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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 2014/2015

Codice dell'attività didattica
MFN0631
Docenti
Prof. Lorenza Operti (Titolare del corso)
Dott. Stefano Livraghi (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
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Frequenza alle lezioni facoltativa. Frequenza al laboratorio obbligatoria
Tipologia d'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.
Laboratorio: aver assimilato i concetti base della Chimica Generale e Inorganica.
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 course.
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Sommario del corso

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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.

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

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 gliequilibri (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 ericonoscere alcune reazioni di ossido-riduzione coinvolgenti metalli.

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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Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame con voto.
Prova scritta. Tale prova consiste di 4 domande di tipo teorico e 6 esercizi
di stechiometria.
Prova orale (facoltativa). Lo studente può accettare il voto della prova scritta o essere 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 gli argomenti teoricidel corso non compresi nello scritto. Si può accedere alla prova orale conuna votazione di almeno 18/30 in quella scritta; il voto della prova scritta è valido fino all'inizio dell'anno accademico successivo.
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.

Exam with notation in fraction of 30.
Written test: it consists of 4 theoretical questions and 6 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 untile 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 are also evaluated.

 

Esame con voto. Prova scritta e prova orale (facoltativa).

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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 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.

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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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Note

Tipologia Insegnamento 

Lezioni frontali: 64 ore

Laboratorio: 32 ore

  Frequenza

Frequenza alle lezioni facoltativa. Frequenza al laboratorio obbligatoria.

Lectures: 64 hours

Laboratory, 32 hours

 Optional for the class lessons; mandatory for the lab.

 

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Ultimo aggiornamento: 18/05/2015 10:54
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