Università degli Studi di Napoli "Parthenope"

Scheda dell'insegnamento

Anno accademico: 
2017/2018
Tipologia di insegnamento: 
Base
Tipo di attività: 
Obbligatorio
Corso di afferenza: 
Corso di Laurea triennale (DM 270) in INGEGNERIA GESTIONALE
Sede: 
Napoli
Settore disciplinare: 
FONDAMENTI CHIMICI DELLE TECNOLOGIE (CHIM/07)
Crediti: 
9
Anno di corso: 
1
Docenti: 
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
72

Obiettivi

Il corso si propone di impartire agli allievi le conoscenze indispensabili per approfondire i processi chimici che intervengono nei diversi settori dell’ingegneria. Il corso di Chimica, quindi, 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 con particolare attenzione alle reazioni che avvengono in solvente acquoso. Sono fornite, inoltre, le conoscenze di base relative alle proprietà chimiche dei principali elementi del sistema periodico e dei loro composti più importanti. Il corso ha l'obiettivo di fornire allo studente gli strumenti per conoscere la materia e le trasformazioni chimiche oltre che di trasmettere la capacità di descrivere fenomeni chimici attraverso un linguaggio scientifico appropriato.

Conoscenza e capacità di comprensione
Al termine del corso lo studente avrà integrato le proprie conoscenze di base sui fenomeni naturali che riguardano la trasformazione della materia; avrà una panoramica completa sulle leggi che regolano la struttura dell’atomo, delle molecole e dei composti; conoscerà i motivi teorici che stanno alla base dei bilanci energetici durante le trasformazioni della materia; saprà come ricavare lavoro elettrico da processi di trasformazioni di ossidoriduzione.

Conoscenza e capacità di comprensione applicate
Alla fine del percorso di studio lo studente avrà sviluppato la capacità di capire alcune caratteristiche chimico fisiche delle sostanze, quali stato di aggregazione e volatilità, durezza e fragilità sulla base delle conoscenze della loro struttura. Saprà come fare un bilancio di spontaneità dei processi chimici ed elettrochimici e quantificare la massa e l’energia in gioco durante tali trasformazioni.

Autonomia di giudizio
Al superamento dell’esame lo studente dovrà possedere gli strumenti per valutare in maniera critica una trasformazione chimica.

Abilità comunicative
Lo studente deve essere in grado di spiegare fenomeni chimici attraverso l’uso di un linguaggio scientifico appropriato. Deve inoltre acquisire la capacità di spiegare a persone non esperte le nozioni di base sulle relazioni proprietà/struttura della materia, le sue trasformazioni e le applicazioni a sistemi semplici della vita quotidiana.

Capacità di apprendere
Lo studente deve essere in grado di aggiornarsi continuamente in maniera autonoma attingendo da testi o articoli scientifici, o partecipando a seminari e conferenze, grazie agli strumenti di apprendimento, la curiosità e il giudizio critico maturati dall’elaborazione individuale delle conoscenze e delle competenze acquisite.

Prerequisiti

Conoscenze di base previste dai programmi delle materie scientifiche nella scuola secondaria superiore. Sono necessarie, inoltre, le conoscenze di elementi di matematica di base. In particolare è necessario essere in grado di risolvere equazioni di primo, secondo grado, logaritmiche ed esponenziali.

Contenuti

- La materia e le sue proprietà Classificazione della materia: elementi, atomi, molecole, composti. (2 ore)
- Struttura atomica La radiazione elettromagnetica. Modelli atomici. La forma degli orbitali atomici. Configurazione elettronica degli atomi e proprietà chimiche periodiche. Andamenti periodici delle dimensioni degli atomi, dell’energia di ionizzazione, dell’affinità elettronica e dell’elettronegatività. (6 ore)
- Atomi ed elementi La massa molare. La mole. L’equazione chimica bilanciata: relazioni stechiometriche. Il reattivo limitante in una reazione chimica. Calcoli stechiometrici. (2 ore + 4 ore esercitazione)
- Il legame chimico Gli elettroni di valenza. Il legame ionico. Il legame covalente e strutture di Lewis. La polarità dei legami. Geometria molecolare. Ibridazione. Teoria VSEPR. Nomenclatura dei principali composti inorganici. Legame metallico. (6 ore + 6 ore esercitazione)
- Lo stato gassoso Pressione e temperatura del gas. Legge dei gas ideali. Le miscele gassose. La distribuzione delle velocità molecolari. Gas reali: equazione di Van der Waals. (2 ore + 4 ore esercitazione)
- Fasi condensate Forze intermolecolari: dalle forze di Van der Waals al legame idrogeno. Stato liquido. Stato solido: solidi ionici, solidi covalenti, solidi metallici, solidi molecolari. I diagrammi di fase. (2 ore)
- Termodinamica chimica Le funzioni di stato. I principi della termodinamica. Energia libera e spontaneità delle reazioni. (2 ore)
- Le soluzioni Fattori che influiscono sulla solubilità: pressione e temperatura. Espressioni quantitative della concentrazione. Proprietà colligative delle soluzioni di non elettroliti non volatili (legge di Raoult, abbassamento crioscopico, innalzamento ebullioscopio, pressione osmotica). (4 ore + 6 ore esercitazione)
- L’equilibrio chimico Cinetica chimica. La legge dell’azione di massa: costante di equilibrio. Relazione tra Kc e Kp. Principio di Le Chatelier. I parametri che possono influenzare le condizioni di equilibrio. (6 ore + 6 ore esercitazione)
- Equilibri in soluzione acquosa Definizione di acido e base. Acidi e basi monoprotici in acqua. Autoionizzazione dell’acqua. Forza degli acidi e delle basi. Il pH. La neutralizzazione. Reazioni di idrolisi. Problemi che implicano equilibri eterogenei (prodotto di solubilità). (6 ore + 6 ore esercitazione)
- Elettrochimica Bilanciamento delle reazioni di ossido-riduzione. Celle galvaniche. Pile a secco. Celle elettrolitiche. (2 ore)

Metodi didattici

Lezioni frontali con proiezione di slides preparate dal docente. Esercitazioni numeriche svolte dal docente e dagli allievi.

Verifica dell'apprendimento

L'esame prevede lo svolgimento di una prova scritta e di un esame orale. La prova scritta verte sulla risoluzione di problemi di stechiometria. Non è possibile usare PC o smartphone. La prova scritta consiste in 5 esercizi per svolgere i quali lo studente ha a disposizione 2 ore. E’ consentito utilizzare la tavola periodica e la calcolatrice scientifica. Durante il corso sono previste due prove di verifica scritte intermedie, che vertono prevalentemente sugli aspetti numerici degli argomenti trattati fino a quel momento. In caso di superamento di entrambe le prove di verifica con votazione uguale o maggiore a 18/30, lo studente è esonerato dallo svolgimento della prova scritta.
La prova orale prevede una discussione sugli aspetti teorici della chimica generale ed inorganica. Lo studente deve dimostrare la piena comprensione degli argomenti trattati, che deve saper esporre in modo chiaro attraverso un linguaggio scientifico appropriato. Dalla verifica di tale capacità scaturisce la votazione finale.

Testi

Brown, Lemay, Bursten, Murphy, Woodward, FONDAMENTI DI CHIMICA (terza edizione), Casa ed. EDISES, Napoli.
Giannoccaro, Doronzo, ELEMENTI DI STECHIOMETRIA, Casa ed. EDISES, Napoli.
Brown, T. L. . E. A., LeMay, J. H. E., Bursten, B. E., Woodward, P. M., Murphy, C. J., & Brown, T. L. (2012). Chemistry : the central science - 12th Edition. (12th ed. ed.) Upper, Saddle, River, Nj: Pearson Prentice Hall.
Dispense a cura del docente disponibili sul sito web personale ingegneria.uniparthenope.it.

Altre informazioni

L'orario di ricevimento sarà stabilito in funzione dell'orario del corso. Il docente è disponibile a fornire spiegazioni agli studenti in orari concordati tramite e-mail.