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Chimica Generale ed Inorganica con laboratorio

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GENERAL AND INORGANIC CHEMISTRY WITH LABORATORY

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Anno accademico 2020/2021

Codice attività didattica
MFN0631
Docenti
Giuseppina Cerrato (Titolare del corso)
Prof. Maria Cristina Paganini (Titolare del corso)
Corso di studio
Scienza e Tecnologia dei Materiali
Anno
1° anno
Periodo
Primo semestre
Tipologia
Di base
Crediti/Valenza
10
SSD attività didattica
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Frequenza alle lezioni facoltativa. Frequenza al laboratorio obbligatoria
Tipologia esame
Scritto ed orale
Prerequisiti
Conoscere le diverse unità di misura ed essere in grado di eseguire equivalenze. Saper risolvere equazioni di
primo e secondo grado. Per la frequenza del laboratorio è necessario aver assimilato i concetti base della
Chimica Generale e Inorganica spiegati nelle lezioni teoriche.  
For the course: knowledge of the principal measurement units and ability to perform equivalence operations. Be able to solve first and second degree equations.
For the lab: knowledge of the base notions given by the lessons.
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

L'insegnamento si propone di fornire agli studenti gli insegnamenti di base della Chimica Generale e Inorganica introducendoli al linguaggio ed alla metodologia delle scienze chimiche e fornendo loro gli strumenti necessari alla comprensione dei successivi insegnamenti di Chimica. Le esercitazioni in laboratorio si propongono di fornire agli studenti una formazione atta ad abilitarli all'accesso ai laboratori didattici successivi mediante l'apprendimento delle più comuni operazioni di base.  

The course aims to provide the students with the base concepts of the General and Inorganic Chemistry introducing them to the language and methodology of the chemical sciences and giving them the tools necessary to the comprehension of the following chemistry courses.
The lab teaching aims to provide the students with a formation useful to qualify them to operate in didactic labs, together with the base tools for the most common lab operations.

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Risultati dell'apprendimento attesi

AI termine dell'insegnamento lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di comprendere i principi fondamentali della chimica generale a partire dalla struttura atomica, Tavola Periodica e legame chimico, fino alle reazioni chimiche (aspetti quali‐e quantitativi) con cenni di cinetica e termodinamica chimica e descrizione degli stati di aggregazione della materia. Dovrà saper descrivere gli equilibri (eterogenei e omogenei) ed i fondamenti dell'elettrochimica. Avrà inoltre acquisito una conoscenza di base delle proprietà degli elementi e dei loro composti e sarà in grado di correlare le proprietà alla configurazione elettronica e alla struttura.   Con le esercitazioni in laboratorio l'allievo dovrà: l. acquisire il comportamento corretto da tenere in un laboratorio chimico; 2. saper utilizzare le informazioni riportate nelle schede di sicurezza delle sostanze in uso durante gli esperimenti; 3. essere in grado di preparare e analizzare alcune sostanze inorganiche e di eseguire procedure semplici (ex. filtrazione, distillazione, cristallizzazione).  

The student will be able to understand the main principles of general chemistry starting from the atomic structure, periodic table, and chemical bonds, together with chemical reactions, hints on chemical kinetics and thermodynamics, and states of the matter. He will be able to describe the omogeneous and heterogeneous equilibria and the base of electrochemistry. In the lab course, the student will learn the correct behaviour to operate in a lab, also with respect to the safety rules ha has to apply. He will beable to prepare and analyze some inorganic compounds, to characterize saturated solutions, to measure the pH by different methods, to prepare buffer solutions, to draw a titolation curve and to recognize some redoxreactions involving metals.

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Programma

Introduzione al corso. Ripasso su semplici concetti matematici.

La materia. Struttura dell'atomo (descrizione generale, struttura elettronica, i numeri quantici). Sistema periodico degli elementi (descrizione e proprietà periodiche)

Il legame chimico. Legame ionico e legame covalente (regola dell'ottetto, strutture di Lewis, risonanza, geometria molecolare, orbitali atomici ibridi).

Aspetti quali-quantitativi delle reazioni chimiche. Masse atomiche e molecolari, il numero di Avogadro, formule, bilanciamenti delle reazioni, la resa di reazione, nomenclatura.

Lo stato aeriforme. Equazione di stato e leggi dei gas ideali e reali. I vapori.

Lo stato liquido. Proprietà dei liquidi puri. Le soluzioni (generalità, concentrazioni, proprietà colligative).

Lo stato solido. Classificazione dei solidi e loro proprietà. Le celle elementari. I diagrammi di stato (acqua, biossido di carbonio).

Cenni di cinetica chimica. Velocità di reazione e fattori che la influenzano.

Cenni di termochimica. Funzioni di stato e criteri di spontaneità delle reazioni chimiche.

L'equilibrio chimico. Definizione, costanti di equilibrio, equilibri in soluzione acquosa (acidi e basi, pH, titolazioni, soluzioni tampone, idrolisi, solubilità).

L'elettrochimica. Elettrolisi e celle voltaiche (leggi di Faraday, ddp, equazione di Nernst).

Chimica inorganica descrittiva.

 

Laboratorio

Sicurezza: Generalità, gestione della sicurezza ed informazione, rischio e prevenzione, riconoscimento di sostanze pericolose, etichettatura, schede di sicurezza, gas compressi, incendio, estintori, maschere anti-gas.

Esercitazioni pratiche di laboratorio:

Introduzione alle operazioni di laboratorio.

Acidità e basicità delle soluzioni: misura del pH di soluzioni acquose di acidi e basi forti e deboli, misura del pH di soluzioni di sali mediante l'uso di cartine indicatrici e descrizione degli eventuali fenomeni di idrolisi relativi; preparazione di una soluzione tampone.

Prodotto di solubilità: preparazione di soluzioni sature e verifica dell'effetto dell'aggiunta di uno ione comune; precipitazione e/o ridiscioglimento del precipitato (reazioni da interpretare);

Reazioni di ossido-riduzione: ossidabilità di metalli (Fe, Zn e Cu) in soluzioni acquose di un acido non ossidante (HCl) e di un acido ossidante (HNO3).Potenziali di riduzione.

Introduction to the course. Revision on simple mathematical notions.

The matter. Structure of the atom (general description, electronic structure, quantum numbers). The periodic table of elements (description and periodic properties).

The chemical bond. Ionic and covalent bond (the octet rule, Lewis structures, resonant structures, molecular geometry, hybrid atomic orbitals).

Quali-quantitative aspects of chemical reactions. Atomic and molecular weights, the Avogadro number, formula, equations balance, reaction yield, nomenclature.

The gaseous state. Equation of perfect gases, the laws of ideal gases.

The liquid state. Properties of pure liquids. Solutions (generalities, concentrations, colligative properties).

The solid state. Classification of solids and of their properties. The elementary cells. The state diagrams (water, carbon dioxide).

Hints on chemical kinetics. Reaction rate and factors affecting it.

Hints on thermochemistry. State functions and criterions of spontaneity of chemical reactions.

The chemical equilibrium. Definition, equilibrium constants, equilibria in aqueous solutions (acids, bases, pH, buffer solutions, hydrolysis, solubility).

Electrochemistry. Electrolysis and voltaic cells (Faraday laws, difference of potentials, Nernst equation).

Inorganic chemistry.

 

Laboratory

Safety: Generalities, safety management and information, risk and prevention, identification of dangerous substances, labelling, safety cards, pressurised gases, fire, fire extinguishers, anti-gas masks.

Experiments in laboratory:

Introduction to operating in a laboratory.

Acidity and basicity of solutions: pH determination of aqueous solutions of both strong and weak acids and bases, pH determination in solutions of salts by indicator papers with descriptions of the possible corresponding hydrolysis processes, preparation of a buffer solution;

Solubility product: preparation of saturated solutions and check of common ion effect, precipitation / risolubilisation (interpretation of the observed reactions);

Redox reactions: oxidation of metals (Fe, Zn e Cu) in aqueous solutions of a non oxidizing acid (HCl) and of an oxidizing acid (HNO3). The reduction potentials.

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Modalità di insegnamento

Tipologia Insegnamento 

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Aggiornamento del 23 ottobre 2020

Per decisione unanime del Consiglio di Corso di Studi, riunitosi d'urgenza in data 22 ottobre 2020, le lezioni teoriche verranno impartite SOLO in modalità online in streaming via Webex allo stesso link riportato di seguito:

https://unito.webex.com/meet/giuseppina.cerrato

Le lezioni continueranno ad essere registrate e saranno rese disponibili nella pagina Moodle dell'insegnamento, così come é avvenuto fino al 22 ottobre us.

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Fino al 22 ottobre 2020

Il corso sarà erogato in doppia modalità: sia in presenza, ove possibile, sia con modalità online via Webex collegandosi a questo link:

https://unito.webex.com/meet/giuseppina.cerrato

Le lezioni verranno comunque registrate e rese disponibili nella pagina Moodle dell'insegnamento (in MyUnito)

Materiale didattico pubblicato su Campusnet: ppt delle lezioni e del tutorato disciplinare.

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Il laboratorio si svolgerà IN PRESENZA e la frequenza sarà obbligatoria, è prevista una riduzione delle ore di laboratiorio in presenza (20 ore) che corrispondono ad una settimana di attività (4 ore al giorno).

  • Comunicazione con gli studenti: email per domande di carattere personale ed eventuale possibilità di colloqui individuali in presenza o in remoto

Lezioni frontali: 64 ore

Laboratorio: 32 ore

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Frequenza

Frequenza alle lezioni facoltativa. La frequenza al laboratorio (20h) è obbligatoria e non può essere inferiore al 70% delle ore previste.

Lectures: 64 hours

From October 2020 on:

Lessons will be offered ONLY in streaming with registration.

Link for the lessons:

https://unito.webex.com/meet/giuseppina.cerrato

Registrations will be uploaded in the Moodle page of the course, whereas ppt of the lessons, etc will be uploaded in the Campusnet page of the course.

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Until October 22nd 2020

Lectures will be offered both in presence and with registration for the students that cannot be present.

Laboratory, 20 hours

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Frequency

Optional for the class lessons; Laboratory activities are mandatory (20h). The students have to participate at least 70% of the scheduled time. .

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Modalità in emergenza Covid-19

Alla luce dell'emergenza Covid-19 in corso, le modalità d'esame subiranno la seguente variazione, fino ad emergenza conclusa: la prova scritta consisterà in alcuni esercizi di stechiometria da svolgersi su piattaforma moodle e risulterà essere determinante per l'ammissione alla prova orale che verterà sugli argomenti disciplinari dell'insegnamento; ovvero, lo studente dovrà dimostrare di padroneggiare la teoria della chimica generale, con rimandi alle possibili applicazioni pratiche delle nozioni teoriche, evidenziando la familiarità acquisita con le grandezze chimiche e l'abilità nel calcolarle. Con queste domande s'intende quindi valutare sia la comprensione dei principi fondamentali della chimica, sia la capacità dello studente di applicare a casi reali (laboratorio, vita quotidiana) quanto descritto in teoria.

Nella determinazione del voto finale, espresso in trentesimi, viene anche tenuto conto delle attività svolte in laboratorio, come dettagliato nel seguito.

ATTIVITA' DI LABORATORIO. Durante lo svolgimento delle esercitazioni in laboratorio gli studenti sono tenuti a compilare in modo dettagliato il quaderno di laboratorio, insieme ad apposite schede relative alle diverse esperienze svolte. Il giudizio complessivo di laboratorio (in 30esimi), formulato al termine del ciclo di esercitazioni, contribuisce con una media pesata insieme alla votazione ottenuta nella prova orale.

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Modalità pre-emergenza Covid-19

L'esame consiste in una prova scritta, obbligatoria, e una prova orale, facoltativa, cui si accede solo con la prova scritta sufficiente. Nella determinazione del voto finale viene anche tenuto conto delle attività svolte in laboratorio.

PROVA SCRITTA. Consiste di 3 domande sulla teoria della chimica generale (15 punti) e 5 problemi di stechiometria (15 punti). Nelle domande, oltre all'enunciazione e descrizione dei principi teorici, si richiede anche un esempio o un'applicazione della teoria descritta. Con queste domande s'intende quindi valutare sia la comprensione dei principi fondamentali della chimica, sia la capacità dello studente di applicare a casi reali quanto descritto in teoria. I problemi di stechiometria sono invece rivolti a verificare la familiarità dello studente con le grandezze chimiche e l'abilità acquisita nel calcolarle. Il voto, espresso in 30esimi, è valido un anno.

PROVA ORALE. Lo studente si sottopone alla prova orale per migliorare il voto della prova scritta. Durante la prova è verificata la validità o meno del giudizio espresso con almeno una domanda e un problema della stessa tipologia di quelli dell'esame scritto, ma su argomenti diversi.

ATTIVITA' DI LABORATORIO. Durante lo svolgimento delle esercitazioni in laboratorio gli studenti sono tenuti a compilare in modo dettagliato il quaderno di laboratorio, che viene periodicamente visionato e corretto dal docente, insieme ad apposite schede relative alle diverse esperienze svolte. Il giudizio complessivo di laboratorio (in 30esimi), formulato al termine del ciclo di esercitazioni, contribuisce con una media pesata insieme alla votazione ottenuta nelle prove precedenti alla determinazione del voto finale.

  

New modalities after Covid-19 emergency

In light of the ongoing Covid-19 emergency, the exam modalities will undergo the following variation, until the emergency will be over: the written test based on stoichiomery will be done on moodle platform and if it is sufficient, the student can be admetted to the oral test on the disciplinary subjects of the course; that is, the student will have to demonstrate that he/she has mastered the theory of general chemistry, with references to the possible practical applications of the theoretical notions, highlighting the familiarity acquired with chemical quantities and the ability to calculate them. With these questions the teachers therefore intend to evaluate both the understanding of the fundamental principles of chemistry and the student's ability to apply what is described in theory to real cases (laboratory, daily life). In determining the final mark, expressed in thirtieths, the laboratory activities are also taken into account, as detailed below.

Lab evaluation. During the lab period, the students have to fill in a copybook, which is periodically checked and corrected by the teacher.
Moreover, for each experience, students complete a form which will be also evaluated.

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Modalities pre-Covid19 emergency

Exam with notation in fraction of 30.
Written test: it consists of 3 theoretical questions and 5 stoichiometry problems.
Oral exam (optional). The student can accept the mark of the written test
+ lab evaluation or decide to be questioned with a discussion of the
results of the written test and a check of the overall skill.
It is necessary to have at least 18/30 in the written test for the oral exam;
the mark obtained lasts until the beginning of the following academic year.


Lab evaluation. During the lab period, the students have to fill in a copybook, which is periodically checked and corrected by the teacher.
Moreover, for each experience, students complete a form which will be also evaluated.

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Attività di supporto

Le lezioni di Tutotato di Chimica Generale ed Inorganica, a supporto dell'insegnamento teorico, verranno tenute dal dott. Luca ANDREO in modalità online in streaming e verranno registrate ed avranno luogo, come da orario concordato, il MARTEDI' dalle ore 14 alle ore 16 a partire dal 27 ottobre 2020.

Link per le lezioni di tutorato:

https://unito.webex.com/meet/luca.andreo

Le registrazioni verranno caricate nella pagina Moodle dellinsegnamento, mentre gli eventuali altri materiali didattici (ppt, esercizi, etc) verranno caricati nella pagina Campusnet dell'insegnamento alla voce MATERIALE DIDATTICO.

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Testi consigliati e bibliografia

Chimica - Kotz, Treichel, Weaver - Edises

Fondamenti di Stechiometria - Michelin Lausarot, Vaglio - Ed. Piccin

 

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Orario lezioniV

Lezioni: dal 01/10/2020 al 22/01/2021

Nota: Per l'orario dettagliato delle lezioni consultare la pagina "Orario Lezioni"
http://stmateriali.campusnet.unito.it/do/lezioni.pl

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    Ultimo aggiornamento: 25/10/2020 14:42
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