Obiettivi Formativi

L’obiettivo del corso è l’acquisizione delle conoscenze di base della chimica generale, della terminologia e nomenclatura, ed dei sui principi applicati alla struttura atomica, alle proprietà degli elementi in relazione alla tabella periodica, al legame chimico ed alle caratteristiche generali dei composti, alle interazioni ed agli stati di aggregazione della materia, alle reazioni chimiche ed alle relazioni ponderali connesse, alle proprietà generali delle soluzioni e dei principali tipi di equilibri in soluzione.

Learning Goals

The aim of the course is the acquisition of the basic knowledge on general Chemistry, nomenclature and terminology, its fundamental principles, applied to atomic structure, properties of elements in connection to the periodic table, chemical bonds and general characteristics of compounds, interactions and aggregation states of matter, chemical reactions and their ponderal relationships, general properties and principal equilibria in solution.

Metodi didattici

Lezioni frontali, esercitazioni numeriche.

Teaching Methods

Lectures, numerical exercises.

Prerequisiti

Lo studente dovrebbe avere acquisito conoscenze di base nel campo della Chimica fornite dai corsi impartiti nella scuola secondaria di secondo grado. Inoltre, sarebbe appropriata una conoscenza basilare di concetti di matematica e fisica.

Prerequisites

The student should have knowledge of basic Chemistry at high school level. Furthermore, a basic knowledge of mathematics and physics should be appropriate.

Verifiche dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento prevede un esame finale costituito da una prova scritta ed una prova orale. La prova parziale scritta precede la prova orale e consiste nella risoluzione di 5 problemi sui seguenti argomenti: le reazioni chimiche, equilibri chimici, la chimica degli acidi e delle basi, equilibri di solubilità. I quesiti posti durante la prova orale riguarderanno tutti gli argomenti del programma di elementi di chimica generale.

Assessment

Written test and an oral test. The written test preceding the oral test consists in solving 5 problems on the following topics: chemical reactions, chemical equilibria, the chemistry of acids and bases, solubility equilibria. The questions asked during the oral exam will cover all topics of elements of general chemistry syllabus

Programma del Corso

Concetti fondamentali. Gli elementi chimici. La struttura atomica. La tavola degli elementi. I legami chimici. Nomenclatura. Le reazioni chimiche. Lo stato gassoso. Solidi e liquidi. Le soluzioni: unità di concentrazione, proprietà colligative. Equilibri chimici in fase omogenea. La chimica degli acidi e delle basi. Equilibri di solubilità. CONCETTI FONDAMENTALI La chimica e il metodo scientifico. Unità di misura. Il sistema Internazionale (SI). Materia ed energia. GLI ELEMENTI CHIMICI Numero atomico e numero di massa. Isotopi. Abbondanza isotopica. Masse atomiche. Unità di massa atomica. Atomi e ioni. Introduzione alla Tavola Periodica. I COMPOSTI CHIMICI Composti ionici. Composti molecolari. Formule chimiche. Nomenclatura dei composti binari. Massa molecolare e massa formula. Mole. Numero di Avogadro. Composizione percentuale dei composti chimici. LA STRUTTURA ELETTRONICA DEGLI ATOMI La teoria dei quanti. La natura ondulatoria dell’elettrone. Il modello quantomeccanico dell’atomo. I numeri quantici. Orbitali atomici. Configurazione elettronica. LA TAVOLA PERIODICA La Tavola Periodica e la configurazione elettronica. Proprietà periodiche degli elementi (raggio atomico, raggio ionico, energia di ionizzazione, affinità per l’elettrone). LEGAME CHIMICO Legami e composti ionici. La teoria di Lewis. Legame covalente. Legame covalente polare. Elettronegatività. Formule di Lewis per molecole e ioni poliatomici. Ibrido di risonanza. La teoria VSEPR. Teoria del legame di valenza. Orbitali ibridi. Teoria dell’orbitale molecolare. Interazioni deboli: legame a idrogeno, forze di van der Waals. LE REAZIONI CHIMICHE Nomenclatura dei composti inorganici. Reazioni chimiche ed equazioni chimiche. Bilanciamento delle equazioni chimiche. Relazioni ponderali nelle reazioni chimiche: calcoli stechiometrici. Reazioni chimiche in soluzione acquosa: reazioni di precipitazione, reazioni acido-base, reazioni di ossido-riduzione. Bilanciamento delle equazioni di ossido-riduzione. Calcoli stechiometrici in soluzione. LO STATO GASSOSO Proprietà dei gas. Leggi dei gas. Equazione di stato del gas ideale. Elementi della teoria cinetica-molecolare dei gas. LIQUIDI E SOLIDI Pressione di vapore. Solidi covalenti e solidi ionici.. Diagrammi di stato. LE SOLUZIONI Concentrazioni delle soluzioni. Le proprietà colligative. Legge di Raoult. Innalzamento del punto di ebollizione e abbassamento del punto di congelamento. Pressione osmotica. Soluzioni ideali. Legge di Henry. Colloidi. L’EQUILIBRIO CHIMICO Generalità sull’equilibrio chimico. La costante di equilibrio Kc. La costante di equilibrio Kp. Principio di Le Châtelier. Quoziente di reazione. LA CHIMICA DEGLI ACIDI E DELLE BASI Definizione di acido e base. Teoria di Brønsted-Lowry. Autoionizzazione dell’acqua, pH e pOH. Acidi e basi forti. Acidi e basi deboli. Acidi poliprotici. Ioni come acidi e basi. Il pH nelle soluzioni saline. Acidi e basi di Lewis. Soluzioni tampone. Indicatori. Titolazioni acido-base (acido forte-base forte, acido debole-base forte, base debole-acido forte). EQUILIBRI DI SOLUBILITÀ La costante del prodotto di solubilità Kps. Solubilità e prodotto di solubilità. Effetto dello ione comune. Solubilità dei sali e acidità.

Course Syllabus

Fundamental concepts. The chemical elements. The atomic structure. The table of elements. Chemical bonds. Nomenclature. Chemical reactions. The gaseous state. Solids and liquids. Properties of liquids. Solutions: concentration units, colligative properties. The chemistry of acids and bases. Solubility equilibria. BASIC CONCEPTS. The chemistry and methods of science. Units of measurement. The International system of units (SI). Matter and energy. CHEMICAL ELEMENTS. Atomic number and mass number. Isotopes. Isotope abundances. Atomic weight. Atomic mass unit. Atoms and ions. Introduction to the Periodic Table. CHEMICAL COMPOUNDS. Ionic compounds. Molecular compounds. Molecular formulas. Names of binary compounds. Molecular weight and formula weight. Mole. Avogadro's number. Percentage composition of chemical compounds. ATOMIC STRUCTURE. Quantum theory. The wave properties of the electron. The quantum atomic model. The quantum numbers and atomic orbitals. Electron configurations. THE PERIODIC TABLE. Atomic configurations and periodicity. Atomic properties and periodic trends (atomic size, ionic size, ionization energy, electron affinity). CHEMICAL BONDING. Ionic bonding. The Lewis theory. Covalent bonding. Bond polarity. Electronegativity. Lewis structures for molecules and polyatomic ions. Resonance structures. The VSEPR theory. Valence bond theory. Hybrid orbitals. Molecular orbital theory. Hydrogen bonding. Van der Waals forces. CHEMICAL REACTIONS. Nomenclature of inorganic compounds. Chemical reactions and chemical equations. Balancing chemical equations. Weight relations in chemical reactions: stoichiometry. Chemical reactions in aqueous solution: precipitation reactions, acid-base reactions, oxidation-reduction reactions. Balancing oxidation-reduction equations. Stoichiometry of reactions in aqueous solution. GASES. The properties of gases. Gas Laws. Elements of kinetic molecular theory of gases. LIQUIDS AND SOLIDS. Properties of liquids: vapor pressure. Covalent and ionic solids. Phase diagram for water. SOLUTIONS. Units of concentration. Colligative properties. Raoult's law. Boiling point elevation and freezing point depression. Osmotic pressure. Ideal solutions. Henry's Law. CHEMICAL EQUILIBRIA. The nature of the chemical state. The equilibrium constant Kc. The equilibrium constant Kp. Heterogeneous equilibria. Le Chatelier's principle. The reaction quotient. Free energy and equilibrium. THE CHEMISTRY OF ACIDS AND BASES. Brønsted-Lowry theory. Water autoionization, pH and pOH. Strong acids and bases. Weak acids and bases. Polyprotic acids. Acid-base properties of ions. pH of salt solutions. The Lewis concept of acids and bases. Buffer solutions. pH indicators. Acid-base titrations (strong acid-strong base, weak acid-strong base, weak base-strong acid). SOLUBILITY EQUILIBRIA. Solubility. The solubility product constant. Solubility and the common-ion effect. Effect of pH on solubility.