Corso di laurea in Fisica

Fornire le conoscenze e formare le competenze per comprendere le proprietà e la reattività delle sostanze.

Conoscenza e capacità di comprensione: padronanza del linguaggio chimico e delle conoscenze chimiche di base. Uso corretto della termodinamica chimica e previsione della reattività delle sostanze. Proprietà chimiche dei principali elementi.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Al termine del corso è attesa la capacità di scrivere  formule molecolari e di struttura dei principali composti inorganici e risolvere semplici esercizi di stechiometria, correlare le proprietà di legame dei composti inorganici con la reattività acido-base e ossido-riduttiva, gli stati della materia e le principali trasformazioni chimiche e fisiche che la coinvolgono con particolare attenzione ai fenomeni legati all'equilibrio chimico.

1. Fondamenti di Chimica. Sostanze elementari e composte. Allotropi. Stati di aggregazione della materia. Miscugli (omogenei ed eterogenei).  Nozioni di base e definizioni sugli atomi: particelle costitutive e loro caratteristiche fisiche, numero atomico, numero di massa. Massa atomica e unità corrispondente. Isotopi. Concetto di mole e  costante di Avogadro. Massa molecolare e massa molare. Formula minima, formula molecolare, formula di struttura. Isomeria strutturale. Conservazione della massa nelle reazioni chimiche. Reagente limitante.
2. Elementi di struttura dell’atomo. Modello atomico di Bohr. Cenni di spettroscopia atomica. Legge delle frequenze di Bohr.  Atomi multielettronici. Configurazioni elettroniche degli atomi e modello a gusci, derivazione sperimentale attraverso spettroscopia fotoelettroica. Periodicità delle proprietà chimiche e tavola periodica. Blocchi di elementi nella tavole periodica. Periodicità delle proprietà atomiche (dimensioni, energia di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività e implicazioni per la reattività chimica.
3. Legame chimico. Scambio di elettroni e legame ionico energia reticolare, costante di Madelung, cicli di Born-Haber. Legame covalente, approccio di Lewis. Elettronegatività e polarità dei legami, momento di dipolo. Relazione tra elettronegatività e reattività chimica. Geometrie molecolari e teoria della minima repulsione (VSEPR). Proprietà chimiche fondamentali degli elementi principali. Forze intermolecolari: polarità delle molecole, interazioni dipolo-dipolo forze di dispersione, legame a ponte di idrogeno.
4. Reazioni chimiche elementari in chimica inorganica. Reazioni acido base, reazioni di ossido riduzione.
5. Bilancio termico delle reazioni. Energia interna ed entalpia. Conservazione dell’energia e legge di Hess. Cicli termodinamici. Spontaneità delle trasformazioni . Energia libera di Gibbs e potenziale chimico. Potenziale chimico di un gas ideale e di una miscela di gas. Equilibrio tra le fasi. Passaggi di stato e diagrammi di stato ad un componente (regola delle fasi, equazione di Clapeyron). Soluzioni. Concentrazione ed unità di misura relative.  Potenziale chimico di una soluzione ideale. Tensione di vapore delle soluzioni. Legge di Raoult. Proprietà colligative delle soluzioni (abbassamento
della tensione di vapore, innalzamento ebullioscopico, abbassamento crioscopico, pressione osmotica.).  
6. Equilibrio chimico. Legge di azione di massa e costante di equilibrio. Cenni di elettrochimica. Potenziali standard di riduzione. Relazione tra  potenziale elettrodico energia libera di Gibbs (G) e costante di equilibrio. Equilibri in soluzioni acquose. Proprietà degli acidi e delle basi. Teoria acido-base secondo Arrhenius, Bronsted-Lowry e Lewis. Scala del pH. Equilibrio di autoprotolisi dell' acqua, acidi e basi forti. Acidi e basi deboli. Realzioni struttura-proprietà acido-base.
7. Cenni di cinetica chimica. La velocità di reazione. Equazioni cinetiche e costanti cinetiche. Ordine di reazione. Reazioni di ordine zero,  primo  e secondo ordine. Tempo di dimezzamento. Velocità di reazione e temperatura, legge di Arrhenius. Energia di attivazione.

Lezioni frontali in aula, con impiego di videoproiezioni per complessive 48 ore.

Materiale didattico pubblicato su Campusnet

L'esame è costituito da una prova scritta, che verte su tutto il programma svolto. La prova, della durata di 2 ore,  senza l'aiuto di appunti o libri, consiste di 6 quesiti, articolati in domande a risposta aperta, risposta chiusa ed esercizi. Un esempio della prova di esame con relative soluzioni viene fornito alla fine del corso.

Scritto

Masterton - Hurley, Chimica, principi e reazioni, Piccin

Whitten et al. Chimica Generale, Piccin

Atkins e Jones Chimica, Zanichelli

Oxtoby et al. Chimica Moderna, EDISES