Obiettivi Formativi

Il corso di Chimica intende fornire le conoscenze di base teoriche e i risvolti applicativi dei processi chimici. Obiettivo formativo del corso è pertanto rendere gli studenti in grado di interpretare le correlazioni esistenti tra struttura e proprietà dei materiali; fornire e stimolare l`uso di linguaggio e termini appropriati e tali da permettere una sicura comunicazione con interlocutori di differente formazione; sviluppare competenze in modo da identificare, formulare e risolvere problemi utilizzando metodi, tecniche e strumenti aggiornati applicando le conoscenze ingegneristiche acquisite attraverso lo svolgimento di attività di progettazione/sviluppo pratico di concetti teorici.; acquisire un metodo di studio adeguato a consentire l'approfondimento delle conoscenze e ad affrontare ulteriori tematiche avanzate e/o settoriali; sviluppare la capacità di elaborazione autonoma dei concetti e di presentazione dei risultati.

Learning Goals

The learning objectives of the course are designed to give to the students the basic knowledge of chemistry. The educational objective of the course is therefore to make students able to interpret the correlations between structure and properties of materials; provide and stimulate the use of appropriate language and terms to allow a secure communication with interlocutors of different training; develop skills to identify, formulate and solve problems using updated methods, techniques and tools applying the engineering knowledge acquired through the performance of design/practical development of theoretical concepts; acquire a suitable study method to allow the deepening of knowledge and to face further advanced and/or sectoral issues; develop the ability to elaborate concepts independently and to present results.

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni in aula.

Teaching Methods

Lectures and classroom exercises.

Prerequisiti

È richiesta la conoscenza dei principi fondamentali della Fisica e della Matematica di base.

Prerequisites

Knowledge of the fundamental principles of Physics and Basic Mathematics is required.

Verifiche dell'apprendimento

L'esame finale consiste nella discussione orale su vari argomenti trattati durante il corso. Il giudizio finale, espresso in trentesimi, è commisurato alla preparazione dimostrata dallo studente negli argomenti trattati nel corso, con particolare riferimento alla padronanza dei concetti e dei metodi, alla capacità di applicare concetti e metodi alla soluzione di problemi, alla chiarezza di esposizione.

Assessment

The final examination consists in a oral discussion on different arguments. The final score, expressed as an integer number up to 30, depends on the preparation exhibited by the student in the subjects that were treated in the course, with particular reference to mastery of concepts and methods, ability of applying concepts and methods to problem solving, and clarity of exposition.

Programma del Corso

L'ATOMO Origine della teoria atomica. Lesperienza di Rutherford. Massa atomica. Mole e peso atomico. Lelettrone. La teoria quantistica. La meccanica ondulatoria. I numeri quantici. Le strutture elettroniche degli atomi e classificazione periodica degli elementi. IL LEGAME CHIMICO Formule di Lewis. Potenziale di ionizzazione. Affinità elettronica. Elettronegatività. Legami chimici:covalente, ionico. Risonanza. Orbitali delocalizzati. Orbitali ibridi. Forze intermolecolari. Legame idrogeno. Legame metallico. LE REAZIONI CHIMICHE Valenza. Numero dossidazione. Nomenclatura dei composti chimici. Reazioni chimiche. Reazioni redox. Relazioni ponderali nelle reazioni chimiche. Peso equivalente. STATI DELLA MATERIA Lo stato gassoso. Leggi dello stato gassoso. L'equazione generale dei gas ideali. I gas reali. L'equazione di Van der Waals. Temperatura critica. Diagramma di Andrews. Stato liquido. Processo di evaporazione. Tensione di vapore. Stato solido. Solidi ionici, covalenti, molecolari. Metalli. Semiconduttori. Cambiamenti di stato. Sistemi eterogenei ad un componente. Regola delle fasi. Diagramma di stato dellacqua. SOLUZIONI Solubilità. Concentrazione delle soluzioni. Soluzioni ideali. Legge di Raoult. Soluzioni non ideali. Tensione di vapore di soluzioni contenenti soluti non volatili. Le proprietà colligative.. Soluzioni elettrolitiche. Conducibilità elettrolitica. Conducibilità equivalente. TERMODINAMICA Il primo principio della termodinamica. Energia interna ed entalpia. Termochimica. Legge di Hess. Il secondo principio della termodinamica. Conversione di calore in lavoro. Entropia. Energia libera. Equazione di Clausius-Clapeyron. Spontaneità delle reazioni chimiche. EQUILIBRIO CHIMICO Legge dellequilibrio chimico. Effetto della concentrazione, temperatura e pressione sull'equilibrio. Equazione di Vant Hoff. Equilibri in fase gas. Equilibri eterogenei. Equilibri in soluzione. Prodotto ionico dellacqua. Acidi e basi. pH. Calcolo del pH. Soluzioni tampone. Indicatori. Idrolisi. Prodotto di solubilità. CINETICA CHIMICA Velocità di reazione. Variabili che influenzano la velocità di reazione. Energia di attivazione. Processi catalitici e fotochimica. ELETTROCHIMICA Pile. Elettrodi. Elettrodi di riferimento. Equazione di Nernst. Misura della f. e. m. di una pila. Elettrolisi. Leggi di Faraday. Corrosione dei metalli. Accumulatori. MATERIALI PER LELETTRONICA Materiali conduttori e isolanti. Struttura a bande e meccanismi di conduzione. Semiconduttori. Chimica del Si, Ge, Ga, As.

Course Syllabus

THE ATOM Atomic theory. The experience of Rutherford. Atomic mass. Mole and atomic weight. The electron. Quantum theory. Quantum numbers. The electronic structures of atoms and the periodic classification of elements. THE CHEMICAL BOND Lewis formulas. Ionization potential. Electron affinity. Electronegativity. Chemical bonds: covalent, ionic. Resonance. Delocalized orbitals. Hybrid orbitals. Intermolecular forces. Hydrogen bond. Metal bond. CHEMICAL REACTIONS Valence. Oxidation number. Nomenclature of chemical compounds. Chemical reactions. Redox reactions. STATES OF MATTER The gaseous state. The ideal and real gas. The equation of Van der Waals. Critical temperature. Diagram of Andrews. Liquid state. Evaporation process. Vapor pressure. Solid state. Ionic, covalent and molecular solids. Metals. Semiconductors. Phase rule. State diagram of the water. SOLUTIONS Solubility. Concentration of solutions. Ideal solutions. Raoult's law. Vapour pressure of solutions containing nonvolatile solutes. Colligative properties. Electrolyte solutions. Electrolytic conductivity. Equivalent conductivity. THERMODYNAMICS The first law of thermodynamics. Internal energy and enthalpy. Thermochemistry. Hess's Law. The second law of thermodynamics. Entropy. Free energy. Clausius-Clapeyron equation. Spontaneity of chemical reactions. CHEMICAL EQUILIBRIUM Law of chemical equilibrium. Effect of concentration, temperature and pressure. Van't Hoff equation. Heterogeneous equilibria. Equilibria in solution. The ionic product of water. Acids and bases. pH. Calculation of pH. Buffer solutions. KINETICS Reaction rate. Variables that influence the rate of reaction. Activation energy. Catalytic and photochemical processes. ELECTROCHEMICAL Pile. Electrodes. Reference electrodes. Nernst equation. Electrolysis. Faraday's laws. Corrosion of metals. Accumulators. MATERIALS FOR ELECTRONICS Conducting and insulating materials. Band structure and conduction mechanisms. Semiconductors. Chemistry of Si, Ge, Ga, As.