Scienze Naturali

Concetti introduttivi: grandezze fondamentali e loro unità di misura nel Sistema Internazionale. Temperatura e relative scale di misura. Misure: precisione e accuratezza, errori casuali e sistematici, cifre significative. La Materia. Gli stati della materia. Proprietà e trasformazioni chimiche e fisiche. La materia e suoi stati fisici. Densità, massa, volume. Elementi e composti. Miscele omogenee ed eterogenee, soluzioni. L’equazione chimica e stechiometria. Nomenclatura. Ossidi, Anidridi, Sali. Peso atomico, peso molecolare e peso formula. Concetto di Mole. Legge e Numero di Avogadro. Determinazioni della formula minima di un composto. Equazione chimica e bilanciamento. Reagente limitante. Rendimento di reazione. Processi di ossidazione e riduzione. Numero di ossidazione. Ossidazione, riduzione, ossidoriduzione. Reazioni redox e calcoli stechiometrici. L’atomo e la sua struttura. Particelle subatomiche: Elettrone, protone e neutrone. Numero atomico e numero di massa. Isotopi. Unità di massa atomica. Modello atomico di Bohr. Transizioni elettroniche e modello atomico. Teoria quantistica e ondulatoria. Gli orbitali atomici. Numeri quantici: Energia e Forma degli orbitali. Elettroni ed orbitali. Principi di Pauli e di Hund. Aufbau. Configurazione elettronica degli elementi. Sistema periodico degli elementi. Tavola periodica degli elementi: metalli, non-metalli, metalloidi. Classificazione periodica e configurazione elettronica degli elementi. Proprietà periodiche degli elementi: raggi atomici e raggi ionici, energia di ionizzazione, affinità elettronica ed elettronegatività. I legami chimici. Tipi di legame chimico: ionico e covalente. Elettronegatività degli atomi e polarità dei legami. Legame dativo. Strutture di Lewis. Risonanza. Geometria molecolare (teoria VSEPR). Teoria del legame di valenza. Cenni su ibridizzazione. Forze intermolecolari. Legami elettrostatici. Legame idrogeno. Legame metallico. Gli stati condensati. Lo stato solido. Tipi di solidi: ionici, covalenti, molecolari, metallici. Lo stato liquido. Cambiamenti di stato. Pressione di vapore. Temperatura di ebollizione. Soluzioni. Concentrazione: frazione molare, molarità, molalità, percentuale in massa, percentuale in volume. Proprietà colligative: tensione di vapore, temperatura di ebollizione, legge di Raoult, innalzamento ebullioscopico, abbassamento crioscopico, diffusione, osmosi e pressione osmotica, coefficiente di Van’t Hoff. L’equilibrio chimico. L’equilibrio nei sistemi omogenei. Legge di azione di massa. Costante di equilibrio e concentrazione di reagenti e prodotti. Concetto di equilibrio omogeneo ed eterogeneo. Principio di Le Chatelier. Effetto della variazione della concentrazione. Effetto della variazione della pressione. Effetto della variazione della temperatura. Grado di dissociazione. Equilibrio acido-base: Dissociazione dell’acqua: prodotto ionico dell’acqua e pH. Acidi e basi: definizioni di Arrhenius, Brönsted-Lowry, Lewis. Forza di acidi e basi. Acidità e struttura molecolare. Elettroliti anfoteri ed anfiprotici. Calcolo del pH: acidi e basi forti, acidi e basi deboli. Indicatori. Equilibri di solubilità. Soluzione satura. Prodotto di solubilità. Effetto dello ione a comune. Solubilità dei gas nei liquidi: Legge di Henry. Gli argomenti delle lezioni sono affiancati da esercitazioni numeriche relative alla determinazione delle formule dei composti, all'uso corretto della nomenclatura ufficiale, al bilanciamento delle equazioni chimiche e alla determinazione delle quantità di sostanze che reagiscono nei processi chimici. Le esercitazioni trattano poi i sistemi in soluzione e gli equilibri: calcolo del pH di soluzioni di acidi e basi forti, equilibri in fase gassosa e in soluzione, calcolo del pH di soluzioni di acidi e basi deboli.

J. Overby, R. Chang-Fondamenti di Chimica generale 4ed. 2024- McGraw Hill Appunti di lezione e slide del docente

L’atomo e la struttura atomica. Teoria quantistica e ondulatoria. Gli orbitali. Energia degli orbitali. Forma degli orbitali. Elettroni ed orbitali. Principi di Pauli e di Hund. Aufbau. Tavola periodica e proprietà periodiche degli elementi. I legami chimici. Tipi di legame chimico e fisico. Teoria Lewis. Ibridizzazione e geometria molecolare. Elettronegatività. Legami elettrostatici. Legame idrogeno. Legame metallico. Stechiometria- unità di misura- Peso atomico, peso molecolare e peso formula. Mole- Legge e Numero di Avogadro. Calcoli ponderali e basi di nomenclatura. Le reazioni chimiche: Ossidi/anidridi/Sali/bilanciamenti. Numero di ossidazione. Ossidazione, riduzione, ossidoriduzione. Reazioni redox con esempi. Soluzioni. Concentrazione e composizione di soluzioni. Frazione molare, molarità e molalità. Solubilità. Pressione osmotica. Proprietà colligative. Lo stato gassoso. Il gas ideale. Pressione, volume e temperatura. Teoria cinetica dei gas. Leggi di Boyle, Charles e Gay-Lussac. Equazione di stato del gas ideale. Energia cinetica e temperatura. Pressioni parziali e legge di Dalton. Gas reali: equazione di van der Waals. Stato critico dei gas reali. Gli stati condensati. Lo stato solido. Tipi di solidi: ionici, covalenti, molecolari, metallici. Equilibri chimici. Costanti di equilibrio e quoziente di reazione. Costante di equilibrio e temperatura. Soluzioni elettrolitiche. Acidi e basi. Definizioni: Arrhenius, Brönsted-Lowry, Lewis. Forza di acidi e basi. Acidità e struttura molecolare. Prodotto ionico dell’acqua. pH. Calcolo del pH: acidi e basi forti e deboli. Equilibri ionici in soluzione. Cenni di idrolisi salina e soluzioni tampone. Cenni di termodinamica chimica.

Conoscenze delle unità di misura delle grandezze fisiche. Conoscenza matematica di base: calcolo di proporzioni, frazioni, percentuali, risoluzioni equazioni di primo e secondo grado, proprietà delle potenze e logaritmi

J.Overby, R. Chang Fondamenti di Chimica Generale, quarta edizione McGraw Hill Appunti di lezione (slides e dispense)

L'insegnamento consiste di 50 ore di lezioni frontali. In alcune lezioni verranno proposti e risolti in aula esercitazioni numeriche sugli argomenti specificati nel programma.

Frequenza non obbligatoria ma altamente consigliata

L'esame consiste in una prova scritta valutata in trentesimi. La prova scritta verrà erogata in presenza e sarà composta da due domande e tre esercizi. Studenti e studentesse avranno due ore a disposizione per rispondere a tutti i quesiti. La prova si intende superata con votazione maggiore o uguale a 18/30

Frequenza in presenza con lezioni frontali bisettimanali per un totale di 5 ore a settimana.