Università degli Studi di Napoli "Parthenope"

Scheda dell'insegnamento

Anno accademico: 
2016/2017
Tipologia di insegnamento: 
Base
Tipo di attività: 
Obbligatorio
Corso di afferenza: 
Corso di Laurea triennale (DM 270) in SCIENZE NAUTICHE ED AERONAUTICHE
Settore disciplinare: 
CHIMICA GENERALE E INORGANICA (CHIM/03)
Crediti: 
6
Anno di corso: 
1
Docenti: 
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
48

Obiettivi

Obiettivi formativi
Scopo principale del corso è fornire la conoscenza dei principi fondamentali della chimica generale ed inorganica e sviluppare la capacità di applicare le conoscenze acquisite alla soluzione di semplici problemi di chimica generale, fondamentali per la corretta comprensione di discipline e fenomeni che saranno oggetto di insegnamenti tenuti nei semestri successivi.
Attraverso le lezioni frontali (6 CFU), il corso si propone di fornire allo studente le conoscenze di base della struttura della materia, del legame chimico e dei principi che regolano l’equilibrio chimico in sistemi omogenei ed eterogenei.

Conoscenza e capacità di comprensione: lo studente deve dimostrare di saper fare uso del linguaggio della chimica, attraverso la lettura delle formule chimiche e la identificazione delle caratteristiche chimico-fisiche di una sostanza in base alla sua struttura molecolare e agli elementi che la compongono. Deve mostrare familiarità con i concetti di mole, di concentrazione, di pH, di solubilità e dimostrare di conoscere le proprietà della materia e le trasformazioni chimiche che la coinvolgono, i principi del legame chimico, i principi dell’equilibrio chimico e delle reazioni chimiche (acido/base, redox), la struttura elettronica dell’atomo e della molecola, le basi della tabella periodica degli elementi e le proprietà periodiche, le proprietà principali di gas, liquidi e solidi e delle forze intermolecolari, i principi di termodinamica applicati alla chimica.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione: lo studente deve saper utilizzare la terminologia chimica principale, le espressioni di concentrazione e la stechiometria delle reazioni chimiche, applicando il calcolo stechiometrico alla determinazione dello stato di equilibrio chimico di un sistema e alle proprietà acido/base e ossido/riduttive delle reazioni. Deve saper determinare la resa e la conversione di una reazione, il pH di una soluzione acquosa e la solubilità di un elettrolita in acqua, nonchè le proprietà fisiche delle soluzioni.  

Autonomia di giudizio: lo studente deve essere in grado di valutare in modo critico il ruolo delle sostanze che compongono un sistema chimico, i fattori limitanti di una reazione, le problematiche connesse all'efficienza delle reazioni chimiche in processi produttivi, gli aspetti chimici della valutazione di impatto ambientale, il ruolo della chimica nei processi ambientali, agricoli e industriali.
  
Abilità comunicative: lo studente deve dimostrarsi in grado di descrivere i fenomeni chimici appresi durante il corso esprimendosi chiaramente, con termini appropriati e con esempi opportuni.

Capacità di apprendimento: lo studente deve dimostrare di poter costruire i suoi percorsi di crescita scientifica in maniera critica ed autonoma, essendo in grado di utilizzare correttamente il materiale di studio fornito dal docente e il materiale di approfondimento che lui stesso potrà procurarsi. Lo studente deve anche mostrare capacita' di arricchimento personale dei concetti forniti a lezione, mediante una propria ricerca di materiale bibliografico, anche attraverso internet.

Prerequisiti

È necessario che lo studente conosca le nozioni basilari della Chimica Generale e della Fisica ed abbia dimestichezza con i calcoli matematici (equazioni di I e II grado, proprieta' delle potenze e dei logaritmi, proporzioni ed equivalenze, conversione tra unita' di misura).

Contenuti

Il modello atomico della materia – La materia: composizione, struttura e stati di aggregazione; elementi e tavola periodica; sostanze elementari e composte; proprietà intensive ed estensive. L’atomo: struttura e caratteristiche delle particelle subatomiche; numero di massa e numero atomico degli elementi; unità di massa atomica; massa molecolare e peso formula dei composti (composizione percentuale, formule minime e formule molecolari). Le grandezze fondamentali e derivate del Sistema Internazionale. La mole ed il numero di Avogadro. L’energia in chimica.
Il modello strutturale dell’atomo: l’elettrone – Radiazione elettromagnetica e materia; spettri di emissione e di assorbimento; teoria atomica di Bohr; principio di indeterminazione di Heisenberg; equazione di De Broglie e dualismo onda-particella. Equazione di Schrodinger; funzioni d’onda e numeri quantici; atomi polielettronici e configurazione elettronica.
Proprietà periodiche – Struttura della tavola periodica. Raggio atomico; energia di ionizzazione; affinità elettronica; raggio ionico; elettronegatività. Classificazione degli elementi in metalli e non-metalli. Numero di ossidazione.
Il legame covalente – Il legame chimico. Il legame covalente: teoria del legame di valenza, interpretazione di Lewis e polarità dei legami; regola dell’ottetto. Risonanza. Teoria VSEPR e geometrie molecolari. Energia di legame. Teoria dell’ibridazione. Orbitale molecolare in molecole biatomiche omonucleari ed eteronucleari.
Il legame ionico – La natura del legame ionico. La geometria locale dei composti ionici.
Il legame metallico – I metalli: legame e struttura. Configurazione elettronica e proprietà elettriche. La conduzione termica.
Le interazioni di Van der Waals e il legame idrogeno.
Regole di nomenclatura – Regole di nomenclatura delle principali classi di composti inorganici: sali binari, idracidi e idruri, ossidi, ossidi acidi e perossidi, idrossidi, ossoacidi, sali ternari, ioni positivi e negativi.
Le reazioni in chimica – Significato, tipologia e bilanciamento di reazioni; ossido-riduzione: metodo diretto e metodo delle semireazioni; rapporto ponderale e reagente limitante; resa di reazione.
Lo stato solido – Le strutture dei composti ionici. I reticoli dei solidi con struttura molecolare e covalente. Alcune proprietà dei solidi correlate al legame chimico.
Lo stato gassoso – Variabili di stato ed equazione di stato dei gas ideali; trasformazioni isoterme, isobare ed isocore; principio di Avogadro; teoria cinetica dei gas; miscele di gas ideali e legge di Dalton; gas reali ed equazione di Van der Waals.
Lo stato liquido – Energia cinetica nei liquidi; proprietà dei liquidi.
Le transizioni di stato – Gli aspetti termodinamici delle transizioni di stato. Entalpie di vaporizzazione, sublimazione e fusione e proprietà strutturali. Diagrammi di stato a un componente.
Sistemi a più componenti – Le soluzioni: molarità, molalità, percentuali in peso, percentuali in volume, frazioni molari. Spostamento dell’equilibrio: la solubilità e il principio di Le Chatelier-Brown. Le soluzioni ideali e le proprietà colligative. La legge di Raoult.
I sistemi a composizione variabile: equilibrio chimico in fase gassosa – Aspetto fenomenologico dell’equilibrio. Gli effetti delle perturbazioni esterne sullo stato di equilibrio di una reazione. Termodinamica delle reazioni: la legge di Hess.
Gli equilibri in fase liquida – Acidi e basi di Arrhenius e di Bronsted-Lowry. Forza di un acido e di una base. Il prodotto ionico dell’acqua. Il pH. Gli equilibri acido-base in soluzione acquosa. Idrolisi.

Metodi didattici

Lezione frontale - Esercitazioni numeriche - Lettura congiunta di parti del testo per facilitare la comprensione - Discussione in classe circa aspetti particolarmente critici (modello atomico, energia di Gibbs, equilibri chimici, acidi e basi).

Verifica dell'apprendimento

In sede d’esame si verifica il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente descritti.
L’esame è diviso in 2 parti:
1) una prova scritta in cui lo studente è chiamato a risolvere 7 esercizi (ciascuno valutato 5 punti) su argomenti del programma, quali strutture di Lewis e geometria dei composti, bilanciamento delle reazioni redox, stechiometria delle reazioni, determinazione delle concentrazioni e proprietà colligative delle soluzioni, determinazione del pH e della solubilità, ecc. Un elenco esaustivo di esercizi e soluzioni relative a precedenti sedute di esame e' disponibile sul sito e-learning di Ateneo.
2) una prova orale nella quale sarà valutata la capacità di approfondire gli aspetti teorici dei diversi argomenti trattati durante il corso.
È possibile accedere alla prova orale solo se si supera la prova scritta con un punteggio non inferiore a 15/35.

Testi

1) Bertini, Luchinat, Mani. Chimica. Casa Editrice Ambrosiana, Milano.
2) Esercizi: Bertini-Mani, Stechiometria. Un avvio allo studio della Chimica. Casa Editrice Ambrosiana, Milano
Inoltre, Il materiale didattico utilizzato durante il corso dal docente è reso disponibile in formato pdf sulla piattaforma e-learning.

Altre informazioni