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 BIOLOGICHE
Settore disciplinare: 
CHIMICA GENERALE E INORGANICA (CHIM/03)
Crediti: 
9
Anno di corso: 
1
Docenti: 
FIORENTINO GABRIELLA
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
72

Obiettivi

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 altre branche della chimica quali la chimica organica, la chimica fisica e la biochimica, che sono 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. Le esperienze in laboratorio (3 CFU) hanno lo scopo di introdurre gli studenti alla pratica di laboratorio, consentendo loro di apprendere le modalità per il corretto svolgimento delle operazioni più comuni (manipolazione dei reagenti chimici, uso di vetreria e strumenti analitici) attraverso la conduzione di semplici esperimenti, per un approccio concreto ai concetti appresi nella parte teorica del corso.
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 previsione 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 tavola periodica degli elementi e le proprietà periodiche, le proprietà principali di gas, liquidi e solidi e delle forze intermolecolari, i principi di termodinamica e cinetica 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, nonché 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, come una soluzione tampone, una soluzione fisiologica o una semplice titolazione analitica, per poi essere in grado, con l'acquisizione di competenze fornite nelle materie successive, di interpretare sistemi più complessi.
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.

Prerequisiti

È preferibile che lo studente conosca le nozioni basilari della Chimica Generale ed abbia dimestichezza con i calcoli matematici.

Contenuti

Grandezze ed unità di misura: grandezze fondamentali e derivate del Sistema Internazionale. Unità di massa atomica. Mole e numero di Avogadro.
Introduzione alla teoria atomica della materia: definizione di sostanze elementari e composte. Composizione, struttura e stati di aggregazione della materia. Elementi e tavola periodica. Struttura dell’atomo. Numero di massa e numero atomico. Isotopi. Massa molecolare e peso formula dei composti.
Modello strutturale dell’atomo: interazione tra radiazione elettromagnetica e materia. Effetto fotoelettrico. Teoria atomica di Bohr. Equazione di De Broglie e dualismo onda-particella. Principio di indeterminazione di Heisenberg. Equazione di Schrodinger, funzioni d’onda e numeri quantici. Atomi polielettronici e configurazione elettronica. Principi dell’Aufbau.
Tavola periodica e proprietà periodiche: struttura della tavola periodica. Raggio atomico, energia di ionizzazione, affinità elettronica, raggio ionico, elettronegatività.
Legame chimico: concetto di legame. Legame ionico: struttura, numero di coordinazione ed energia reticolare. Legame covalente secondo la teoria del legame di valenza: interpretazione di Lewis e polarità dei legami, regola dell’ottetto, fenomeno della risonanza, teoria VSEPR e geometrie molecolari, strutture e caratteristiche di legami semplici e multipli, teoria dell’ibridazione. Legame chimico secondo il metodo dell’orbitale molecolare. Legame metallico: modello semplificato del mare di elettroni, modello a bande. Legami intermolecolari: interazioni di Van der Waals, legame a ponte di idrogeno.
Regole di nomenclatura: regole di nomenclatura delle principali classi di composti inorganici.
Reazioni chimiche: significato e tipologia. Coefficienti stechiometrici. Bilanciamento di reazioni. Reazioni di ossido-riduzione. Rapporto ponderale e reagente limitante. Resa di reazione.
Stati della materia: stato gassoso ed equazione di stato dei gas ideali. Trasformazioni isoterme, isobare ed isocore. Principio di Avogadro. Miscele di gas ideali e legge di Dalton. Gas reali ed equazione di Van der Waals. Stato solido: tipologie di cella elementare, numero di coordinazione, tipologie di reticoli cristallini. Proprietà di solidi ionici, molecolari, covalenti e metallici. Stato liquido: energia cinetica nei liquidi. Proprietà dei liquidi. Transizioni di fase e diagrammi di stato. Curve di riscaldamento. Equazione di Clausius-Clapeyron.
Soluzioni: molarità, molalità, percentuali in peso, percentuali in volume, frazioni molari. Concetto di solubilità e dipendenza dalla temperatura. Solubilità dei gas e legge di Henry. Soluzioni ideali di liquidi e legge di Raoult. Proprietà colligative.
Equilibrio chimico: legge di azione di massa e costante di equilibrio. Principio di Le Chatelier. Equilibri in sistemi gassosi. Equilibrio in soluzioni acquose: definizioni di acidità, di pH e di pOH. Definizioni di acidi e basi e scale di acidità. Idrolisi acida e basica. Soluzioni tampone. Titolazioni acido-base. Calcolo del pH di soluzioni di acidi e basi forti e di acidi e basi deboli. Prodotto di solubilità: effetto dello ione a comune ed effetto del pH.
Elementi di termodinamica: primo principio della termodinamica. Entalpie di reazione e di formazione. Legge di Hess. Secondo principio della termodinamica. Funzione entropia e reversibilità delle reazioni. Terzo principio della termodinamica. Funzione di stato energia libera di Gibbs.
Elementi di cinetica: definizione di velocità di reazione e fattori che la influenzano. Meccanismi ed ordine di reazione. Controllo cinetico delle reazioni e catalizzatori.
Elementi di elettrochimica: celle galvaniche. Pila Daniell. Equazione di Nerst, potenziali di riduzione ed effetto della concentrazione. Forza elettromotrice. Elettrolisi.

Metodi didattici

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 5 esercizi 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.
2) una prova orale nella quale sarà valutata la capacità di approfondire gli aspetti teorici dei diversi argomenti trattati durante il corso e di descrivere l’esperienza condotta in laboratorio.
È possibile accedere alla prova orale solo se si supera la prova scritta con un punteggio non inferiore a 18. È possibile altresì essere ammessi con riserva alla prova orale, caso nel quale allo studente viene richiesto di svolgere un esercizio durante il colloquio per consentire alla commissione di accertare il livello di preparazione dello studente.

Testi

BERTINI, MANI: “Stechiometria”, CEA.
BERTINI, LUCHINAT, MANI: “Chimica”, CEA.
KOTS, TREICHEL, TOWNSEND: “ Chimica”, EdiSES.
Inoltre, Il materiale didattico utilizzato durante il corso dal docente è reso disponibile in formato pdf sulla piattaforma e-learning.

Altre informazioni