CHIMICA GENERALE ED INORGANICA I E LABORATORIO M - Z

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1 DIPARTIMENTO DI SCIENZE CHIMICHE Corso di laurea in Chimica Anno accademico 2018/ anno CHIMICA GENERALE ED INORGANICA I E LABORATORIO M - Z 12 CFU - 1 semestre Docente titolare dell'insegnamento MARIA ELENA FRAGALA' me.fragala@unict.it Edificio / Indirizzo: Edificio 1 Telefono: Orario ricevimento: Venerdi 11:00-12:00 OBIETTIVI FORMATIVI Il corso si propone di fornire i fondamenti di Chimica Generale e Inorganica quale base culturale indispensabile per la comprensione degli insegnamenti successivi, cui essa è propedeutica. Lo studente, attraverso lo studio della chimica prenderà consapevolezza non soltanto del ruolo fondamentale espletato da questa disciplina in diversi ambiti scientifico-tecnologici, ma anche acquisirà dismestichezza con i principi fondamentali alla base del metodo scientifico. Il corso di Chimica Generale fornirà allo studente i primi esempi di reattività chimica, con particolare riferimento ai processi in fase gassosa ed in soluzione acquosa. Si tratterà anche il concetto di equilibrio chimico, applicato agli equilibri in soluzione acquosa. Saranno fornite le prime nozioni di teoria atomica e di teoria del legame chimico, con particolare attenzione alle geometrie molecolari. Il corso si propone di fornire i fondamenti di Chimica Generale e Inorganica quale base culturale indispensabile per la comprensione degli insegnamenti successivi, cui essa è propedeutica. Lo studente, attraverso lo studio della chimica prenderà consapevolezza non soltanto del ruolo fondamentale espletato da questa disciplina in diversi ambiti scientifico-tecnologici, ma anche acquisirà dismestichezza con i principi fondamentali alla base del metodo scientifico. Il corso di Chimica Generale fornirà allo studente i primi esempi di reattività chimica, con particolare riferimento ai processi in fase gassosa ed in soluzione acquosa. Si tratterà anche il concetto di equilibrio chimico, applicato agli equilibri in soluzione acquosa. Saranno fornite le prime nozioni di teoria atomica e di teoria del legame chimico, con particolare attenzione alle geometrie molecolari. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'INSEGNAMENTO

2 Lezioni frontali, esercitazioni in aula, laboratorio Lezioni frontali, esercitazioni in aula, laboratorio PREREQUISITI RICHIESTI Matematica di base, fisica di base, chimica di base. Matematica di base, fisica di base, chimica di base. FREQUENZA LEZIONI La frequenza è un requisito necessario per il superamento e dell esame finale. La frequenza è un requisito necessario per il superamento e dell esame finale. E' ammessa una sola assenza in laboratorio. CONTENUTI DEL CORSO 1.LA COMPOSIZIONE DELLA MATERIA: molecole e composti molecolari, ioni e composti chimici, nomenclatura chimica, peso atomico e peso molecolare. 2.REAZIONI CHIMICHE: Equazioni chimiche, bilanciamento di reazioni semplici, numero di ossidazione e reazioni redox, significato quantitativo delle reazioni chimiche. 3.STECHIOMETRIA - Il concetto di mole ed il concetto di equivalente, calcoli stechiometrici: rapporti quantitativi nelle reazioni chimiche, Reagente limitante 4.STATO GASSOSO - Caratteristiche generali dello stato gassoso, gas ideali e leggi dei gas ideali, legge delle pressioni e dei volumi parziali, legge della diffusione dei gas - gas reali ed equazione di Van der Waals, significato molecolare della pressione e della temperatura, cenni di teoria cinetica dei gas. 5.LO STATO LIQUIDO E LE SOLUZIONI - Caratteristiche dello stato liquido, Tensione di Vapore dei liquidi, solvatazione dei soluti, concentrazione delle soluzioni, legge di Rault, forze intermolecolari e deviazioni dalla legge di Rault, proprietà colligative delle soluzioni: abbassamento della tensione di vapore, crioscopia ed ebullioscopia, pressione osmotica, Proprietà colligative di elettroliti.

3 6.ELEMENTI DI CINETICA ED EQUILIBRIO CHIMICO - Equazione cinetica ed ordine di reazione, cammino di reazione, energia di attivazione ed equazione di Arrhenius, fattori che influenzano la velocità di reazione, Catalizzatori omogenei ed eterogenei, deduzione cinetica dell equilibrio chimico, Legge di azione di massa e costante di equilibrio, Fattori che influenzano l'equilibrio 7.EQUILIBRI IONICI IN SOLUZIONE ACQUOSA Dissociazione dell'acqua e ph, teoria degli acidi e delle basi: acidi e basi di Arrhenius, Bronsted e Lowry e Lewis, Anfoliti, ph di soluzioni saline (idrolisi), Soluzioni tampone, Acidi poliprotici, titolazioni acido-base e indicatori di ph. Calcolo di ph in soluzione di acidi, basi, sali e tamponi. 8.STRUTTURA DELL'ATOMO Natura della luce, atomo di Bohr e spettri dell atomo di idrogeno, limiti dell atomo di Bohr, onde e particelle, la struttura dell atomo di idrogeno, la stuttura degli atomi polielettronici, energia degli orbitali, principio dell Aufbau, sistema periodico degli elementi, proprietà periodiche: raggi atomici e ionici, energia di ionizzazione, affinità elettronica. 9.LEGAME CHIMICO - Legame ionico, Legame covalente, Teoria del legame di valenza, Elettronegatività degli atomi e polarità dei legami, Teoria V.S.E.P.R.: geometria molecolare, orbitali ibridi, Risonanza, Legame chimico e formule di struttura dei composti inorganici più comuni. ESERCIZI SU: 1.ATOMI E MOLECOLE: Peso molecolare, formula minima, percentuali degli elementi presenti nei composti 2.EQUAZIONI CHIMICHE. BILANCIAMENTO E RELAZIONI PONDERALI: Generalità sulle equazioni chimiche, bilanciamento delle equazioni chimiche, calcolo del numero di ossidazione, bilanciamento redox, equivalenti di acidi, basi, sali, ossidanti, riducenti, rapporti ponderali, processi non quantitativi, resa di reazione, reagente limitante 3.SISTEMI GASSOSI: Definizione di un sistema gassoso, volume, pressione e temperatura, leggi dei gas, densità e determinazione della massa molecolare, pressioni e volumi parziali, miscele di gas, grado di dissociazione. Calcoli sulle reazioni in fase gassosa. 4.SOLUZIONI Calcolo della concentrazione delle soluzioni, miscelazione e diluizione delle soluzioni, analisi volumetrica, proprietà colligative delle soluzioni ed effetto della dissociazione elettrolitica. 5.EQUILIBRIO CHIMICO Equilibrio chimico, costanti di equilibrio e loro utilizzo nel calcolo delle concentrazioni delle specie all equilibrio 6.EQUILIBRI DI DISSOCIAZIONE IN SOLUZIONI DI ELETTROLITI Soluzioni di sali completamente o parzialmente dissociati, prodotto ionico dell'acqua, acidi e basi forti, acidi e basi deboli monoprotici, acidi poliprotici, ph di soluzioni saline (idrolisi), miscele di acidi, basi, sali, soluzioni tampone. ESERCITAZIONI DI LABORATORIO I Determinazione del volume molare di un Gas

4 Precipitazione di un ossido metallico e relativa purificazione Ridissoluzione degli ossidi di rame in acidi diluiti e concentrati Spettroscopia atomica e saggi alla fiamma Titolazioni di acidi monoprotici forti e deboli con indicatori Cinetica chimica TESTI DI RIFERIMENTO 1. R.H. Petrucci, W.S.Harwood, F.G. Herring, CHIMICA GENERALE (Principi e moderne applicazioni), Piccin 2. Kotz-Treichel-Townsend (ed edizioni precedenti) - Chimica-EdiSeS, Napoli 3. M. Speranza-Chimica Generale ed Inorganica-Edi-Ermes 4. P. Silvestroni- Fondamenti di Chimica-CEA 1. P. Michelin Lausarot, G.A. Vaglio, STECHIOMETRIA, Piccin Per gli consultare anche il materiale didattico del corso in cui sono inseriti i testi degli esercizi che veranno svolti in aula ed una breve nota di ciascuna delle esperienze che si svolgerà in laboratorio. ALTRO MATERIALE DIDATTICO STUDIUM Unict: STUDIUM Unict: PROGRAMMAZIONE DEL CORSO Argomenti Riferimenti testi

5 1 Composizione della materia 2 Reazioni chimiche 3 Stechiometria 4 Lo stato gassoso 5 Lo stato liquido e le soluzioni 6 Elementi di cinetica ed equilibrio chimico 7 Equilibri ionici in soluzione acquosa 8 Struttura dell atomo 9 Legame chimico Argomenti Riferimenti testi 1 ATOMI E MOLECOLE. Il docente, durante il corso, affronta svariate Per gli consultare il materiale didattico 2 EQUAZIONI CHIMICHE. BILANCIAMENTO E RELAZIONI PONDERALI. Il docente, durante il corso, affronta svariate 3 SISTEMI GASSOSI. Il docente, durante il corso, affronta svariate 4 SOLUZIONI. Il docente, durante il corso, affronta svariate 5 EQUILIBRIO CHIMICO. Il docente, durante il corso, affronta svariate

6 6 EQUILIBRI DI DISSOCIAZIONE IN SOLUZIONI DI ELETTROLITI. Il docente, durante il corso, affronta svariate VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO La prova finale consiste in un esame scritto (il giorno dell esame è quello indicato sul calandario ufficiale), basato su esercizi analoghi a quelli affrontati in aula durante il corso, ed in un colloquio orale (data e luogo saranno indicate dal docente) basato su tutti gli argmomenti del programma e sulle esperienze di laboratorio La prova finale consiste in un esame scritto (il giorno dell esame è quello indicato sul calandario ufficiale), basato su esercizi analoghi a quelli affrontati in aula durante il corso, ed in un colloquio orale (data e luogo saranno indicate dal docente). ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI l docente, durante il corso, affronta svariate tipologie di problemi che saranno oggetto del compito scritto. Esercizi e compiti d'esame (anni precedenti) saranno divulgati su studium. Tutti gli argomenti dell insegnamento sono possibili domande d esame (es. Nomenclatura, Strutture di Lewis di molecole modello: diagrammi di energia, geometria molecolare secondo VSEPR e ibridizzazione atomo centrale, Calcoli stechiometrici, Proprietà colligative, Equilibri chimici, Calcolo ph in soluzioni saline e tampone: reattività acido-base, Bilanciamento reazioni redox, La tavola periodica, Configurazione elettronica degli elementi, legame chimico, orbitali ibridi) Tutti gli sono considerati irrinunciabili per il superamento dell esame. Anche le esperienze di laboratorio effettuate potranno essere oggetto d interrogazione durante l esame. Per ogni esperienza di laboratorio lo studente presenterà una relazione dettagliata che sarà verificata dal docente.