- Oggetto:
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Chimica Generale ed Inorganica con laboratorio
- Oggetto:
Anno accademico 2011/2012
- Codice dell'attività didattica
- MFN0631
- Docenti
- Prof. Lorenza Operti (Titolare del corso)
Dott. Maria Cristina Paganini (Titolare del corso) - Corso di studi
- Scienza e Tecnologia dei Materiali
- Anno
- 1° anno
- Periodo didattico
- Primo semestre
- Tipologia
- Di base
- Crediti/Valenza
- 10
- SSD dell'attività didattica
- CHIM/03 - chimica generale e inorganica
- Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire agli studenti gli insegnamenti di base della Chimica Generale ed Inorganica introducendoli al linguaggio ed alla metodologia delle scienze chimiche e fornendo loro gli strumenti necessari alla comprensione dei successivi insegnamenti di Chimica.
Il corso di Laboratorio si propone di fornire agli studenti una formazione atta ad abilitarli all’accesso ai laboratori didattici insieme agli gli strumenti basilari per l'apprendimento delle più comuni operazioni di laboratorio.
- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
L’allievo dovrà 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 ed omogenei) ed i fondamenti dell’elettrochimica. Avrà inoltre una minima conoscenza delle proprietà degli elementi e di alcune classi di loro composti e sarà in grado di correlare le proprietà alla configurazione elettronica ed alla struttura.
Con il corso di Laboratorio l’allievo dovrà essere in grado di ragionare sulle problematiche connesse con le attività di laboratorio per individuare il comportamento corretto da tenere per operare, saper ricercare le informazioni relative al problema di sicurezza che deve affrontare, preparare e analizzare alcune sostanze inorganiche tra cui soluzioni sature, verificare l’effetto dell’aggiunta di uno ione comune, misurare il pH di soluzioni acquose di sali inorganici con vari metodi, preparare soluzioni tampone, costruire una curva di titolazione e analizzare e riconoscere alcune reazioni di ossido-riduzione coinvolgenti metalli.
- Oggetto:
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 gassoso. Equazione di stato e leggi dei gas ideali e reali.
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.
Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
Fondamenti di Chimica – Manfredotti, Lanfredi, Tiripicchio – Casa Editrice Ambrosiana
Fondamenti di Stechiometria - Michelin e Vaglio - Ed. Piccin- Oggetto:
Note
Tipologia Insegnamento
Lezioni frontali
Esercitazioni teoriche
Laboratorio
Modalità dell'esame
Esame con voto.
Scritto e orale separati.
Prova scritta. Tale prova consiste di 4 domande di tipo teorico e 6 esercizi di stechiometria.
Prova orale. Lo studente viene interrogato su quanto ha sbagliato nel compito, per verificare se, resosi conto dell’errore, ha ristudiato l’argomento in questione. Almeno una domanda riguarda sempre la Chimica Inorganica, non compresa nello scritto. Si può accedere alla prova orale con una votazione di almeno 18/30 in quella scritta; il voto della prova scritta non ha scadenza.
Laboratorio: Durante tutto lo svolgimento del laboratorio gli studenti sono tenuti a compilare in modo dettagliato il quaderno di laboratorio che verrà periodicamente visionato e corretto dall’insegnante. Verranno inoltre consegnate delle schede relative alle diverse esperienze svolte che saranno corrette e costituiranno parte del voto finale.
Propedeuticità
Conoscere le diverse unità di misura ed essere in grado di eseguire equivalenze
Saper risolvere equazioni di primo e secondo grado
Laboratorio: aver assimilato i concetti base della Chimica Generale e Inorganica
Frequenza
La frequenza alle lezioni non è obbligatoria. La frequenza ai corsi di laboratorio è obbligatoria e non può essere inferiore al 70% delle ore previste.
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