Obiettivi Formativi

Conoscenza della struttura atomica della materia, dei legami chimici, della reattività, dell’equilibrio 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 ed esercitazioni in aula svolte dal docente e dagli studenti. Metodi a supporto: Trasparenze e Presentazioni in Power Point delle lezioni.

Teaching Methods

The lessons of this class will be given through PowerPoint slides and interactive discussions.Seminars on related arguments could be proposed. Lessons will be given through Microsoft PowerPoint slides using a PC and a video projector.

Prerequisiti

nessuno

Prerequisites

no prerequisite is required

Verifiche dell'apprendimento

Esami orali finali congiunti di Chimica Generale ed Inorganica e con Elementi di Chimica Fisica, con voto espresso in trentesimi, per acquisire i 14 CFU.

Assessment

The final oral exam to acquire the credits will be taken by discussing arguments from the program. The final marks will be in reported in x/30, in order to acquire 14 CFU.

Programma del Corso

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. Teoria atomica. Modello 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. Nomenclatura. Sistema IUPAC.Reazioni chimiche e relazioni stechiometriche fondamentali. Determinazione della formula minima di un composto. Concentrazione e diluizioni. Stato liquido e proprietà colligative - Legami intermolecolari. Evaporazione. Tensione di vapore. L'acqua. Tensione di vapore. Legge di Raoult. Pressione osmotica. Abbassamento crioscopico ed innalzamento ebullioscopio. Elettroliti e coefficiente di van't Hoff. Stato solido. Cristalli ionici e molecolari. Solidi covalenti. Metalli. Equilibrio chimico - Principio di Le Chatelier. Dissociazione gassosa. Equilibri ionici - Teorie su Acidi, basi. Forza di acidi e basi. Acidi poliprotici. Ionizzazione 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. Cenni di Inorganica sistematica: Preparazione, reattività ed uso di alcuni elementi e composti dei gruppi principali. Elementi di transizione e composti di coordinazione. Cenni sulla teoria del campo cristallino. Proprietà dei gas: equazioni di stato del gas ideale, miscele di gas, pressioni parziali, modello cinetico, gas reali. Termodinamica: variabili e funzioni di stato, primo principio e conservazione dell’energia, energia interna ed entalpia, variazione dell’entalpia in funzione della temperatura, termochimica, secondo e terzo principio, 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. Equilibrio chimico: principi, costanti di equilibrio, dipendenza da temperatura e pressione, equilibri in soluzione acquosa, dipendenza dal mezzo, dalla forza ionica e dalla temperatura, equilibri acido-base, tamponi, equilibri di solubilità, complessi. 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

Elements and compounds. Mixtures and solutions. States of matter. Mole. Electrons, protons and neutrons. Atomic and mass numbers. Isotopes. Molecular and atomic mass. Atomic theory - Rutherford model. Bohr theory. Quantum mechanics. Uncertainty principle. Wave equation. Quantum numbers. Atomic orbitals. Electronic configuration and Aufbau. Oxidation numbers. Periodic properties .Chemical bond - Ionic and covalent bonds. Lewis structures and molecular geometry. Resonance. Polar bond and dipolar moment. Hydrogen bond. Molecular geometry and VSEPR theory. Valence bond theory. Hybridization. Molecular orbitals. Metallic bond.Nomenclature. IUPAC System. Chemical reactions and stoichiometry. Empirical formula of a compound. Concentration and dilution. Liquid state colligative properties � Intermolecular bonds. Evaporation. Vapour pressure. Water. Raoult�s law. Osmotic pressure. Cryoscopy and ebullioscopy. Electrolytes and van't Hoff coefficient. Solid state. Ionic and molecular crystals. Covalent solids. Metals. Chemical equilibrium. Le Chatelier�s law. Gas dissociation. Ionic equilibria � Theories on Acids and bases. Stenght of acids and bases. Polyprotic acids. Ionization of water. pH of acidic and basic solutions. Dissociation degree. Hydrolysis. Buffer solutions. Acid-base titrations. pH Indicators. Solubility and complexation equilibria A Summary of Systematic Inorganic Chemistry: Synthesis, reactivity and use of some elements and compounds. Transition elements and coordination compounds. Crystal field theory. Gas properties: equations of state of ideal gas, mixture of gases, partial pressures, kinetic model, real gases. Thermodynamics: state variables and functions, first law and conservation of energy, internal energy and enthalpy, enthalpy changes as a function of temperature, thermochemistry, second and third law, spontaneous transformations, Gibbs Energy, dependence on temperature and pressure, chemical potential. Properties of mixtures: thermodynamic description, partial molar quantities, mixing functions, ideal solutions, excess properties, colligative properties, state diagrams, real solutions and activity coefficients, effect of temperature. Chemical equilibrium: principles, equilibrium constants, dependence on temperature and pressure, equilibria in aqueous solution, dependence on medium, ionic strength and temperature, acid base equilibria, buffer solutions, solubility equilibria, complexes. Electrochemistry: ions in solution, electrochemical cells, processes at electrode surface, kinds of electrodes, standard potentials, notes about different electrochemical techniques. Chemical Kinetics: principles, rate of reaction, rate constant, order of reaction, molecularity, half-time, notes about the reaction mechanisms, enzymatic catalysis. Notes about dispersed systems, macromolecules and clusters