Obiettivi Formativi

Far acquisire un’adeguata conoscenza e comprensione dei fondamenti chimici delle tecnologie da un punto di visto sia descrittivo che quantitativo, che stanno alla base delle realtà applicative dell’ingegneria con riferimento alle proprietà fisiche e chimiche della materia, agli aspetti quantitativi ed energetici legati alla sua trasformazione e all’interazione con l’ambiente. Tutti gli argomenti sono affrontati sia teoricamente che numericamente con esercizi volti a risolvere problemi pratici.Far sviluppare la capacità di applicare in maniera autonoma le nozioni teoriche acquisite, per impostare, analizzare e risolvere problemi attinenti i settori dell’ingegneria industriale sapendo interpretare i fenomeni chimici e sapendo utilizzare le leggi che li governano.Far acquisire la capacità di individuare autonomamente gli strumenti e le fonti di dati necessarie all'analisi, alla comprensione e alla risoluzione dei problemi pertinenti l'insegnamento anche attraverso l'integrazione delle conoscenze acquisite con appropriate indagini bibliografiche tali da consentire un confronto critico tra le diverse soluzioni possibili. Alla fine del corso gli studenti dovranno essere, inoltre, in grado di saper effettuare un confronto critico tra diverse possibili soluzioni attinenti all’interpretazione e al bilanciamento stechiometrico di reazioni chimiche, l’interpretazione e calcolo di fenomeni energetici, ed altri argomenti del programma del corso.Far acquisire la capacità comunicare le conoscenze acquisite in maniera critica adoperando un linguaggio tecnico ed un approccio metodologico adeguati alla disciplinaAcquisire un metodo di studio individuale adeguato a consentire l'approfondimento delle conoscenze e ad affrontare ulteriori tematiche avanzate o settoriali.

Learning Goals

To provide skills and knowledge on the fundamentals of chemistry for engineers comprising chemical and physical properties of the matter, reactivity, energy related to chemical transformation and the interaction between matter and environment. All the topics are approached both theoretically and numerically exercises aimed at solving practical issues To develop the ability to independently apply the theoretical notions acquired, to set up, analyze and solve problems relating to the sectors of industrial engineering knowing how to interpret chemical phenomena and knowing how to use the laws that govern them.To develop the ability to independently identify the tools and data sources, including appropriate bibliographic tools, necessary for the analysis and resolution of practical issues related to the course and a critical oriented analytical thought.To acquire the ability to communicate the knowledge acquired critically using a technical language and a methodological approach appropriate to the disciplineTo acquire an individual study method suitable to allow the deepening of knowledge and to face further advanced or sectoral topics.

Metodi didattici

Il corso si svolge prevalentemente attraverso lezioni frontali ed esercitazioni in aula. Le lezioni frontali sono svolte alla lavagna e con il supporto di slide powerpoint; le esercitazioni in aula, sia singole che di gruppo, vengono svolte sotto la guida del docente al fine di sviluppare la capacità di impostare, analizzare e risolvere problemi anche complessi.

Teaching Methods

The course mainly takes place through lectures and exercises in the classroom. The lectures are carried out on the blackboard and with the support of powerpoint slides; exercises in the classroom, both independent and group, are carried out under the teacher support in order to develop the ability to set up, analyze and solve even complex problems.

Prerequisiti

Nozioni di base relative alle leggi generali della chimica, alla simbologia di elementi e composti, alla più semplice nomenclatura inorganica ed organica, al bilanciamento delle reazioni elementari.

Prerequisites

Basic knowledge of general chemistry's laws, the symbols of elements and compounds, the simplest nomenclature both organic and inorganic, the balancing of elementary reactions.

Verifiche dell'apprendimento

Durante il corso si effettuano due verifiche (a metà e fine corso della durata di due ore ciascuna) che prevedono la risoluzione di esercizi e quesiti a risposta aperta e/o multipla. La prima verifica riguarda gli argomenti da 1 a 3. La seconda verifica riguarda gli argomenti da 4 a 6. La valutazione delle verifiche è espressa in trentesimi. Il risultato delle verifiche viene mantenuto per due anni accademici. L’esame finale consiste in una discussione orale degli argomenti oggetto delle verifiche ed il voto è calcolato come media aritmetica del voto delle verifiche e della discussione orale. Per coloro che non hanno sostenuto entrambe le verifiche l’esame finale consiste in una prova scritta che prevede la risoluzione di esercizi e quesiti a risposta aperta e/o multipla della durata di due ore sull’intero programma, valutato in trentesimi, ed una prova orale sugli argomenti oggetto della prova scritta. Il voto finale è la media aritmetica del voto della prova scritta e della discussione orale. Durante le verifiche e la prova scritta è possibile utilizzare una calcolatrice e consultare la tavola periodica degli elementi. Maggiori dettagli sulle modalità di svolgimento delle prove di esame sono reperibili alla pagina Moodle del corso. La valutazione delle verifiche o della prova scritta e della discussione orale è volta ad accertare il grado di conoscenze acquisite, della padronanza dei concetti, delle capacità di applicarle in maniera critica, della qualità dell’esposizione e della competenza nell’impiego del lessico specialistico.

Assessment

During the course, two ongoing tests are carried out (in the middle and at the end of the course, the time allotted is two hours. The first ongoing test focuses on topics from 1 to 3 with a score out of thirty. The second test focuses on topics from 4 to 6 with a score out of thirty. The results of the ongoing tests remain valid for two academic years. The final exam consists of an oral discussion on the topics included in the ongoing tests. The final grade is expressed out of thirty, calculated as the arithmetic average of the evaluations of ongoing tests and oral discussion. For students do not participate to ongoing tests, the final exams consists of a written test (covering all the topics, scored out of thirty, duration two hours) and an oral discussion on the topics included in the written test. The final grade is expressed out of thirty, calculated as the arithmetic average of the evaluations of written test and oral discussion. During the ongoing and written tests, it is permitted to use a calculator and to consult the periodic table of the elements. More details on the exams and past papers can be found on the Moodle page of the course. The assessment of the tests and the final exam will take into account the degree of knowledge acquired, the mastery of the concepts, the ability to apply them critically, the quality of the exposition and the expertise in the use of specialized vocabulary.

Programma del Corso

Argomento 1: Stechiometria e bilanciamento di reazioni: Legge di conservazione di massa. Il concetto di mole. Bilanciamento di reazioni non redox. Rapporti ponderali: calcolo delle quantità che reagiscono. Reagente limitante. Bilanciamento delle reazioni redox. Metodo degli equivalenti. Argomento 2: Stati di aggregazione della materia Teoria cinetica e leggi dei gas. Gas ideali e gas reali. Le leggi dei gas ideali. Equazione di stato dei gas ideali. Densità e peso molecolare di un gas. Solubilità dei gas nei liquidi. Equazione di stato dei gas reali. Liquefazione dei gas e diagramma di Andrews. Stato liquido; proprietà fisiche dei liquidi. Tensione di vapore. Equazione di Clausius Clapeyron. Evaporazione e tensione di vapore. Ebollizione. Classificazione. Solidi ionici. Solidi covalenti. Solidi molecolari. Sistemi cristallini. Diagrammi di stato ad un componente. Argomento 3: Le soluzioni Soluzioni. Concentrazione delle soluzioni. Tensione di vapore delle soluzioni. Definizione di elettrolita e non elettrolita. Conducibilità elettrica delle soluzioni. Le proprietà colligative. Argomento 4: Equilibrio chimico Variazione di energia durante una reazione (variazione entalpica ed entropica). Energia libera ed equilibrio chimico. Equilibri omogenei ed eterogenei. Equilibri acido-base. Prodotto ionico dell’acqua. Calcolo del pH di una soluzione acquosa di acido o di base forte, acido o di base debole. Idrolisi. Calcolo del pH di idrolisi. Prodotto di solubilità. Argomento 5: Cinetica chimica Velocità di reazione. Ordine di una reazione. Equazione cinetica. Legge di Arrhenius, Energia di attivazione, Catalisi e catalizzatori. Argomento 6: Elettrochimica ed elettrolisi Elettrodi e pile. Equazione di Nernst. Misura della f.e.m. di una pila. L’elettrolisi. Sovratensione. Le leggi di Faraday.

Course Syllabus

Topic 1: Chemical reactions Mass conservation law. Mole and atomic weight. Acid-base reactions. Redox reactions. Weight ratio and limiting reagent. Chemical equivalent. Topic 2: The state of matter Kinetic theory of gases.The ideal gas laws. The ideal gas equation. Gas density. Real gases. The van der Waals’s equation. Liquefaction of gases. Liquid: Physical properties. Vapor pressure. Clausius Clapeyron equation. Critical temperature and Andrews diagram. Topic 3: Liquid solutions Liquid solutions. Solubility. Concentration of solutions. Vapor pressure of solutions Definition of electrolyte and non-electrolyte. Electric conductivity of solutions. Colligative properties. Topic 4:Chemical Equilibrium Energy variation during a chemical reaction (enthalpy and entropy variation). Free energy and chemical equilibrium. Homogeneous and heterogeneous equilibrium. Acid-base equilibria. Ionic product of water. pH: definition. pH calculation for : strong acid or strong base, weak acid or weak base. Hydrolysis equilibria. Hydrolysis pH calculation. Solubility product. Topic 5: Chemical kinetic Reaction rate. Reaction order, kinetics laws. Arrehenius equation. Activation Energy. Catalysis and catalysts Topic 6: Electrochemistry and electrolysis Electrodes and batteries. Potential of a half-element. Nernst’s equation. Measurement of e.m.f. of a stack. Electrolysis. Overvoltage. Faraday's laws.