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DIPARTIMENTO DI AGRICOLTURA, ALIMENTAZIONE E
AMBIENTE (Di3A)
Corso di laurea in Scienze e tecnologie agrarie
Anno accademico 2016/2017 - 1° anno
CHIMICA E MATEMATICA
14 CFU - 1° semestre
Docenti titolari dell'insegnamento
VINCENZO CUNSOLO - Modulo CHIMICA
Email: [email protected]
Ediﬁcio / Indirizzo: Dipartimento di Scienze Chimiche
Telefono: 0957385029
Orario ricevimento: Tutti i giorni previo appuntamento con il docente
MARIA FLAVIA MAMMANA - Modulo MATEMATICA
Email: [email protected]
Ediﬁcio / Indirizzo: Dipartimento di Matematica e Informatica
Telefono: 0957383065
Orario ricevimento: per appuntamento
OBIETTIVI FORMATIVI
CHIMICA
Il corso si propone di fornire allo studente le nozioni di base di chimica generale e di chimica
organica per una successiva comprensione sia del ruolo che può svolgere il suolo come substrato di
crescita delle piante, che per una compresione dei processi biochimici che avvengono nelle piante.
PREREQUISITI RICHIESTI
CHIMICA
MATEMATICA
CONOSCENZE DI ELEMENTI DI MATEMATICAPREVISTI DALLE INDICAZIONI NAZIONALI PER
LA SCUOLA SECONDARIA DI SECONDO GRADO
FREQUENZA LEZIONI
CHIMICA
Obbligatoria con le deroghe stabilite dal regolamento didattico del CdS in Scienze e Tecnologie
Agrarie
MATEMATICA
La frequenza alle lezioni è fortemente consigliata
CONTENUTI DEL CORSO
CHIMICA
Introduzione alla chimica. La materia e l’energia. Classiﬁcazione della materia. Elementi e
composti. Proprietà della materia. Gli stati della materia. Trasformazioni chimiche e ﬁsiche.
Grandezze e unità di misura. Il sistema metrico internazionale.
La struttura dell’atomo. Evoluzione del concetto di struttura dell’atomo. Protoni, elettroni e
neutroni. Cenni sulla struttura dell’atomo secondo la meccanica quantistica: Il principio di
indeterminazione e le funzioni d’onda. I numeri quantici. Forma degli orbitali atomici. I livelli
energetici. Il principio di Aufbau. Il principio di esclusione di Pauli. Il Principio di Hund. Il
riempimento degli orbitali atomici.
La tavola periodica. Numero atomico. Isotopi. Numero di massa. Peso atomico. Massa
atomica relativa. Conﬁgurazione elettronica degli atomi e periodicità delle proprietà chimiche.
La tavola periodica e le sue caratteristiche. Energia di ionizzazione. Aﬃnità elettronica.
ll legame chimico. Elettroni di valenza e conﬁgurazione di Lewis. Classiﬁcazione dei legami
chimici. Legami σ e π. Polarità dei legami covalenti ed elettronegatività. Legame dativo o di
coordinazione. Ibridazione sp3, sp2, sp. Teoria delle risonanza. Legami intermolecolari e forze di
Van der Waals. Il legame a idrogeno. Interazioni tra molecole apolari.
I composti chimici. Composti ionici e composti molecolari. Formule, nomenclatura e proprietà
dei composti. Il numero di ossidazione. Composti binari: idruri, ossidi, perossidi e idracidi.
Composti ternari: ossiacidi e idrossidi. I Sali.
Le reazioni chimiche. Le equazioni chimiche e il loro bilanciamento. Le Reazioni redox. La
mole. Massa molare. I calcoli delle quantità che reagiscono: la stechiometria. L’equilibrio
chimico. La costante di equilibrio. I calcoli stechiometrici nelle reazioni d’equilibrio. Il principio di
Le Chatelier. La dissociazione dell’acqua. Il prodotto ionico dell’acqua. Reazioni in soluzione
acquosa. pH e pOH. Gli acidi e le basi. Acidi e basi forti. Acidi e basi deboli. Il calcolo del pH. Le
soluzioni tampone.
Le soluzioni (cenni). Perché le sostanze si sciolgono. La concentrazione delle soluzioni. Le
proprietà colligative. Tensione di vapore, innalzamento ebullioscopico e abbassamento
crioscopico. Osmosi e pressione osmotica.
La chimica del carbonio. I composti organici. Classiﬁcazione dei composti organici e gruppi
funzionali. Nomenclatura dei composti organici. Rappresentazione delle molecole sul piano e
nello spazio.
La Stereochimica. L’isomeria. Isomeria costituzionale. La stereoisomeria: isomeria
conformazionale e conﬁgurazionale. La chiralità. Stereocentri. Enantiomeri. Attività ottica.
Nomenclatura R, S e D, L. Diasteroisomeri. Composti meso. Isomeria geometrica: l’isomeria
cis/trans.
Le reazioni in chimica organica. Meccansimi di reazione. Carbocationi, carbanioni e radicali
alchilici. Reazioni di sostituzione, eliminazione e di addizione. Reazioni acido-base e reazioni
redox di composti organici. Reazioni regio selettive, stereo selettive e stereospeciﬁche.
Alcani. Nomenclatura. Proprietà ﬁsiche. Isomeria costituzionale. Fonti e reazioni: la sostituzione
radicalica.
Alcheni e meccanismi di reazione. Nomenclatura. Isomeria cis-trans. Proprietà ﬁsiche. Dieni,
trieni e polieni. Alcheni in natura. I terpeni. Metodi più comuni di preparazione degli alcheni
(cenni). Reazioni degli alcheni: addizione di acidi alogenidrici; addizione di acqua; addizione di
alogeni. Idrogenazione catalitica. Polimerizzazione. Reazioni dei dieni coniugati.
Alchini. Nomenclatura. Acidità degli alchini. Addizione di acidi alogenidrici e di alogeni.
Riduzione ad alcani.
Gli idrocarburi aliciclici (cenni). Cicloalcani e cicloalcheni.
Alogenuri alchilici. Struttura e nomenclatura. Reazioni degli alogenuri alchilici: la sostituzione
nucleoﬁla SN1 ed SN2: aspetti cinetici e stereochimici; eﬀetto della struttura del substrato, del
nucleoﬁlo, del gruppo uscente e del solvente. Reazioni di eliminazione E1 ed E2. Competizione
tra le reazioni di sostituzione ed eliminazione.
Composti aromatici. Struttura del benzene. Aromaticità. Nomenclatura. Sostituzioni elettroﬁle
aromatiche: alogenazione, nitrazione, solfonazione, Alchilazione di Friedel-Crafts. Reattività e
orientamento.
Alcoli. Struttura e nomenclatura. Caratteristiche ﬁsiche: il legame ad idrogeno. Acidità e
basicità degli alcoli. Gli alcoli prodotti industrialmente. Reazioni degli alcoli: trasformazione in
alcheni; conversione in alogenuri alchilici; ossidazione degli alcoli; esteriﬁcazione di Fisher;
formazione di semiacetali. Poliacoli e tioli (cenni).
Eteri, epossidi e solfuri (cenni). Nomenclatura. Eteri ciclici ed epossidi.
Fenoli. Nomenclatura. Reazioni di sostituzione elettroﬁla aromatica. Composti fenolici naturali.
Aldeidi e chetoni. Struttura del gruppo carbonilico. Nomenclatura. Reazioni di addizione
nucleoﬁla: addizione di acqua, alcoli. Riduzione dei composti carbonilici. Ossidazione delle
aldeidi. Condensazione aldolica.
Acidi carbossilici e derivati. Struttura e nomenclatura. Acidità. Conversione degli acidi in
alogenuri acilici, esteri, anidridi e ammidi. Reazioni dei derivati degli acidi carbossilici. Polimeri
di condensazione: Nylon.
Ammine. Struttura e nomenclatura. La basicità delle ammine. Reazioni con acido nitroso.
Carboidrati. Classiﬁcazione e nomenclatura. Conﬁgurazione dei monosaccaridi. Proiezioni di
Fischer. Serie D ed L. Forme cicliche. Disaccaridi: maltosio, saccarosio, lattosio. Polisaccaridi:
cellulosa, amido, glicogeno.
Amminoacidi e proteine. Struttura degli amminoacidi. Amminoacidi naturali. Punto
isoelettrico. Il legame peptidico. Struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria delle
proteine.
Lipidi (cenni). I lipidi. Grassi ed oli. I saponi. I fosfolipidi. Le cere. Gli steroidi.
MATEMATICA
Insiemi. Operazioni tra insiemi. N, Z, Q, R.
Matrici. Determinante di una matrice. Matrici ridotte. Rango di una matrice.
Prodotto righe per colonne.
Sistemi lineari. Teorema di Cramer. Teorema di Rouche-Capelli.
Geometria analitica del piano. Pinti. Distanze, equazioni della retta, coeﬃciente
angolare, proprietà, parallelismo, perpendicolarità.
Circonferenza. Intersezione tra una retta e una circonferenza. Ellisse. Parabola.
Iperbole.
Funzioni reali di variabile reale. Dominio di una funzione. Funzioni monotone.
Limiti di funzioni reali. Teoremi. Funzioni continue.
Derivata di una funzione in un punto e suo signiﬁcato geometrico. Derivate
elementari. Regole di derivazione: somma di funzioni, prodotto di funzioni,
funzioni composte.
Teorema di Rolle. Teorema di Cauchy. Teorema di Lagrange.
Forme indeterminate. Teorema di L’Hopital.
Punti di massimo relativo e di minimo relativo. Teoremi.
Asintoti.
Primitiva di una funzione. Integrale indeﬁnito. Integrale deﬁnito. Area del
trapezoide. Calcolo di aree.
TESTI DI RIFERIMENTO
CHIMICA
1) Brown, Lemay, Bursten, Murphy, Woodward, “Fondamenti di chimica” – EdiSES (disponibilità ebook personalizzato) (I PARTE PROGRAMMA).
2) William H. Brown, Thomas Poon “Introduzione alla Chimica Organica” – V Edizione EdiSES
(disponibilità e-book personalizzato) (II PARTE PROGRAMMA).
ESERCIZIARI
1) P. D'Arrigo, A. Famulari, C. Gambarotti, M. Scotti “Chimica: Esercizi e Casi Pratici” - EdiSES
2) Nicotra, Cipolla “Eserciziario di Chimica Organica” – EdiSES
3) D. Sica “Esercizi di Chimica Organica” - EdiSES
MATEMATICA
(1) M. Gionfriddo: Istituzioni di Matematiche. Tringale Editore
(2) M.Gionfriddo, B. Mtarazzo, S. Milici: Esercitazioni di matematiche. Spazio Libri.
(3) P. Marcellini, C. Sbordone: Elementi di Matematica. Liguori Editore.
(4) C. Sbordone e F. Sbordone: Matematica per le scienze della vita. EdiSES
(5) V. Villani, Matematica per discipline biomediche. Mc Graw-Hill
PROGRAMMAZIONE DEL CORSO
CHIMICA
* Argomenti
1
Riferimenti testi
* Tutti gli argomenti del corso sono ritenuti essenziali per il
superamento dell’esame
MATEMATICA
* Argomenti
Riferimenti testi
1
* - Insiemi. Operazioni tra insiemi. Relazioni. N, Z, Q, R.
Testo 1: cap 1, cap 3. Testo
4: cap 1, cap 3.
2
* Sistemi lineari. Teorema di Cramer. Teorema di Rouche-Capelli.
Testo 1: cap. 5
3
* Geometria analitica del piano. Pinti. Distanze, equazioni della
retta, coeﬃciente angolare, proprietà, parallelismo,
perpendicolarità
Testo 1: cap. 8 Testo 4: cap
4
4
* Circonferenza. Intersezione tra una retta e una circonferenza. Ellisse. Parabola. Iperbole
Testo 1: cap. 6-7 Testo 4:
cap 4
5
* Funzioni reali di variabile reale. Dominio di una funzione.
Funzioni monotone
Testo 4: cap 6 Testo 1: cap.
10
6
* Limiti di funzioni reali. Teoremi. Funzioni continue.
Testo 1: cap. 11
7
* Derivata di una funzione in un punto e suo signiﬁcato
geometrico. Derivate elementari. Regole di derivazione: somma
di funzioni, prodotto di funzioni, funzioni composte
Testo 1: cap. 12
8
Forme indeterminate. Teorema di L’Hopital.
Testo 1: cap. 12
9
Punti di massimo relativo e di minimo relativo. Teoremi.
Testo 1: cap. 12
10
Asintoti
Testo 1: cap. 12
11 * Primitiva di una funzione. Integrale indeﬁnito. Integrale deﬁnito.
Testo 1: cap. 13
* 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.
MATERIALE DIDATTICO
CHIMICA
Materiale didattico scaricabile tramite la piattaforma STUDIUM
(http://studium.unict.it/dokeos/2016/)
MATEMATICA
Verranno fornite delle note prodotte a lezione
PROVA D'ESAME
MODALITÀ D'ESAME
CHIMICA
PROVA SCRITTA e se superata PROVA D'ESAME ORALE
MATEMATICA
L’esame ﬁnale consta di una prova scritta, e di una eventuale prova orale.
DATE D'ESAME
CHIMICA
Consultabili dal sito del docente (http://www.dipchi.unict.it/cat/docenti/cunsolo-vincenzo-2/)
MATEMATICA
Date d’esame: Il giorno di apertura dell’appello sarà eﬀettuata la prova scritta di chimica. Il
giorno seguente quella di matematica. Il calendario degli esami si può consultare sul sito web del
corso di laurea.
Per le date consultare il sito web del corso di laurea
PROVE IN ITINERE
CHIMICA
PREVISTE tre prove scritte le cui modalità saranno esposte durante il corso.
MATEMATICA
Prove in itinere durante il corso : Saranno eﬀettuate tre prove in itinere. Si tratta di prove
scritte. Esse consistono nella risoluzioni di alcuni esercizi simili a quelli svolti durante le lezioni. Gli
studenti che le superano saranno esonerati dalla prova ﬁnale.
PROVE DI FINE CORSO
CHIMICA
PROVA SCRITTA e se superata PROVA D'ESAME ORALE
ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI
CHIMICA
Scaricabili dal sito del docente (http://www.dipchi.unict.it/cat/docenti/cunsolo-vincenzo-2/) o da
STUDIUM (http://studium.unict.it/dokeos/2016/)
MATEMATICA
I.1) Trovare il rango della matrice
A=
I.2) Determinare l’equazione della circonferenza avente centro nel punto medio del segmenti di
estremi A=(2, 1) e B=(4, -3) e raggio x^1/3
II.1) Trovare il dominio delle seguenti funzioni:
f1(x)= [(x-1)/(X^2+x)]^1/2 f2(x)= log(1-x2)
II.2) Calcolare il seguente limite:
II.3) Calcolare la derivata della seguente funzione:
f(x)= lg(sen x + cos x)
II.4) Calcolare una primitiva della funzione: f(x)= x^2/(1-2x^3)