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Chimica Generale e Inorganica

Settore scientifico disciplinare	Numero crediti formativi (CFU)
CHIM/03	7

INFORMAZIONI GENERALI

Obiettivi Formativi

L'obiettivo dell'insegnamento è introdurre gli studenti al linguaggio e alla metodologia scientifica con particolare riguardo ai fenomeni chimici. Inoltre il corso ha come principale obiettivo quello di fornire le nozioni necessarie a comprendere le proprietà degli elementi, delle sostanze inorganiche, della loro struttura e reattività, così come di fornire le basi per la risoluzione di calcoli relativi ai processi chimici.

 

Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione

Al termine dell'insegnamento lo studente avrà acquisito la conoscenza delle principali proprietà delle sostanze inorganiche e l’abilità nel saper risolvere i calcoli relativi ai processi chimici. Lo scopo è quello di fornire le conoscenze di base di Chimica Inorganica, con particolare riferimento ai gruppi s-p e di integrare con alcuni argomenti specifici le nozioni di Chimica Generale (Struttura dei solidi, equilibri di solubilità ed elettrochimica).

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

L’insegnamento permetterà allo studente di comprendere la struttura delle sostanze inorganiche e i principi che ne regolano l’interazione.

Abilità di giudizio

Lo studente sarà in grado di valutare le proprietà chimiche di sostanze inorganiche e di come applicare tali conoscenze in semplici casi pratici.

Abilità di comunicare

Lo studente acquisirà padronanza del linguaggio scientifico attraverso cui descrivere in modo appropriato quanto acquisito durante il corso.

Capacità di apprendimento

Al termine dell'insegnamento lo studente avrà competenze utili per altri studi in ambito chimico-fisico e la capacità di applicare i concetti acquisiti nell'ambito della ricerca.

 

PROGRAMMA DEL CORSO

1.CONCETTI DI BASE

- Stati di aggregazione della materia.

- Sostanze elementari e composti.

- Miscugli omogenei ed eterogenei

- Numero atomico, numero di massa, isotopi, massa atomica.

- Molecole: formule, massa molecolare.

- Ioni.

- Mole, costante di Avogadro, massa molare.

- Reazioni chimiche: classificazione, formalismi e bilanciamento.

L’ATOMO

- Radiazioni elettromagnetiche e particelle subatomiche.

- Teorie atomiche: teoria di Bohr e teoria quanto-meccanica, numeri quantici, orbitali atomici, spin elettronico e nucleare, diamagnetismo, paramagnetismo e ferromagnetismo.

- Struttura degli atomi polielettronici, configurazione elettronica e configurazione elettronica esterna.

- Tavola degli elementi e proprietà periodiche: dimensione degli atomi, energia di ionizzazione e affinità elettronica.

Il legame chimico

- Legame ionico.

- Legame covalente, simbologia e strutture di Lewis,  regola dell’ottetto,  formule di risonanza, i radicali.

- Legame covalente dativo.

- Elettronegatività, polarità dei legami.

- Geometria e polarità delle molecole.

- Teoria del legame di valenza, teoria dell’ibridazione e teoria degli orbitali molecolari (cenni).

- Legame metallico, teoria delle bande, conduttori e semiconduttori.

- Composti di coordinazione , nomenclatura, legame coordinativo, struttura elettronica, geometria e isomerie.

I COMPOSTI INORGANICI

- Numero di ossidazione.

- Sistematica dei composti inorganici e nomenclatura: ossidi, idruri, acidi, idrossidi, sali.

2. LE FORZE DI LEGAME

LE FORZE DI VAN DER WAALS

- Interazione dipolo-dipolo.

- Forze e dispersione (London),  polarizzabilità delle molecole.

 IL LEGAME A IDROGENO

GLI STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA

- Stato solido: solidi amorfi e cristallini. Cenni sulle proprietà dei solidi ionici, covalenti, covalenti macromolecolari, metallici.

- Stato liquido: pressione vapore, tensione superficiale, viscosità.

- Stato gassoso: legge dei gas ideali, miscele di gas e pressioni parziali, gas reali ed equazione di van der Waals.

- Transizioni di fase e diagrammi di stato.

3. LE SOLUZIONI E LE DISPERSIONI COLLOIDALI

- Miscibilità delle sostanze, legame dipolo-dipolo indotto, ione-dipolo.

- Soluzioni, concentrazione delle soluzioni.

- Soluzioni elettrolitiche.

- Proprietà colligative delle soluzioni: tensione di vapore, legge di Raoult, variazione di punti di ebollizione e congelamento, pressione osmotica.

- Le dispersioni colloidali.

4. LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE

- Calore e lavoro, energia interna, entalpia, entropia, energia libera, spontaneità dei fenomeni chimici (cenni).

- Equilibrio chimico: quoziente di reazione e costante di equilibrio, spostamento dell’equilibrio (principio di Le Chatelier)

- Velocità delle reazioni chimiche, equazioni cinetiche, ordine di reazione e reazioni a più stadi. Teoria delle collisioni, energia di attivazione, catalisi.

5. EQUILIBRI IN SOLUZIONE ACQUOSA

- Definizioni di acidi e basi (Arrhenius, Brønsted-Lowry, Lewis).

- Acidità/basicità di una soluzione acquosa: scala di pH e metodi per misurare il pH.

- Acidi forti e deboli, Ka e pKa, grado di dissociazione.

- Proprietà acido-base dei sali.

- Soluzioni tampone

- Solubilità e prodotto di solubilità, reazioni di precipitazione.

- Costanti di stabilità degli ioni complessi.

6. ELETTROCHIMICA

- Reazioni di ossido-riduzione.

- Potenziali standard di riduzione.

- Cenni di applicazioni dell’elettrochimica: celle voltaiche ed elettrolisi.

7. LA RADIOATTIVITÀ NATURALE E ARTIFICIALE

-  Radioattività: isotopi radioattivi, decadimento ed emissione di radiazioni.

-  Fissione e fusione nucleare.

-  Isotopi radioattivi in medicina

8. CHIMICA DEGLI ELEMENTI E DELLE SOSTANZE INORGANICHE

- Idrogeno

- Elementi alcalini e alcalino terrosi

- Elementi del blocco p

- Metalli di transizione e composti di coordinazione

9. STECHIOMETRIA

Nomenclatura chimica. Composizione percentuale degli elementi in un composto. Mole. Bilanciamento delle reazioni chimiche. Relazioni ponderali,  reagente limitante, resa di un reazione. Comportamento dei gas ideali. Concentrazione delle soluzioni. Proprietà colligative. Equilibrio chimico e spostamento. pH di soluzioni di acidi e basi forti, deboli, sali e soluzioni tampone. Solubilità e prodotto di solubilità. Elettrolisi.

 

Testi consigliati

Il docente consiglia l’integrazione del materiale fornito (videolezioni, slides, esercitazioni) con i seguenti testi, a cui il docente può fare riferimento durante le lezioni:

- J C. Kotz, O.M. Treichel, J.R. Townsend CHIMICA EdiSES

-  N.J. Tro CHIMICA un approccio molecolare EdiSES

- Speranza et al. CHIMICA GENERALE E INORGANICA edi-ermes

- Petrucci, Herring, Madura, Bissonnette CHIMICA GENERALE, PRINCIPI E APPLICAZIONI MODERNE Piccin

- P. Atkins, L. Jones, L. Laverman PRINCIPI DI CHIMICA Zanichelli

 

Stechiometria

- Elementi di stechiometria P.Giannoccaro, S. Doronzo   EdiSES

 

 

MODALITÀ DI ESAME, PREREQUISITI, ESAMI PROPEDEUTICI

Modalità di accertamento dei risultati di apprendimento acquisiti dallo studente

L'acquisizione dei risultati di apprendimento previsti viene accertata attraverso la verifica del completamento delle attività di autovalutazione presenti alla fine di ogni sezione dell'insegnamento e attraverso la prova di esame.

I test di autovalutazione permettono allo studente di monitorare la propria comprensione degli argomenti somministrati e, nel caso ci siano delle difficoltà, di attivarsi per colmare le lacune o chiedere ulteriori spiegazioni al docente tramite incontri di didattica interattiva.

Tutti i contenuti trattati nell’ambito dell’insegnamento costituiscono oggetto di valutazione.

La valutazione delle competenze acquisite dallo studente avverrà attraverso un colloquio orale o in forma scritta nelle date d’appello previste dall’Ateneo e pubblicate in piattaforma.

La valutazione prevede l’identificazione del raggiungimento degli obiettivi previsti ed in particolare per ogni argomento saranno valutati:

-          il grado di acquisizione della conoscenza degli argomenti trattati (50% del punteggio)

-          la capacità di sintesi e correlazione tra i vari argomenti oltre a una corretta terminologia (25% del punteggio)

-          la comprensione e la capacità di interpretazione dei meccanismi e fenomeni fisiologici (25% del punteggio).

 

Modalità di esame

La valutazione finale avverrà nelle date d’appello previste dall’Ateneo e pubblicate in piattaforma, in modalità scritta online, scritta strutturata in presenza e/o orale.

Prova scritta strutturata:

-15/30 domande (scelta multipla, vero o falso con o senza risposta motivata)

-ad ogni domanda viene assegnato un punteggio massimo di 1

-ad ogni risposta non data o errata viene assegnato un valore di 0

-ad ogni risposta imprecisa (descrizione incompleta di schede/mappe mute) viene assegnato un valore parziale (0.25 oppure 0.50 a seconda del livello di completezza)

Prova orale: colloquio della durata di circa 20 minuti per studente.

Propedeuticità

Non sono previste propedeuticità.

Prerequisiti

Per la comprensione degli argomenti trattati e per il raggiungimento degli obiettivi specifici è necessario e funzionale che lo studente abbia già acquisito delle competenze adeguate relativamente ad argomenti inerenti soprattutto la matematica (in particolare: Notazione esponenziale dei numeri, cifre significative ed arrotondamento, equazioni di primo e secondo grado e loro rappresentazione grafica, logaritmi naturali e decimali, le proporzioni) e le basi della chimica-fisica, quali: unità di misura del Sistema Internazionale, prefissi, conversioni metriche, simboli degli elementi legami chimici. Le conoscenze pregresse di tali scienze di base renderanno maggiormente comprensibili e fruibili i numerosi contenuti di area biomedica dell'insegnamento.

 

ORGANIZZAZIONE DIDATTICA

Modalità di erogazione del corso:

Il corso si articola in 9 moduli, ognuno dei quali comprende videolezioni e attività di didattica interattiva. È requisito essenziale per preparare al meglio l'esame seguire le lezioni del corso per l'intera durata della registrazione. È inoltre fortemente consigliata la consultazione dei libri di testo indicati. Essi costituiscono, infatti, un valido ausilio per la comprensione e l’approfondimento dei vari argomenti.

 

Attività didattiche previste

Le attività di didattica per gli insegnamenti integrati con attività di Laboratorio prevedono 12 ore di didattica laboratoriale per l'ammontare di 1 CFU.

 

Attività didattica erogativa (35 ore):

• 35 lezioni frontali, videoregistrate, della durata di circa 30 minuti ciascuna, sempre disponibili in piattaforma didattica (ogni videolezione corrisponde a 1 ora di didattica erogativa considerando la necessità di riascolto e le domande di autovalutazione da svolgere alla fine dell’ascolto). Durante ciascuna videolezione vengono proposti e risolti dei semplici problemi relativi agli argomenti trattati.

 

Attività didattica interattiva (7 ore):

• Dopo un sondaggio sulle preferenze degli argomenti da approfondire, si organizzano incontri interattivi periodici in videoconferenza su tematiche specifiche del programma.

 

Attività didattica interattiva di laboratorio (12 ore):

• 6 ore di attività di didattica esercitativa in presenza.
• 6 ore di attività di didattica trasmissiva in presenza.

 

Attività di autoapprendimento:

•          test di autovalutazione con domande a scelta multipla, alla fine di ogni modulo

•          test di autovalutazione con domande a scelta multipla, delle competenze in uscita dal corso.

 

L'articolazione tra DE e DI, per ciascun modulo, sarà organizzata coerentemente con gli obiettivi formativi specifici dell’insegnamento.

 

Ricevimento studenti

A inizio dell’anno accademico viene proposto un incontro online con tutti gli studenti del primo anno per presentare il corso, discutere il focus delle lezioni e gli obiettivi del programma e rispondere alle domande sull’organizzazione del corso.

Inoltre, è sempre possibile contattare il docente via e-mail o tramite gli strumenti messi a disposizione sulla piattaforma.