Obiettivi Formativi

Conoscenza della struttura atomica della materia, dei legami chimici, della reattività, dellequilibrio chimico e delle proprietà dei principali elementi. Conoscenza degli aspetti cinetici e termodinamici della reattività chimica

Learning Goals

Knowledge of the atomic structure of matter, chemical bonds, reactivity, chemical balance and properties of the main elements. Knowledge of both kinetic and thermodynamic aspects of chemical reactivity.

Metodi didattici

Lezioni frontali, seminari, esercitazioni in aula svolte dal docente e dagli studenti. Metodi a supporto: presentazioni in Power Point delle lezioni.

Teaching Methods

The lessons will be given through PowerPoint slides using a PC and a video projector, as well as through interactive discussions. Seminars on related arguments could be proposed.

Prerequisiti

Nessuno.

Prerequisites

None.

Verifiche dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento consiste in un esame scritto in cui saranno verificate le conoscenze di stechiometria, superando il quale si accederà all'esame orale. Il giudizio finale, espresso in trentesimi, dipenderà dalla dimostrazione delle capacità e delle competenze acquisite, nonché dell'interesse ed impegno, di ciascuno studente. Lesame è unico per entrambi i moduli di Chimica Generale ed Inorganica ed Elementi di Chimica Fisica.

Assessment

The final test consists of a written exam focused on the stoichiometry part that, once passed, will grant access to the oral part. The final score, out of thirty points, will depend on the demonstration of the acquired skills and competences, as well as on the interest and commitment, of each student. The exam will deal with both the modules of General and Inorganic Chemistry and Elements of Physical Chemistry.

Programma del Corso

Fondamenti. Elementi e composti. Miscugli e soluzioni. Stati di aggregazione della materia. Mole. Elettroni, protoni e neutroni. Numero atomico e di massa. Isotopi. Peso atomico e molecolare. Nomenclatura. Sistema IUPAC. Reazioni chimiche e relazioni stechiometriche fondamentali. Determinazione della formula minima di un composto. Concentrazione e diluizioni. Teoria atomica. Modello atomico di Thompson. Modello atomico di Rutherford. Teoria di Bohr. Meccanica quantistica. Principio di indeterminazione. Equazione d'onda. Numeri quantici. Orbitali atomici. Configurazione elettronica ed aufbau. Tabella periodica - Numero di ossidazione. Proprietà periodiche. Legame chimico Legami ionici e covalenti. Strutture di Lewis. Risonanza. Legami polari e momento dipolare. Legame idrogeno. Geometria molecolare e teoria VSEPR. Teoria del legame di valenza. Ibridizzazione. Orbitali molecolari. Legame metallico. Stato gassoso. Variabili di stato. Leggi di Boyle, Charles, Gay-Lussac, Avogadro. Equazioni di stato del gas ideale. Miscele di gas. Pressioni parziali. Modello cinetico. Gas reali. Stato liquido e proprietà colligative. Legami intermolecolari. Forze adesive e coesive. Tensione di vapore. Evaporazione. L'acqua. Legge di Raoult. Pressione osmotica. Abbassamento crioscopico ed innalzamento ebullioscopio. Elettroliti e coefficiente di van't Hoff. Proprietà delle miscele: soluzioni ideali, diagrammi di stato, soluzioni reali e coefficienti di attività, effetto della temperatura. Stato solido. Cristalli ionici e molecolari. Solidi covalenti. Metalli. Equilibrio chimico Principi. Costanti di equilibrio. Principio di Le Chatelier. Dissociazione gassosa. Equilibri ionici Teorie su acidi e basi: teorie di Arrhenius, Bronsted-Lowry, Lewis. Forza di acidi e basi. Acidi poliprotici. Autoionizzazione dell'acqua. pH di soluzioni di acidi e basi. Grado di dissociazione. Idrolisi. Soluzioni tampone. Titolazioni acido-base. Indicatori di pH. Equilibri di solubilità e di complessazione. Termodinamica Variabili e funzioni di stato. Primo principio della termodinamica e conservazione dellenergia. Energia interna ed entalpia. Variazione dellentalpia in funzione della temperatura. Termochimica. Entropia. Secondo e terzo principio della termodinamica. Trasformazioni spontanee. Energia di Gibbs; dipendenza da temperatura e pressione, potenziale chimico. Proprietà delle miscele: descrizione termodinamica, grandezze molari parziali, funzioni di mescolamento, soluzioni ideali, funzioni di eccedenza, proprietà colligative, diagrammi di stato, soluzioni reali e coefficienti di attività, effetto dalla temperatura. Elettrochimica. Ioni in soluzione. Celle elettrochimiche. Processi agli elettrodi. Tipi di elettrodo. Potenziali standard. Cenni su diverse tecniche elettrochimiche. Cinetica chimica Principi. Velocità di reazione. Costante di velocità. Ordine di reazione. Molecolarità. Tempo di dimezzamento. Dipendenza dalla temperatura. Cenni di meccanismi di reazione. Catalisi enzimatica Reattività fotochimica. Stati eccitati. Processi di disattivazione fisica. Cenni su sistemi dispersi, macromolecole e aggregati.

Course Syllabus

Fundamentals. Elements and compounds. Mixtures and solutions. States of matter. Mole. Electrons, protons and neutrons. Atomic and mass numbers. Isotopes. Molecular and atomic mass. Nomenclature. IUPAC System. Chemical reactions and stoichiometry. Empirical formula of a compound. Concentration and dilution. Atomic theory. Thompson model. Rutherford model. Bohr theory. Quantum mechanics. Uncertainty principle. Wave function. Quantum numbers. Atomic orbitals. Electronic configuration and Aufbau. Periodic Table. Oxidation numbers. Periodic properties. Chemical bond. Ionic and covalent bonds. Lewis structures. Resonance. Polar bond and dipolar moment. Hydrogen bond. Molecular geometry and VSEPR theory. Valence bond theory. Hybridization. Molecular orbitals. Metallic bond. Properties of gases. State Variables. Boyle's, Charles', Gay-Lussac's, Avogadro's laws. Equations of state of ideal gas. Mixture of gases. Partial pressures. Kinetic model. Real gases. Liquid state and colligative properties. Intermolecular bonds. Cohesive and adhesive forces. Vapour pressure. Evaporation. Water. Raoult's law. Osmotic pressure. Cryoscopy and ebullioscopy. Electrolytes and van't Hoff coefficient. Properties of mixtures: ideal solutions, state diagrams, real solutions and activity coefficients, effect of temperature. Solid state. Ionic and molecular crystals. Covalent solids. Metals. Chemical equilibrium. Principles. Equilibrium constant. Le Chatelier's principle. Gas dissociation. Ionic equilibria. Theories on acids and bases: Arrhenius', Bronsted-Lowry's, Lewis'. Strength of acids and bases. Polyprotic acids. Self-ionization of water. pH of acidic and basic solutions. Dissociation degree. Hydrolysis. Buffer solutions. Acid-base titrations. pH Indicators. Solubility equilibria. Complexation equilibria. Thermodynamics. State variables and functions. First principle of thermodynamics and energy conservation. Internal energy and enthalpy. Enthalpy changes on temperature. Thermochemistry. Entropy. Second and third principles of thermodynamics. Spontaneous transformations. Gibbs' energy; dependence on temperature and pressure. Properties of mixtures: thermodynamic description, partial molar quantities, mixing functions, ideal solutions, colligative functions, state diagrams, real solutions and activity coefficients, temperature effect. Electrochemistry. Ions in solution. Electrochemical cells. Processes at electrodes surface. Types of electrodes. Standard potentials. Electrochemistry techniques. Chemical kinetics. Principles. Reaction rates. Rate constant. Reaction order. Molecularity. Half-time. Dependence on temperature. Reaction mechanisms. Catalysis. Photochemical reactivity. Excited states. Physical deactivation processes. Dispersions, macromolecules and aggregates.