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 CIVILE E AMBIENTALE
Settore disciplinare: 
FONDAMENTI CHIMICI DELLE TECNOLOGIE (CHIM/07)
Lingua: 
Italiano
Crediti: 
9
Anno di corso: 
1
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
72

Obiettivi

Obiettivi formativi CONOSCENZE Il Corso di Chimica 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. Vengono fornite inoltre le conoscenze di base relative alle proprietà chimiche dei principali elementi del sistema periodico e dei loro composti più importanti. ABILITà Lo studente, sulla base delle conoscenze acquisite, sarà in grado di spiegare semplici fenomeni chimici e analizzare e risolvere problemi di stechiometria, anche legati a processi tecnologici. Avrà inoltre la capacità di descrivere le principali relazioni fra la struttura e le proprietà della materia, affrontare l'interpretazione dei processi naturali, ambientali e tecnologici. Risultati di apprendimentoConoscenza e capacità di comprensione: Gli argomenti trattati rappresentano i fondamenti delle Scienze Chimiche, affrontati nell’ottica di rendere lo studente in grado di comprendere, descrivere ed affrontare le problematiche della chimica applicata alle Tecnologie. Al termine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze di base e capacità di comprendere nozioni circa la struttura e le proprietà della materia; la struttura elettronica dell’atomo e delle molecole, le proprietà periodiche degli elementi; le proprietà principali di gas, liquidi e solidi; i principi del legame chimico; i principi dell’equilibrio chimico. Capacità di applicare conoscenza e comprensione:Lo studente deve dimostrare di essere in grado di usare le conoscenze acquisite per analizzare e risolvere analiticamente e numericamente problemi di stechiometria, anche legati a processi tecnologici; essere in grado di spiegare semplici fenomeni ed esperimenti; avere la capacità di approcciarsi ed analizzare anche alcuni particolari problemi complessi, che non siano stati trattati direttamente durante il corso. Autonomia di giudizio:Lo studente deve essere in grado di fare una corretta analisi dei problemi, di esaminare possibili metodi di soluzione e di scegliere in maniera autonoma il metodo più appropriato e la sua corretta applicazione. 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 apprendimento:Lo studente deve essere in grado di ampliare le proprie conoscenze 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

Sono necessarie 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

Struttura atomica, legame chimico, reazioni chimiche e stati di aggregazione della materia (16 ore + 14 ore esercitazione): La materia e le sue proprietà: Classificazione della materia: elementi, atomi, molecole, composti; 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;Atomi ed elementi: La massa molare. La mole. L’equazione chimica bilanciata: relazioni stechiometriche. Il reattivo limitante in una reazione chimica. Calcoli stechiometrici;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;Lo stato gassoso- Pressione e temperatura. Legge dei gas ideali. Le miscele gassose. La distribuzione delle velocità molecolari. Gas reali: equazione di Van der Waals;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.Soluzioni ed equilibrio chimico (16 ore + 18 ore esercitazione)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);L’equilibrio chimico: La legge di azione di massa: la costante di equilibrio. Relazione tra Kc e Kp. Principio di Le Chatelier. I parametri che possono influenzare le condizioni di equilibrio;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).Termodinamica, cinetica ed elettrochimica (8 ore):Termodinamica chimica- Le funzioni di stato. I principi della termodinamica. Entalpia standard di reazione. Calcolo della variazione di entropia. Energia libera e spontaneità delle reazioni;Cinetica chimica: meccanismi di reazione, catalizzatori;Elettrochimica: Bilanciamento delle reazioni di ossido-riduzione. Celle galvaniche. Pile a secco. Celle elettrolitiche.

Metodi didattici

Verifica dell'apprendimento

Il corso, oltre alla trattazione degli argomenti teorici di base sulla struttura atomica, le proprietà e la reattività degli elementi e dei composti, prevede numerose esercitazioni in aula, durante le quali vengono svolti esercizi di stechiometria inerenti agli argomenti affrontati nella parte teorica del corso.L'esame prevede lo svolgimento di una prova scritta, che consiste nella risoluzione di 5 problemi di stechiometria, per la quale lo studente ha a disposizione 2 ore. E’ consentito utilizzare la tavola periodica e la calcolatrice scientifica. 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

Lezioni in aula supportate da power point ed esercitazioni numeriche in presenza del docente. Il materiale presentato a lezione viene reso disponibile sul sito web del docente (www.ingegneria.uniparthenope.it) -Brown, Lemay, Bursten, Murphy ‘Fondamenti di Chimica’ Casa Editrice: EdiSES.- Giannoccaro, Doronzo Elementi di stechiometria, Casa Editrice: EdiSES.

Altre informazioni