CHIMICA GENERALE ED INORGANICA E LABORATORIO

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1 DIPARTIMENTO DI SCIENZE CHIMICHE Corso di laurea in Chimica industriale Anno accademico 2016/ anno CHIMICA GENERALE ED INORGANICA E LABORATORIO 16 CFU - 1 e 2 semestre Docenti titolari dell'insegnamento SANTO DI BELLA - - CHIM/03-10 CFU sdibella@unict.it Edificio / Indirizzo: Dipartimento di Scienze Chimiche - Viale A. Doria 8 Telefono: Orario ricevimento: Tutti i giorni previo appuntamento GUGLIELMO GUIDO CONDORELLI - I - CHIM/03-6 CFU guido.condorelli@unict.it Edificio / Indirizzo: Dipartimento di Scienze Chimiche - V.le A. Doria 6 Telefono: Orario ricevimento: Tutti i giorni previa appuntamento OBIETTIVI FORMATIVI Il corso è finalizzato all apprendimento dei concetti di base di chimica generale, nonché di stechiometria, fondamentali per la corretta comprensione della chimica dei corsi successivi. I Lo scopo è quello di fornire le conoscenze di base di Chimica Inorganica, con particolare riferimento ai gruppi s-p e di integrare con alcuni argomenti specifici le nozioni di Chimica Generale ( Struttura dei solidi, equilibri di solubilità ed elettrochimica). Il modulo che è articolato in lezioni frontali (3 CFU), esercitazioni ed esperienze di laboratorio (3 CFU) fornisce agli studenti gli strumenti per cominciare a comprendere le ragioni del chimismo di alcuni semplici sistemi inorganici. PREREQUISITI RICHIESTI Sono richieste conoscenze di base di Matematica e Fisica Chimica Industriale I Sono richieste conoscenze di base di Matematica, Fisica e degli argomenti della Chimica Generale Modulo I

2 FREQUENZA LEZIONI Obbligatoria con le deroghe stabilite dal regolamento didattico del CdS in Chimica Industriale I Obbligatoria con le deroghe stabilite dal regolamento didattico del CdS in Chimica Industriale CONTENUTI DEL CORSO 1. La composizione della materia e le reazioni chimiche: concetti introduttivi - misure e grandezze, atomi ed elementi, massa atomica, il concetto di mole, composti chimici e nomenclatura, reazioni chimiche e loro bilanciamento, rapporti quantitativi nelle reazioni chimiche. 2. La struttura atomica: i primi modelli atomici, lo spettro elettromagnetico, spettri atomici, teoria di Bohr, particelle ed onde, equazione d onda per gli elettroni, numeri quantici ed orbitali, la configurazione elettronica degli elementi, proprietà periodiche e sistema periodico degli elementi. 3. Il legame chimico: strutture di Lewis, legame ionico (cenni), legame covalente, teoria del legame di valenza e ibridazione degli orbitali, molecole poliatomiche e geometria molecolare, teoria degli orbitali molecolari per le molecole biatomiche, forze intermolecolari. 4. La termochimica e cenni di termodinamica: varie forme dell energia, I principio della termodinamica, legge di Hess ed entalpie di reazione, spontaneità e disordine, entropia ed energia libera. 5. Gli stati di aggregazione della materia: Lo stato gassoso: proprietà dei gas, leggi dei gas ideali, miscele gassose, gas reali. Lo stato liquido: pressione di vapore dei liquidi e temperatura di ebollizione. Cenni sullo stato solido. Passaggi di stato, diagramma di stato dell acqua. 6. Le soluzioni: concentrazione delle soluzioni, legge di Raoult, soluzioni liquido-liquido, soluzioni di soluti non volatili e proprietà colligative. 7. Cenni di cinetica chimica: velocità di reazione, equazione cinetica, ordine di reazione, equazione di Arrhenius, meccanismi di reazione, catalisi. 8. L equilibrio chimico: reazioni di equilibrio, la costante di equilibrio, influenza della concentrazione, della pressione e della temperatura sugli equilibri chimici. 9. Equilibri ionici in soluzione acquosa: elettroliti e grado di dissociazione, definizioni di acido e base, teoria di Bronsted, prodotto ionico dell acqua, scala del ph, ph di acidi e basi forti, ph di acidi e basi deboli, acidi poliprotici (cenni), reazioni acido-base, soluzioni tampone.

3 10. Laboratorio: Esperienze di laboratorio relative alla sintesi di alcuni ossidi metallici, cristallizzazione di sali, titolazioni acido-base. I Teoria (3 CFU) Elettrochimica Generalità sulle celle elettrochimiche. Conduttori di I e II specie. Celle voltaiche. Semielementi galvanici. Elettrodo a idrogeno e potenziali normali. Serie Elettrochimica. Energia libera e lavoro elettrico. Legge di Nerst. Celle elettrolitiche. Predizione dei prodotti di elettrolisi e leggi di Faraday. Legame chimico e strutture dei solidi Classificazione dei solidi in base alla tipologia di legame. Solidi ionici e covalenti. Il legame ionico: energia reticolare e costante di Madelung. Strutture dei solidi: solidi cristallini e amorfi. Struttura e proprietà dei metalli. Solubilità dei sali in acqua Solubilità. Energetica del processo di dissoluzione. Sali poco solubili. Equilibri di solubilità e prodotto di solubilità. Chimica degli elementi del blocco s-p Aspetti generali degli elementi e proprietà periodiche. Sistematica dei gruppi principali. Idrogeno e gruppi 1-2 e Caratteristiche generali degli elementi dei singoli gruppi. Abbondanza naturale. Reattività allo stato elementare. Principali metodi di preparazione. Composti con idrogeno, ossigeno ed alogeni. Sali e altri composti principali. Cenni sui metalli di transizione e sui composti di coordinazione Esercitazioni e Laboratorio (3 CFU) Esercitazioni in aula: - Calcolo della forza elettromotrice (f.e.m.) delle celle galvaniche. Applicazioni della legge di Nerst. Effetto del ph. -Applicazione delle Leggi di Faraday -Calcoli sulla solubilità di sali poco solubili. Effetto dello ione comune. Effetto del ph sulla solubilità. Esperienze in Laboratorio : Preparazione della pila di Daniel e delle pile a concentrazione. Elettrolisi dell acqua ed applicazioni della legge di Faraday

4 Preparazione del KNO 3 (salnitro) Determinazione del prodotto di solubilità del CaSO 4 2H 2 O Riconoscimento e separazione degli ioni del 2 gruppo Riconoscimento degli anioni CO 3 2-, Cl -, Br - ed I - Preparazione del complesso argento-ammoniaca e determinazione della costante di complessazione TESTI DI RIFERIMENTO 1. Slides delle lezioni disponibili sul sito: 2. John Kotz, Paul M. Treichel, John R. Townsend Chimica, EdiSES 3. Petrucci, Harwood, Herring, Chimica Generale, Piccin 4. A cura di M. Speranza Chimica Generale e Inorganica, edi-ermes 5. Michelin Lausarot P.; Vaglio G. A., Fondamenti di Stechiometria I 1. Slides delle lezioni disponibili sul sito: 2 Bertini, Luchinat, Mani «Chimica Inorganica» Ambrosiana 3. John Kotz, Paul M. Treichel, John R. Townsend Chimica, EdiSES 4. Petrucci, Harwood, Herring, Chimica Generale, Piccin 5. A cura di M. Speranza Chimica Generale e Inorganica, edi-ermes ALTRO MATERIALE DIDATTICO I Slides delle lezioni disponibili sul sito: PROGRAMMAZIONE DEL CORSO

5 * Argomenti Riferimenti testi 1 * 1. La composizione della materia e le reazioni chimiche Slides delle lezioni; Testi * 2. La struttura atomica Slides delle lezioni; Testi * 3. Il legame chimico Slides delle lezioni; Testi * 4. La termochimica e cenni di termodinamica Slides delle lezioni; Testi * 5. Gli stati di aggregazione della materia Slides delle lezioni; Testi * 6. Le soluzioni Slides delle lezioni; Testi * 7. Cenni di cinetica chimica Slides delle lezioni; Testi * 8. L equilibrio chimico Slides delle lezioni; Testi * 9. Equilibri ionici in soluzione acquosa Slides delle lezioni; Testi * 10. Laboratorio Slides delle lezioni I * Argomenti Riferimenti testi 1 * testielettrochimica: Celle galvaniche slides; testi * Semielementi galvanici e potenziali Standard slides; testi * Legge di Nerst slides; testi * Celle elettrolitiche. Legge di Faraday slides; testi Strutture dei solidi slides; testi * Equilibri di solubilità slides; testi Aspetti generali della chimica degli elementi slides; testi * Idrogeno slides; testo 2 9 * Elementi dei gruppi s-p: 1 e 2 e dal 13 al 18 slides; testo 2 10 * Esperienze di laboratorio slides * Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame. N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.

6 VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO Prova scritta (sugli argomenti oggetto delle esercitazioni in aula) + colloquio orale I Prova scritta (problemi su argomenti di Chimica Generale: elettrochimica e equilibri di solibilità) + colloquio orale (su tutti gli argomenti del corso) PROVE IN ITINERE Due prove scritte (sugli argomenti oggetto delle esercitazioni in aula): Dicembre e fine Corso I Una prova in itinere scritta (problemi su argomenti di elettrochimica ed equilibri di solubilità) PROVE DI FINE CORSO Prova scritta (per coloro che non hanno svolto le prove in itinere) + colloquio orale I Prova scritta per chi non ha superato la prova in itinere (argomenti di elettrochimica ed equilibri di solubilità) + colloquio orale su tutti gli argomenti del corso ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI Tutti gli i contenuti del corso. I Principi delle celle galvaniche Tipi di semielementi galvanici Significato dei potenziali standard Principi delle celle elettrochimiche Descrivere i fattori che influenzano la solubilità Descrivere le relazioni tra struttura dei solidi e solubilità Discutere il seguente gruppo :

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