Orari di ricevimento:... (da definire in quanto il corso verrà svolto da un nuovo docente)

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1 Laurea in Scienze Geologiche (ordinamento 270) Università La Sapienza Anno Accademico Insegnamento di: Chimica generale ed inorganica con elementi di organica Numero di crediti: 12 Titolare: Prof.ssa Simonetta Fornarini Telefono: Curriculum docente: (nuovo docente) NB: si consiglia, per i docenti afferenti al DST, di indicare anche se non ancora disponibile, l'url della pagina del nostro Dipartimento corrispondente. Si sottolinea l'urgenza di dotarsi di una pagina web Italiano e Inglese, seppur minima per contenuti. Cognomi A-B: Cognomi C-D: Cognomi E-I: Cognomi L-M: Cognomi N-P: Cognomi Q-S: Cognomi T-Z: Orari di ricevimento:... (da definire in quanto il corso verrà svolto da un nuovo docente) Anno: I Semestre: I Tipologia del corso: Fondamentale Orario e aula: Aula, Dipartimento di Scienze della Terra, Università di Roma La Sapienza, [giorni e orario] ( da definire in quanto il corso tenuto da un nuovo docente passa da una base annuale a una base semestrale ) Programma del corso: Introduzione alla chimica. Molecole e atomi. Sostanze pure. Miscele omogenee ed eterogenee di sostanze. Proprietà fisiche e proprietà chimiche. Il metodo scientifico. Sistema internazionale delle unità di misura (SI), grandezze fisiche fondamentali e derivate. Simboli, valori numerici e unità di misura, tabelle e grafici di grandezze fisiche. Concetto di mole. Analisi elementare. Formula minima e formula molecolare (principio di Avogadro e legge degli atomi di Cannizzaro). Formula di struttura e stereochimica. Nomenclatura chimica. Reazioni chimiche. Struttura atomica. Struttura dell atomo. Dualismo onda-corpuscolo. Comportamento degli elettroni nell atomo. Numeri quantici. Sistema periodico degli elementi. Isotopi. Energia di ionizzazione ed affinità elettronica. Concetto di elettronegatività. Concetto di numero di ossidazione. Proprietà periodiche degli elementi. Legame chimico e geometria molecolare : metodo basato sulle strutture di Lewis e sulla repulsione tra le coppie elettroniche negli orbitali di valenza (VSEPR). Cenni sul metodo del legame di valenza per determinare la struttura molecolare: numeri quantici, orbitali atomici (s,p,d,f) e loro ibridizzazione (esempi di orbitali ibridi sp, sp 2, sp 3 ).

2 Stati di aggregazione della materia ed introduzione alla termodinamica. Lo stato solido: solidi ionici, molecolari, covalenti, metallici. Energia dei legami chimici. Primo principio della termodinamica. Termochimica. Lo stato gassoso e le leggi dei gas. Entropia, secondo e terzo principio della termodinamica. Energia libera. Concetto di equilibrio chimico. Equilibri chimici omogenei ed eterogenei. Costante d equilibrio e temperatura: equazione di van t Hoff. Diagrammi di stato (acqua, anidride carbonica): l equazione di Clausius-Clapeyron. Lo stato liquido e le soluzioni. Regole di solubilità in acqua per i composti inorganici. Elettroliti (forti e deboli) e non elettroliti. Proprietà colligative. Equilibrio chimico in soluzioni acquose. Prodotto ionico dell acqua e ph. Acidi e basi. Idrolisi e soluzioni tampone. Sali poco solubili. Parametri fisici e chimici che influenzano la solubilità. Solubilità di gas in acqua. Legge di Henry Cinetica chimica. Il grado di avanzamento di una reazione. La velocità di una reazione ed i fattori da cui dipende. Energia di attivazione. Catalizzatore di una reazione chimica. Cenni di chimica nucleare e radiochimica. Decadimento radioattivo. M. Curie e la scoperta di radio e polonio. Datazione di manufatti di natura organica con il metodo del 14 C. ( Questo argomento non viene chiesto nella prova d esame.) Elettrochimica. Pile chimiche. Equazione di Nernst e forza elettromotrice di una pila. Elettrolisi: idrogeno e ossigeno dall acqua. Accumulatori. Accumulatore al piombo. Proprietà degli elementi. Per gli elementi più comuni del sistema periodico (gruppi principali e di transizione) e dei loro composti verranno discusse le caratteristiche chimiche essenziali. (Alluminio dalla bauxite : processo Hall; sintesi dell ammoniaca, dell acido nitrico, dell acido solforico.) Elementi di chimica organica. Peculiarità della chimica del carbonio. Principali classi di composti organici e loro proprietà chimiche. Carbone, gas naturale e petrolio. Obiettivi formativi: Gli obiettivi formativi consistono nell acquisizione del linguaggio e dei metodi di ragionamento fondamentali della chimica per affrontare con solide basi i successivi insegnamenti del corso di laurea dove sono richieste conoscenze chimiche di base ( Mineralogia, Geochimica, etc.) Risultati dell apprendimento: I risultati dell apprendimento saranno essenzialmente verificati con i docenti di Mineralogia e Geochimica. Solide basi di chimica contribuiscono ad accelerare, rispetto alla situazione attuale, il percorso verso il conseguimento della laurea di primo livello. Testi di riferimento: J. C. Kotz, P. M. Treichel e J. R. Townsend, Chimica, IV edizione, 2009, EdiSES; P. Zanello, R. Gobetto, R. Zanoni, Conoscere la Chimica, I edizione, 2009, CEA. Propedeuticità: Il corso di chimica inizierà considerando un livello di conoscenze iniziali minimo. E fondamentale avere basi di matematica almeno al livello della terza classe di scuola secondaria superiore. Seguire le lezioni con assiduità ed impegno aiuta a colmare le eventuali lacune. Modalità di erogazione: Erogazione Lezioni Esercitazi oni Dato espresso in ORE Laboratori Studio assistito Studio individuale Terreno Totale ore

3 Frequenza: Gli studenti che seguono le lezioni con assiduità ed impegno generalmente ottengono i risultati migliori entro le sessioni d'esame dell'anno Accademico di iscrizione. Metodi di valutazione: Consiste in una prova scritta seguita da una prova orale Appelli: Sessione estiva: DA DEFINIRE Sessione autunnale: DA DEFINIRE Sessione invernale: (date da definire per l Anno Accademico ) Dati statistici relativi alle votazioni d'esame conseguite dagli studenti: la votazione media con cui gli studenti hanno superato l'esame nel passato Anno Accademico risulta circa 25/30. Date di inizio e termine e calendario delle attività didattiche: 1/10/ /01/2014

4 Bachelor of Science in Geology La Sapienza University Academic Year / Title of course: General and inorganic chemistry with elements of organic chemistry Number of Credits:12 Course teacher: Dott. Andrea Marrani andrea.marrani@uniroma1.it Phone: CV page: Contact hours for students: Year of Course: I Semester: I Type of Course: Core-Course Course Location: Classroom, Earth Sciences Department, Università di Roma La Sapienza (to be communicated later) Course Subject: Introduction to chemistry. Molecules and atoms. Homogeneous and heterogeneous mixtures of substances. Chemical and physical properties. The scientific method. International systems of unit of measurements (SI), fundamental physical quantities and derivative quantities. Symbols, numerical values and unit of measurement, table and plots of physical quantities. Concept of mole. Elemental analysis. Empirical and molecular formulas. (Avogadro s principle and Cannizzaro s law of atoms). Structural formula and stereochemistry. Chemical nomenclature. Chemical reactions. Atomic structure. Structure of the atom. Wave-particle duality. Electrons in atoms. Quantum numbers. Periodic system of the elements. Isotopes. Ionization energy and electron affinity.concepts of electronegativity and oxidation number. Periodic properties of the elements. Chemical bond and molecular geometry: VSEPR method. Valence bond method:atomic orbitals(s,p,d,f) and hybrid orbitals (sp, sp 2, sp 3 ). States of matter and introduction to thermodynamics. Solid state: ionic solid, molecular, covalent and metallic solid. Energy of the chemical bonds. First principle of thermodynamics. Thermochemistry. Properties of Gases and the gas laws. Entropy, the second and the third principle of thermodynamics. Free energy. Chemical equilibrium. Homogeneous and heterogeneous chemical equilibria. Equilibrium constant and temperature: van t Hoff s equation. State diagram for pure substance (water and carbon dioxide); the equation of Clausius and Clapeyron. The liquid state and solutions. Solubility rules in water of inorganic compounds. Strong and weak electrolytes and non eelectrolites. Colligative properties. Chemical equilibria in water solutions. Ionic product of water and the concept of ph. Acids and bases. Hydrolysis and buffer solutions. Solubility product constant. Dependence of solubility on physical and chemical parameters. Solubility of gases in water. Henry s law.

5 Chemical kinetics. The concept of extent of a chemical reaction. Factors that influence the rate of a chemical reaction. Activation energy. Concept of catalyst for a chemical reaction. Nuclear chemistry and radiochemistry. Radioactive decay. M. Curie and the discovery of radium and polonium. 14 C method of dating artifacts containing carbon atoms (This material will not be part of the exam.) Electrochemistry.Electrochemical cell. Cell potentials. Nernst s equation. Electrolysis. Hydrogen and oxygen from water. Secondary cells: the lead storage battery. Properties of the more common elements of main groups (1,2,13-18) and transition groups (3-12). (Aluminum from bauxite, Hall s process, ammonia synthesis, nitric acid synthesis, solfuric acid synthesis). Elements of organic chemistry. Peculiarities in the carbon chemistry. Main classes of organic compounds. Carbon, natural gas and petroleum. Course Aims: To learn a language and a reasoning method to establish a solid base to study the next chemical oriented courses like mineralogy and geochemistry. Learning Outcomes: Knowledge and Understanding: The chemical basis of Mineralogy and Geochemistry should be recognized. Skills and Attributes: The student should be able to recall and find the necessary chemical information related to a chemical aspect of a geological problem. Suggested Reading List: J. C. Kotz, P. M. Treichel e J. R. Townsend, Chimica, IV edizione, 2009, EdiSES ; P. Zanello, R. Gobetto, R. Zanoni, Conoscere la Chimica, I edizione, 2009, CEA. Prerequisites: Essentially the course will start from a very elementary level. It is important to have a good level of the very fundamental mathematics. Assessment method: Both written and oral examination. Delivery Mode: Delivery Mode Lecture Practical Workshop Guided Learning Classroom-based datum expressed in HOURS Independent Fieldwork Total hours Course attendance: Course attendance is not mandatory, but strongly encouraged. Examination dates Summer Session: June 9 and July (date have to be fixed for the next academic year ) Autumn Session: September 16 and September (date have to be fixed for the next academic year )

6 Winter Session: (date have to be fixed for the next academic year ) Statistical data on exam grades: On average the grade obtained by the students is about 25/30. Duration of teaching activities (semester-based): 3/10/ /1/2012.