SSD: CHIM/07
CFU: 6

Insegnamenti propedeutici (se previsti dall'Ordinamento del CdS)

Nessuno

Eventuali prerequisiti

Lo studente che accede a questo insegnamento è in possesso di una buona preparazione nei fondamenti di matematica e fisica. Questi prerequisiti sono forniti dagli insegnamenti impartiti nella Scuola Media Superiore.

Obiettivi formativi

Conoscenza critica dei fondamenti chimici e chimico - fisici necessari per interpretare il comportamento e le trasformazioni della materia in relazione alle principali tecnologie e problematiche di tipo ingegneristico: materiali, produzione e accumulo di energia, inquinamento.
Individuazione e comprensione delle analogie tra le differenti fenomenologie e l’interpretazione dei modelli termodinamici e meccanicistici.

Risultati di apprendimento attesi

Al termine del Corso lo studente conosce la struttura dell'atomo, le proprietà degli elementi e la loro capacità di formare composti, le strutture molecolari, le reazioni chimiche, gli stati della materia, gli equilibri in soluzione, le proprietà acido-base delle molecole. Dispone quindi delle competenze necessarie per affrontare lo studio dei successivi argomenti del proprio Corso di Studi nei quali la conoscenza delle proprietà chimiche della materia sarà fondamentale.

Conoscenza e capacità di comprensione

Lo studente deve dimostrare di conoscere e saper comprendere le problematiche relative alle trasformazioni delle sostanze chimiche, la stechiometria, le reazioni ed equilibri che avvengono in sistemi acquosi. Lo studente deve essere in grado di illustrare esempi relativi alla trasformazione di sostanze chimiche ed all’instaurarsi di equilibri principalmente in soluzioni acquose.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Lo studente acquisirà le abilità di interpretare le proprietà, la stechiometria, e le trasformazioni delle specie chimiche. Lo studente, sulla base della comprensione della struttura degli atomi e delle diverse entità chimiche (molecole, composti ionici) e delle proprietà periodiche, sarà in grado di comprendere e risolvere problemi inseriti in contesti più ampi connessi al proprio campo di studio. Sarà capace di analizzare gli effetti degli equilibri acido-base su sistemi acquosi semplici per poi discriminare e risolvere problemi connessi a sistemi più complessi. La trattazione teorica di molti argomenti è seguita da calcoli stechiometrici che facilitano la comprensione e l’approfondimento dei fenomeni connessi a sistemi reali.)

Programma - Syllabus

Dalle leggi fondamentali della chimica all'ipotesi atomica. Peso atomico, peso molecolare e mole. Formule chimiche e composizione percentuale. L'equazione di reazione chimica bilanciata e calcoli stechiometrici.La Teoria Atomica. Nozioni preliminari: le onde e la luce. Esperienze di Thomson, Millikan e Rutherford. Atomo di Bohr. Funzioni d’onda e orbitali atomici. Evidenze del dualismo onda-particella. L’equazione di Schrödinger. Gli orbitali. Principio di Pauli e di Hund. Regola di Aufbau. La struttura elettronica degli atomi. La Tavola Periodica degli elementi. Il legame chimico. Il legame covalente. La valenza degli atomi. Geometria molecolare. Legami e molecole polari e apolari. Il legame ionico e metallico. La regola dell’ottetto. Formule di struttura di Lewis; risonanza e carica formale. Nomenclatura dei principali composti inorganici. Il legame a idrogeno, forze di Van der Waals ione-dipolo, dipolo-dipolo, ione-dipolo indotto, dipolo indotto-dipolo indotto.
Leggi dei gas ideali. Legge di Dalton delle pressioni parziali. La distribuzione di Maxwell-Boltzmann delle velocità e delle energie cinetiche delle molecole. Gas reali. Stato liquido. Stato solido. Solidi cristallini ed amorfi. Tipi di solidi: covalente, molecolare, ionico, metallico. Cenni di termodinamica chimica. I e II principio della Termodinamica - Criterio di spontaneità delle trasformazioni. Diagramma entalpia/temperatura delle sostanze pure. Le transizioni di fase delle sostanze pure. Curva di raffreddamento di un liquido puro. La tensione di vapore. Diagramma di fase di una sostanza pura. Le soluzioni. La solubilità. Legge di Henry. Bilanci di materia nelle operazioni di mescolamento e diluizione delle soluzioni. Equilibri di fase in soluzione. Legge di Raoult. Crioscopia ed ebullioscopia. Misura della concentrazione di una soluzione: molarità, molalità, frazione molare, percento in peso. Proprietà colligative. Le reazioni chimiche. Termochimica. Equilibri chimici. La legge di azione di massa. Spostamento dell’equilibrio e principio di Le Chatelier. Acidi e Basi. Classificazione di acidi e basi: teoria di Arrhenius; teoria di Lowry–Bronsted; teoria di Lewis. Definizione del pH. Acidi e basi deboli. Calcolo del pH. Soluzioni elettrolitiche. Autoionizzazione dell’acqua. Soluzioni acide e basiche. Idrolisi. Neutralizzazione.

Materiale didattico

Testi Consigliati

Si veda sito web del docente della materia.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Il docente utilizzerà: a) lezioni frontali per circa il 70% delle ore totali, b) esercitazioni per approfondire praticamente aspetti teorici per circa il 30% delle ore totali. Lo studente avrà a disposizione le slides delle lezioni e il materiale didattico fornito on line durante il corso e reperibile sul sito web del docente.

Verifica di apprendimento e criteri di valutazione

Modalità di esame

Prova scritta e orale. In caso di prova scritta i quesiti sono esercizi numerici. 

Modalità di svolgimento dell’esame: prova scritta vincolante per l’accesso alla prova orale. Lo svolgimento di ogni quesito è valutato da 0 a 10 punti sulla base dei seguenti indicatori: completezza e pertinenza. Materiale ammesso: calcolatrice e tavola periodica. Punteggio massimo raggiungibile con il test scritto: 30, punteggio minimo per superare l'esame: 18.

L’esito della prova scritta è vincolante ai fini dell’accesso alla prova orale. Le prova scritta e quella orale contribuiscono ognuna per il 50% della valutazione finale,  pertanto il superamento della prova scritta non è sufficiente per il superamento dell’esame. Tempo medio per la prova scritta: 120 minuti.