzione.

Competenze: (II Descrittore: Capacità di applicare conoscenza e comprensione)
Alla fine del percorso di studio lo studente avrà sviluppato la capacità di capire alcune caratteristiche chimico fisiche delle sostanze, quali stato di aggregazione e volatilità, durezza e fragilità sulla base delle conoscenze della loro struttura. Saprà come fare un bilancio di spontaneità dei processi chimici ed elettrochimici e quantificare la massa e l’energia in gioco durante tali trasformazioni.

Autonomia di giudizio: (III, IV, V descrittore di Dublino)
Al superamento dell’esame lo studente dovrà possedere gli strumenti per valutare in maniera critica una trasformazione chimica.

Capacità comunicative: (III, IV, V descrittore di Dublino)
Al superamento dell’esame lo studente dovrebbe aver maturato una sufficiente proprietà di linguaggio, quanto meno per quanto attiene la terminologia scientifica specifica dell’insegnamento.

Prerequisiti

E’ utile avere una buona conoscenza della matematica e della fisica di base. Non è necessario avere informazioni preliminari di chimica in quanto il corso comincia dai concetti elementari di tale materia.

Contenuti dell'insegnamento

STRUTTURA ATOMICA DELLA MATERIA: Cenni allo sviluppo storico della teoria atomica. Particelle fondamentali dell’atomo. Fondamenti di stechiometria chimica.
STRUTTURA ELETTRONICA DEGLI ATOMI: Modelli atomici, modello quantico di Bohr e cenni al modello atomico secondo la meccanica quantistica. Atomi polielettronici e regole di Auf-bau. Configurazioni elettroniche degli elementi della tavola periodica. Proprietà periodiche degli elementi.
LEGAME CHIMICO: Legame ionico. Legame covalente. Delocalizzazione elettronica e risonanza. Legame covalente polare. Elettronegatività. Geometria molecolare e sua influenza sul momento di dipolo. Legame metallico. Modello a “mare di elettroni”. Teoria delle bande. Conduttori, isolanti e semiconduttori intrinseci. Legami deboli: interazioni di van der Waals e legami di idrogeno.
NOMENCLATURA CHIMICA: Numero di ossidazione, classificazione e nomenclatura dei principali composti inorganici. Principali tipi di reazioni chimiche.
TERMOCHIMICA: Calori di reazione e loro calcolo. Equazioni termochimiche e diagrammi entalpici. Entalpie standard di formazione e loro utilizzo. Principi della termodinamica. Entropia ed energia libera di Gibbs
STATO GASSOSO: Generalità. Equazione di stato dei gas perfetti. I gas reali. Equazione di Van der Waals. Legge di Dalton e di Amagat per le miscele gassose. Cenni alla teoria cinetica dei gas. Cenni alla liquefazione dei gas e alla temperatura critica.
STATO LIQUIDO: Generalità. Evaporazione. Tensione di vapore e sua dipendenza dalla temperatura. Concetto di umidità relativa. Ebollizione. Sublimazione. Fusione e solidificazione. Diagrammi di fase di H20 e C02.
STATO SOLIDO: Solidi cristallini e solidi amorfi. Reticolo cristallino e posizione dei piani reticolari. Sistemi cristallini. Celle primitive e non primitive. Raggi X e cenni alla loro diffrazione attraverso i cristalli. Solidi cristallini di tipo ionico, covalente, metallico e molecolare. Polimorfismo. SOLUZIONI: Natura delle soluzioni. Modi di esprimere la concentrazione delle soluzioni. Proprietà colligative delle soluzioni.
EQUILIBRIO CHIMICO: Legge dell’equilibrio chimico. Equilibri omogenei ed eterogenei. Spostamento dell’equilibrio chimico secondo il principio di Le Chatelier-Braun.
EQUILIBRI IN SOLUZIONE: Teoria degli acidi e delle basi. Autoionizzazione dell’acqua. Scala di pH.
ELETTROCH IM ICA: Celle elettrolitiche. Elettrolisi e relative applicazioni. Stechiometria dell’elettrolisi. Celle galvaniche. Stechiometria dei processi galvanici. Potenziali di elettrodo e forza elettromotrice in condizioni standard. Equazione di Nernst. Applicazioni dei potenziali elettrodici standard. Corrosione

Programma esteso

STRUTTURA ATOMICA DELLA MATERIA: Cenni allo sviluppo storico della teoria atomica. Particelle fondamentali dell’atomo. Fondamenti di stechiometria chimica.
STRUTTURA ELETTRONICA DEGLI ATOMI: Modelli atomici, modello quantico di Bohr e cenni al modello atomico secondo la meccanica quantistica. Atomi polielettronici e regole di Auf-bau. Configurazioni elettroniche degli elementi della tavola periodica. Proprietà periodiche degli elementi.
LEGAME CHIMICO: Legame ionico. Legame covalente. Delocalizzazione elettronica e risonanza. Legame covalente polare. Elettronegatività. Geometria molecolare e sua influenza sul momento di dipolo. Legame metallico. Modello a “mare di elettroni”. Teoria delle bande. Conduttori, isolanti e semiconduttori intrinseci. Legami deboli: interazioni di van der Waals e legami di idrogeno.
NOMENCLATURA CHIMICA: Numero di ossidazione, classificazione e nomenclatura dei principali composti inorganici. Principali tipi di reazioni chimiche.
TERMOCHIMICA: Calori di reazione e loro calcolo. Equazioni termochimiche e diagrammi entalpici. Entalpie standard di formazione e loro utilizzo. Principi della termodinamica. Entropia ed energia libera di Gibbs
STATO GASSOSO: Generalità. Equazione di stato dei gas perfetti. I gas reali. Equazione di Van der Waals. Legge di Dalton e di Amagat per le miscele gassose. Cenni alla teoria cinetica dei gas. Cenni alla liquefazione dei gas e alla temperatura critica.
STATO LIQUIDO: Generalità. Evaporazione. Tensione di vapore e sua dipendenza dalla temperatura. Concetto di umidità relativa. Ebollizione. Sublimazione. Fusione e solidificazione. Diagrammi di fase di H20 e C02.
STATO SOLIDO: Solidi cristallini e solidi amorfi. Reticolo cristallino e posizione dei piani reticolari. Sistemi cristallini. Celle primitive e non primitive. . Solidi cristallini di tipo ionico, covalente, metallico e molecolare. Polimorfismo. SOLUZIONI: Natura delle soluzioni. Modi di esprimere la concentrazione delle soluzioni. Proprietà colligative delle soluzioni.
EQUILIBRIO CHIMICO: Legge dell’equilibrio chimico. Equilibri omogenei ed eterogenei. Spostamento dell’equilibrio chimico secondo il principio di Le Chatelier-Braun.
EQUILIBRI IN SOLUZIONE: Teoria degli acidi e delle basi. Autoionizzazione dell’acqua. Scala di pH.
ELETTROCH IM ICA: Celle elettrolitiche. Elettrolisi e relative applicazioni. Stechiometria dell’elettrolisi. Celle galvaniche. Stechiometria dei processi galvanici. Potenziali di elettrodo e forza elettromotrice in condizioni standard. Equazione di Nernst. Applicazioni dei potenziali elettrodici standard. Corrosione

Bibliografia

Testi Consigliati:

Lezioni di Chimica per Ingegneria
F. Ugozzoli - Libreria Medico Scientifica, Parma

Come risolvere i problemi di chimica
F. Ugozzoli – CEA, Casa Editrice Ambrosiana

Metodi didattici

Il corso si articola in una serie di lezioni frontali avvalendosi della proiezione di lucidi. Sono previste ore di esercitazioni facoltative, avvalendosi dell’aiuto di Professori delle Scuole Superiori, durante le quali si affrontano esercizi che prevedono problemi e questionari sul programma svolto.

Modalità verifica apprendimento

La verifica della preparazione consiste in una
verifica scritta e in una verifica orale

Altre informazioni

E’ vivamente consigliata la frequenza in aula.