Obiettivi Formativi

Fornire conoscenze sui vari tipi di legami chimici e sulle interazioni deboli. Riconoscere le trasformazioni chimiche redox ed acido-base dal punto di vista qualitativo e quantitativo, e di distinguere gli aspetti cinetici e termodinamici che ne determinano la fattibilità ed il rendimento. Definire e prevedere il comportamento delle sostanze in soluzione acquosa con particolare riguardo alle proprietà colligative, alla conducibilità elettrolitica e agli equilibri acido-base.

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni numeriche svolte dal docente alla lavagna e/o mediante altri metodi multimediali

Prerequisiti

Conoscenze di base di matematica e fisica.

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, l'equilibrio chimico, la chimica degli acidi e delle basi, equilibri di solubilità. I quesiti posti durante la prova orale riguarderanno tutti gli argomenti del programma di chimica generale

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. Concetti di termodinamica. Solidi e liquidi. Proprietà dei liquidi. Le soluzioni: unità di concentrazione, proprietà colligative. Cinetica chimica. Equilibri chimici omogenei ed eterogenei. La chimica degli acidi e delle basi. Equilibri di solubilità PROGRAMMA ESTESO 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. TERMODINAMICA CHIMICA Calore e lavoro. Energia interna e prima legge della termodinamica. Calore di reazione ed entalpia. Il secondo principio della termodinamica. Entropia. Energia libera. Variazioni dell’energia libera e spontaneità di un processo. LIQUIDI E SOLIDI Proprietà dei liquidi: tensione superficiale, viscosità, pressione di vapore. Solidi covalenti e solidi ionici. Forze intermolecolari e interioniche. 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. CINETICA CHIMICA Velocità di reazione. La legge di velocità. Reazioni del primo ordine. Meccanismo di reazione. La teoria delle collisioni per la velocità delle reazioni. Energia di attivazione. Effetto della temperatura sulla velocità di reazione: l’equazione di Arrhenius. I catalizzatori. L’EQUILIBRIO CHIMICO Generalità sull’equilibrio chimico. La costante di equilibrio Kc e sua derivazione cinetica. La costante di equilibrio Kp. Equilibri eterogenei. Principio di Le Châtelier. Quoziente di reazione. Variazione di energia libera ed equilibrio. 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