Obiettivi Formativi

Lo studente sarà in grado di risolvere problemi riguardanti varie tipologie di reazioni chimiche, in relazione alle relazioni ponderali, al coinvolgimento di più stati della materia, ed alle condizioni di equilibrio e non. Avrà dimestichezza con alcuni semplici sistemi elettrochimici. Apprenderà praticamente le operazioni fondamentali per frequentare correttamente i successivi laboratori previsti dal CdS.

Learning Goals

The student will be able to solve problems on various chemical reactions, in relation to the ponderal laws, to the involvement of different aggregation states and to equilibrium conditions. He will learn how approach some simple electrochemical system. He will manage the fundamental operative techniques to approach correctly the subsequent laboratory courses of Chemistry.

Metodi didattici

Lezioni frontali, esercitazioni simboliche e numeriche svolte dal docente alla lavagna e/o mediante altri metodi multimediali. Commento di esperimenti filmati e alcune esercitazioni pratiche di base in laboratorio

Teaching Methods

Lectures, symbolic and numerical exercises carried out by the teacher on the blackboard and/or through other multimedia methods. Comment of filmed experiments and some basic practical exercises in the laboratory

Prerequisiti

Lo studente deve avere acquisito le conoscenze di base nel campo della Chimica fornite dai corsi di Chimica Generale I e II impartiti nel primo anno al primo semestre.

Prerequisites

The student should possess the basic knowledge on Chemistry given by “General Chemistry” (I/II) courses during the first semester of the first year.

Verifiche dell'apprendimento

La valutazione viene effettuata durante un esame finale preceduto da una prova scritta. La prova parziale scritta che precede la prova orale consiste nel risolvere 6 problemi riguardanti argomenti studiati durante le lezioni.

Assessment

The evaluation is made during a final exam preceded by a written test. The partial written test that precedes the oral test consists in solving 6 problems concerning topics studied during the lessons.

Programma del Corso

Il Sistema Internazionale delle unità di misura: suo utilizzo e conversioni. Applicazioni numeriche e problemi sui seguenti argomenti: relazioni quantitative nelle reazioni chimiche; elementi di termodinamica e termochimica; equilibri chimici omogenei; dissociazione gassosa; soluzioni e loro proprietà, conversioni tra unità di concentrazione; equilibri in soluzione; equilibri di solubilità; elettrochimica di base (celle galvaniche ed elettrolisi); cinetica chimica. Norme di sicurezza nel laboratorio chimico. Esercitazioni pratiche di base in laboratorio. PROGRAMMA ESTESO Concetti preliminari. Gli stati di aggregazione della materia. Stato fisico. Sistemi di unità di misura. Il sistema di unità di misura Internazionale. Lunghezza; volume; intervallo di tempo; massa; temperatura; mole (quantità di sostanza); intensità di corrente elettrica; pressione; lavoro; energia; calore; capacità termica e calore specifico; costante dei gas e sue unità di misura. Rapido riepilogo teorico sui gas. Esercizi sui concetti di base del calcolo stechiometrico Esercizi sui gas e sulle reazioni coinvolgenti gas. Il principio della mongolfiera. Termodinamica e termochimica: rapida sintesi dei concetti fondamentali sui processi termodinamici e termochimici. Utilizzo delle funzioni termodinamiche. Esercitazioni numeriche di termochimica e di termodinamica. Le proprietà delle miscele: Unità di misura delle concentrazioni, conversioni di unità e calcoli di diluizione. Esercizi su analisi titrimetrica. Le proprietà colligative: rapida sintesi ed esercizi numerici correlati. Gli equilibri chimici. Concetti pratici per lo studio degli equilibri chimici in fase omogenea ed eterogenea. Esercitazioni numeriche sugli equilibri chimici in generale e in fase soluzione. Titolazioni acido-base ed indicatori di pH. Equilibri di solubilità ed esercitazioni numeriche correlate. Cinetica chimica: Concetti ed esercitazioni numeriche. Note di termodinamica elettrochimica. Elettroliti in soluzione. Tipi di conduttori. Leggi di Ohm. Legge di diluizione di Ostwald. Proprietà colligative ed elettroliti. Conduttanza specifica e sua misura per elettroliti forti e deboli. Conduttanza specifica equivalente. La Legge della migrazione indipendente degli ioni (Kohlrausch). Riepilogo sulle celle elettrochimiche. Equazione di Nernst. Relazione tra f.e.m. di una reazione redox e costante di equilibrio. Un cenno sui diversi tipi di elettrodi. Utilizzo dei Potenziali normali e potenziali standard. Principio di base del piaccametro. Cenni sulle pile commerciali primarie e secondarie. Elettrolisi in soluzioni acquose: alcuni esempi di utilizzo industriale. Le leggi di Faraday. Esercizi di elettrochimica (1): celle galvaniche e reazioni agli elettrodi Esercizi di elettrochimica (2): celle galvaniche in scarica ed elettrolisi. Il punto sull’analisi indiretta con esercitazioni numeriche Norme di sicurezza nel laboratorio chimico. Esercitazioni di base in laboratorio: la vetreria e il suo corretto utilizzo; preparazione di una soluzione mediante pesata; preparazione di soluzioni mediante diluizione (come utilizzare la palla di Peleo); semplici titolazioni acido-base.

Course Syllabus

The International System of units of measurement: its use and conversions. Numerical applications and problems on the following topics: quantitative relationships in chemical reactions; elements of thermodynamics and thermochemistry; homogeneous chemical equilibria; gas dissociation; solutions and their properties, conversions between units of concentration; equilibria in solution; solubility equilibria; basic electrochemistry (galvanic cells and electrolysis); chemical kinetics; Safety standards in the chemical laboratory. Basic practical exercises in the laboratory. EXTENDED PROGRAM Preliminary concepts.The states of aggregation of matter. Physical state. Units of measurement systems. The international system of units. Length; volume; time lapse; mass; temperature; mole (quantity of substance); intensity of electric current; pressure; work; power; heat; thermal capacity and specific heat; gas constant and its units of measurement. Quick theoretical summary on gases. Exercises on the basic concepts of stoichiometric calculus Exercises on gases and reactions involving gas. The hot air balloon principle. Thermodynamics and thermochemistry: quick summary of the fundamental concepts on thermodynamic and thermochemical processes. Use of thermodynamic functions. Numerical exercises in thermochemistry and thermodynamics. The properties of mixtures: Units of measurement of concentrations, unit conversions and dilution calculations. Exercises on titrimetric analysis. Colligative properties: quick summary and related numerical exercises. Chemical equilibria. Practical concepts for the study of chemical equilibria in the homogeneous and heterogeneous phase. Numerical exercises on chemical equilibria in general and in the solution phase. Acid-base titrations and pH indicators. Solubility equilibria and related numerical exercises. Chemical kinetics: Concepts and numerical exercises. Notes on electrochemical thermodynamics. Electrolytes in solution. Types of conductors. Ohm's laws. Ostwald dilution law. Colligative properties and electrolytes. Specific conductance and its measurement for strong and weak electrolytes. Equivalent specific conductance. The Law of Independent Ion Migration (Kohlrausch). Summary on electrochemical cells. Nernst equation. Relationship between f.e.m. of a redox reaction and equilibrium constant. A nod to the different types of electrodes. Use of normal potentials and standard potentials. Basic principle of the pH meter. Notes on primary and secondary commercial batteries. Electrolysis in water solutions: some examples of industrial use. Faraday's laws. Electrochemical exercises (1): galvanic cells and electrode reactions Electrochemical exercises (2): galvanic cells in discharge and electrolysis. The point on indirect analysis with numerical exercises Safety standards in the chemical laboratory. Basic laboratory exercises: glassware and its correct use; preparation of a solution by weighing; preparation of solutions by dilution (how to use a bulb pipet filler); simple acid-base titrations.