Obiettivi Formativi

Obiettivo del modulo di "FONDAMENTI DI CHIMICA" è presentare allo studente del primo anno i principi della "Chimica Generale e Inorganica" e della "Chimica Organica". La trattazione, a livello universitario e idonea al CdS, intende: - fornire conoscenze generali di chimica, della materia, sue trasformazioni e leggi che la governano, - dare una conoscenza di base sulla nomenclatura, proprietà chimiche e fisiche delle molecole inorganiche e organiche, - distinguere i diversi gruppi funzionali dei composti organici e conoscerne le loro proprietà e reattività principali. - Usare semplici strumenti informatici per visualizzare molecole e processare dati

Learning Goals

Objective of the course of "Basics of Chemistry" The main aim is to introduce the principles of General, inorganic and organic chemistry to the first-year student. The treatment, at university level and suitable for the Gastronomic Sciences course, aims to: - provide knowledge on basic chemistry, matter, its properties, and general laws ruling it, - give basic knowledge on the nomenclature, chemical and physical properties of inorganic and organic molecules, - distinguish the different functional groups of organic compounds and know their main properties and reactivity. - Get some skill in using software programs to visualize molecules and achieve simple scientific processig

Metodi didattici

Metodi Didattici Gli strumenti didattici sono basati sull'utilizzo di proiezioni dimostrative, esercizi alla lavagna. Durante le lezioni la frequenza all’attività teorica non è obbligatoria, ma fortemente consigliata. Si farà anche uso di software specialmente pensati per gli scopi di questo corso. I testi teorici e le slides tutte sono gratuitamente disponibili sul sito web personale del prof. Archimede Rotondo http://archi745.wixsite.com/chimicadiarchi Per gli studenti curiosi la pagina facebook “corsi di chimica generale biomorf” offre spunti, barzellette e attualità sulla scienza. La frequenza all’attività teorica non è obbligatoria, ma fortemente consigliata.

Teaching Methods

Teaching Methods The teaching tools are mostly based on the slides, “blackboard exercises”. Attendance of this course is not mandatory but warmly advisable. and computer aided science specifically customized for this course. The personal website of prof. Archimede Rotondo is a reference to download the text book and slides used during the lectures along with other demonstration videos. http://archi745.wixsite.com/chimicadiarchi For curious students the facebook page “corsi di chimica generale biomorf” includes updates, jokes and news about science.

Prerequisiti

La conoscenza del contenuto dei Programmi Ministeriali di Scuola Media Superiore relativi alle discipline scientifiche

Prerequisites

It is required the bare knowledge of scientific contents provided from secondary schools of second degree as reported in the Ministerial Programs

Verifiche dell'apprendimento

Modulo UNICO di: Fondamenti di Chimica Le verifiche di conoscenza della materia saranno svolte per mezzo di prove scritte. Quando possibile si svolgeranno anche prove scritte in itinere e pre-esami indicativi per la prova finale. Ci si avvarrà anche degli strumenti telematici di ateneo (Teams, e-Learning). La valutazione finale complessiva tiene conto della capacità espositiva nell’argomentare le domande formulate che dovranno essere esposte con un adeguato linguaggio scientifico secondo i seguenti criteri: Non idoneo Conoscenza e comprensione argomento: Importanti carenze. Significative inaccuratezze Capacità di analisi e sintesi: Inesistenti. Generiche. Molto Superficiali. Utilizzo di referenze: Completamente inappropriato 18-20 Conoscenza e comprensione argomento: Appena sufficiente e superficiale. Imperfezioni evidenti Capacità di analisi e sintesi: Scarse. Appena riscontrabili. Utilizzo di referenze: Appena appropriato 21-23 Conoscenza e comprensione argomento: Conoscenza sufficiente ma frammentaria Capacità di analisi e sintesi: Sporadica, ma presente con argomentazioni spesso prive della corretta terminologia scientifica Utilizzo di referenze: Utilizzo minimale difficilmente riscontrabile 24-26 Conoscenza e comprensione argomento: Conoscenza evidente almeno sugli argomenti di base Capacità di analisi e sintesi: Evidenti capacità di sintesi e analisi non sempre rigorose e corrette. Utilizzo di referenze: Riscontrato uso primitivo dei riferimenti 27-29 Conoscenza e comprensione argomento: Conoscenza buona Capacità di analisi e sintesi: Capacità di sintesi e analisi che consentono la risoluzione di problemi semplici Utilizzo di referenze: Riscontrato uso dei riferimenti talvolta approfondito 30-30L Conoscenza e comprensione argomento: Conoscenza superiore alla media Capacità di analisi e sintesi: Capacità di risolvere problemi scientifici della chimica di base Utilizzo di referenze: Conoscenza di quasi tutti i riferimenti con soventi approfondimentI

Assessment

Course of: Basic Chemistry The evaluation of the students’ knowledge will be performed through blackboard exercises and tutoring (whenever it will be possible). Many written pre- examinations are also scheduled in order to ease the last verification exam. The overall knowledge of the student will lead to the general evaluation according to the following criteria: Unsuitable Topic knowledge and understanding: Very weak. Significant lack of knowledge. Analysis and synthesis skills: Irrelevant. Frequent generalizations Using references: Completely inappropriate 18-20 Topic knowledge and understanding: Threshold level. Poor knowledge Analysis and synthesis skills: Barely detectable capacity Using references: Not always clear and superficial 21-23 Topic knowledge and understanding: Basic knowledge Analysis and synthesis skills: Is capable of some kind of analysis. Seldom Argues logically Using references: Basic references 24-26 Topic knowledge and understanding: Average knowledge Analysis and synthesis skills: Has some analytical and synthesis ability. Seldom Topics are expressed coherently Using references: Use average references 27-29 Topic knowledge and understanding: Detectable neat knowledge Analysis and synthesis skills: Ability to (not always) solve basic chemistry problem Using references: Knowledge of the overwhelming references 30-30L Topic knowledge and understanding: Evident general knowledge Analysis and synthesis skills: Remarkable analytical and synthesis skill allowing simple problem solving Using references: Complete knowledge of the main topics and related references

Programma del Corso

Modulo UNICO di “Fondamenti di Chimica” - (36 ore LT) : - LA MATERIA: Proprietà chimiche e fisiche delle sostanze - Sostanze pure e miscugli - Sistemi omogenei ed eterogenei - Elementi e composti chimici (2 ORE). - ELEMENTI CHIMICI: La teoria atomica - Atomi polielettronici - Configurazioni elettroniche degli elementi – Struttura elettronica e tavola periodica - Potenziale di ionizzazione - Affinità elettronica - Elettronegatività. (4 ORE) - LEGAME CHIMICO: Legami Chimici - Teoria del legame di valenza - Risonanza - La nomenclatura chimica ed elementi di chimica inorganica - Le reazioni chimiche. (4 ORE) - INTERAZIONI INTER-MOLECOLARI e STATI DELLA MATERIA: Interazioni di Van der Waals (tutte) - Stati fisici della materia - Lo stato gassoso, liquido e solido – Cambiamenti di stato – Leggi dei gas - Sistemi a due o più componenti - Lo stato di soluzione (4 ORE) - REAZIONI: Elettroliti - Equilibri chimici - Acidi e basi – Equilibri ionici – Equilibri acido/base - Dissociazione dell’acqua e pH - Soluzioni tampone - Idrolisi - Equilibri di solubilità (4 ORE) - CARATTERISTICHE STRUTTURALI DEI COMPOSTI ORGANICI E CENNI SI ISOMERIA STRUTTURALE, OTTICA E GEOMETRICA: Ibridazione del carbonio. Formula minima. Formula molecolare. Isomeria strutturale. Chiralità. (2 ORE) - ALCANI. CICLOALCANI. ALCHENI. ALCHINI. ALCADIENI. Alcani: nomenclatura, proprietà chimico-fisiche, reattività Cicloalcani: nomenclatura, analisi conformazionale. Alcheni: nomenclatura, proprietà chimico-fisiche, reattività. Alchini: nomenclatura, proprietà chimico-fisiche, reattività Alcadieni: generalità su dieni isolati, coniugati e cumulati. (5 ORE) - IDROCARBURI AROMATICI: aromaticità, Cenni sulla sostituzione elettrofila aromatica. Idrocarburi aromatici polinucleari. Sistemi eterociclici con un eteroatomo. (2 ORE) - AMMINE: Nomenclatura, proprietà chimico-fisiche, basicità. reattività. (1 ORA) - ALCOLI. FENOLI. ETERI: Alcoli: nomenclatura, proprietà chimico-fisiche, reattività. Fenoli: nomenclatura, acidità. Eteri: nomenclatura, proprietà chimico-fisiche, reattività. (2 ORE) - ALDEIDI E CHETONI: Nomenclatura, proprietà chimico-fisiche, reattività. (2 ORE) - ACIDI CARBOSSILICI E DERIVATI: Nomenclatura, proprietà chimico-fisiche, acidità e reattività (2 ORE) - CARBOIDRATI: generalità su struttura e classificazione, struttura dei principali monosaccaridi naturali, struttura dei principali disaccaridi. Ossidazione e riduzione dei carboidrati. (1 ORA) - AMMINOACIDI: struttura, proprietà, punto isoelettrico, legame peptidico. (1 ORA)

Course Syllabus

Course of "FUNDAMENTAL OF CHEMISTRY " - (36 hours LT): The course is divided into lectures which will address the following topics: - THE MATTER: Substances properties - Chemical and physical properties - Pure substances and mixtures - Homogeneous and heterogeneous systems - Chemical elements and compounds - Atoms and molecules - The atomic theory - Fundamental particles of the atom - Atomic number and mass number - Isotopes - Atomic mass units - Mole - Avogadro's number. (2 HOURS) - CHEMICAL ELEMENTS: The structure of the atom - Quantum numbers - Polyelectronic atoms: exclusion principle (Pauli) and Hund's rules - Electronic configurations of the elements - Electronic structure and periodic table - Ionization potential - Electronic affinity - Electronegativity. (4 HOURS) - CHEMICAL BONDS: Atomic orbitals. Hybrid orbitals - σ and π bonds - Simple and multiple bonds - Bond angles and lengths - Bond energy - Homopolar and heteropolar covalent bond - Coordination or dative covalent bond - Ionic bond - Metallic bond - The solid state and types of solids - Solubilization process - Intermolecular interactions, hydrogen bonds - valence bond theory - Resonance - Chemical nomenclature and elements of inorganic chemistry - Chemical reactions - Redox reactions - Oxidants - Reducing agents - Oxidation number. (4 HOURS) - INTERMOLECULAR INTERACTIONS AND PHYSICAL STATES Solubilization process - Intermolecular interactions, hydrogen bonds. - Condensed states - Gases, liquids, and solid state – Phase transitions - Ideal gases - Gas laws - Two or more component systems - The solution state - The colligative properties of the solutions - (4 HOURS) - CHEMICAL EQUILIBRIUM, EQUILIBRIA IN SOLUTION: Law of mass action - The equilibrium constant - Le Chatelier's principle - Electrolytes - Degree of dissociation - Dissociation of water and pH - Acids and bases - Polyprotic acids - pH indicators - Buffer solutions - Hydrolysis - Solubility (4 HOURS) - STRUCTURAL CHARACTERISTICS OF ORGANIC COMPOUNDS AND NOTES ON STRUCTURAL, OPTICAL AND GEOMETRIC ISOMERY: Carbon hybridization. Minimum formula. Molecular formula. Isomers. Chirality. Diastereomers and enantiomers. Racemes. Fischer projections. Cis-trans and E/Z configurations. Relative (D and L) and absolute (R and S) configurations. Chan, Ingold and Prelog sequence rules. (2 HOURS). - ALCANES. CYCLOALKANS. ALKENES. ALKYNE. ALCADIENE. Alkanes: nomenclature, chemical-physical properties, natural sources, radical reactions, conformational analysis. Difference between configurations and conformations. Cycloalkanes: nomenclature, conformational analysis. Alkenes: nomenclature, chemical-physical properties, hydrogenation, electrophilic additions. Alkynes: nomenclature, chemical-physical properties, acidity, addition of water and keto-enol tautomerism. Alkadienes: general information on isolated, conjugated, and cumulated dienes. (5 HOURS). - AROMATIC HYDROCARBONS: nomenclature, aromaticity, Huckel's rule, structure, and stability of benzene. Notes on electrophilic aromatic substitution. Polynuclear aromatic hydrocarbons. Heterocyclic systems with heteroatom (furan, pyrrole, thiophene, pyridine). (2 HOURS) - AMINES: Nomenclature, chemical-physical properties, basicity. Oxidation of amines. Reactions of amines with nitrous acid. (1 HOUR) - ALCOHOLS. PHENOLS. ETHER: Alcohols: nomenclature, chemical-physical properties, formation of ethers, esters, alkyl halides, dehydration, oxidation. Phenols: nomenclature, acidity, polyhydroxylated phenols. Ethers: nomenclature, chemical-physical properties. (2 HOURS) - ALDEHYDES AND KETONES: Nomenclature, chemical-physical properties. General reactivity and addition of alcohols. Reduction and oxidation of carbonyl compounds. (2 HOURS) - CARBOXYLIC ACIDS AND DERIVATIVES: Nomenclature, chemical-physical properties. Acidity. Structure and nomenclature of functional derivatives of carboxylic acids. Hydrolysis of esters. Triglycerides and soaps. Dicarboxylic acids, oxyacids (citric acid, lactic acid, tartaric acid). (2 HOURS) - CARBOHYDRATES: general information on structure and classification, structure of the main natural monosaccharides, structure of the main disaccharides (maltose, lactose, and sucrose). Oxidation and reduction of carbohydrates. (1 HOUR) - AMINO ACIDS: structure, acid-base properties, zwitterions, isoelectric point, relative configurations of -amino acids, peptide bond. (1 HOUR)