Università degli Studi di Cagliari

Università degli Studi di Cagliari
Corso di Laurea triennale in Chimica
Insegnamento: Chimica Inorganica A.A. 2010-2011
CFU
6
SSD
CHIM03
Docente
Prof. Vito Lippolis
Tel.
+39 070 675 4467
Fax.
+39 070 6754456
E-mail
[email protected]
Orario di ricevimento
tutti i giorni lavorativi della settimana ad esclusione del sabato
Obiettivi Formativi:
Conoscenza e capacità di comprensione: Il corso si propone di approfondire alcuni concetti sul legame
chimico e di fornire le conoscenze di base sulla chimica degli elementi dei gruppi principali
utilizzando le nozioni sul legame chimico.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
tutte le informazioni ricevute.
lo studente deve mostrare di saper usare correttamente
Autonomia di giudizio: uno studio critico in confronto allo studio meramente nozionistico sarà valutato
molto positivamente
Abilità comunicative:
considerazione
la proprietà di linguaggio chimico rappresenta un aspetto da tenere in debita
Capacità di apprendimento: le capacità di apprendimento sono altamente soggettive e richiedono tempi
differenti per ciascuno studente; l’importante che alla fine del corso le nozioni apprese costituiscano un
personale patrimonio su cui costruire la successiva formazione professionale
Programma:
Struttura elettronica. Sistema periodico e proprietà generali degli elementi: energie di 1a
ionizzazione, affinità elettronica ed elettronegatività.
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Legame ionico. Raggi ionici e raggi covalenti. Equazione di Born-landè per il calcolo dell'energia
reticolare, ciclo di Born-Haber, strutture cristalline più comuni ed uso del rapporto dei raggi degli
ioni per la loro previsione. Cationi metallici ed ossanioni in soluzione acquosa. Solidi ionici e
reazioni di precipitazione. Ossidi ed ossanioni polinucleari degli elementi. Chimica di ossidoriduzione degli elementi.
Legame covalente. Correlazioni tra ordine, forza e lunghezza di legame. Formule di Lewis e
VSEPR, Teoria “Valence Bond, Teoria degli Orbitali Molecolari. Orbitali molecolari da
combinazione di orbitali atomici. Sovrapposizione positiva, negativa e nulla. Orbitali molecolari di
legame, di antilegame e di non legame. Forme degli orbitali ,  *, , * , e *. Diagramma MO
per molecole biatomiche omonucleari. Definizione di HOMO e LUMO. Ordine di legame.
Descrizione del doppio e triplo legame negli alcheni e negli alchini. Combinazioni di O.A.
energeticamente differenti. Contributi degli O.A. ai diversi MO. Combinazioni di più O.A.
Diagrammi di prima e di seconda approssimazione. Diagrammi MO degli acidi alogenidrici, BeH2.
Diagrammi MO di molecole biatomiche eteronucleari: caso del CO. Confronto tra CO e N2.
Molecole trigonali planari: BF3. Trattazione MO di sistemi a 3centri-2elettroni: B2H7 e B2H6 e
metallo-carbonili con CO a ponte. Trattazione MO di sistemi a 3centri-4elettroni: I3- e molecole
simili.
Idrogeno. Isotopi e loro proprietà. Radioattività del trizio. Preparazione ed usi principali
dell’idrogeno. Idruri ionici, covalenti e metallici. Idruri doppi. Idruri non stechiometrici. Legame
ad idrogeno. Acidi e basi soft e hard.
Metalli alcalini. Abbondanza naturale. Preparazione elettrolitica del sodio. Proprietà dei metalli e
dei rispettivi ossidi e idrossidi. Solfuri e polisolfuri. Alogenuri e polialogenuri. Idruri. Litio-alchili.
Leganti complessanti degli ioni dei metalli alcalini. Eteri corona. Soluzioni di metalli alcalini in
ammoniaca liquida. Carburi. Soda caustica. Soda Solvay.
Metalli alcalino-terrosi. Abbondanza e stato naturale. Estrazione dei metalli. Comportamento del
berillio. Reattività dei metalli. Durezza delle acque: temporanea e permanente. Ossidi e perossidi.
Solfati: gesso e anidrite. Idruri, alogenuri, azoturi, carburi. Calciocianammide. Sintesi di urea,
tiourea e melammina dalla calciocianammide. Composti organo-metallici: reattivi di Grignarg.
Elementi del Gruppo 13: Boro. Preparazione. Struttura del boro molecolare. Principali usi del boro.
Composti ossigenati. Azoturo di boro ed analogia strutturale con la grafite. Acido fluoborico.
Boruri, carburo di boro. Boroidruri. Borani. Legame chimico nei borani. Alluminio. Preparazione.
Allumina:  e . Composti organometallici dell’alluminio. Cenni su gallio, indio e tallio.
Elementi del Gruppo 14: Carbonio: diamante, grafite e fullereni. Isotopi del carbonio ed uso del 14C
per la datazione. Composti grafitici e di intercalazione. Carburi. Carburi interstiziali o metallici.
Carburi covalenti: SiC. Monossido di carbonio. Metallo-carbonili. Legame nei metallo-carbonili.
Serie di transizione e metallo-carbonili. Regola dei 18 elettroni. Biossido di carbonio ed effetto
serra. Solfuro di carbonio. Cianuri ed acido cianidrico. Uso dei cianuri per l’estrazione di Au e Ag.
Cianogeno. Cianati e tiocianati.
Composti degli elementi con gli alogeni. Freon e
clorofluorocarburi. Effetto del freon sullo strato di ozono.
Silicio: Silice: quarzo, tridimite. cristobalite e silice amorfa. Preparazione del Silicio dalla silice
Silicati: orto- e di-silicati. Silicati ciclici, a catena lineare e a nastro (anfiboli e pirosseni). Silicati a
strati (miche). A strati doppi o tripli con Al(OH)3 (caolinite) e Mg(OH)2 (talco). Silicati
tridimensionali: silicoalluminati e silicoberillati. Zeoliti e loro uso come scambiatori ionici e come
setacci molecolari. Cemento. Ceramiche. Vetri. Siliconi. Polimerizzazione dei siliconi. Silani.
Stagno dalla cassiterite. Piombo dalla galena. Purificazione del Pb. Piombo tetraetile. Batterie al
piombo.
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Elementi del Gruppo 15: Caratteristiche degli elementi. Azoto. Ciclo dell’azoto. Ammoniaca,
Idrazina. Idrossilammina. Acidi azotidrico e azidi. Alogenuri e ossidi di azoto. Acido nitroso ed
acido nitrico. Fosforo. Fosfina, arsina, stibina e bismutina. Ossidi del fosforo. Acidi fosforici.
Solfuri di fosforo.
Elementi del Gruppo 16: Calcogeni. Ossigeno dall’aria liquida. Stati allotropici dell’ossigeno.
Ossigeno singoletto e tripletto. Ozono. Determinazione quantitativa dell’ozono. Ossidi, perossidi e
H2O2, peracidi, persali, superossidi.
Estrazione dello zolfo. Zolfo da carbone, petrolio e gas naturale. Polimorfismo ed allotropia dello
zolfo. Cationi Sn2+. Ossidi ed acidi dello zolfo. Solfiti, tiosolfati (processo fotografico), tioniti,
tionati e solfati. Preparazione dell’acido solforico. Solfonazione e nitrazione di idrocarburi
aromatici. H2S ed idruri degli altri elementi del gruppo. H2S2. Polisolfuri. Composti alogenati dello
zolfo.
Elementi del Gruppo 17: Alogeni. Caratteristiche degli elementi. Stato naturale e preparazione.
Acidi alogenidrici e loro proprietà. Alogenuri ionici, covalenti e a ponte. Composti con l’ossigeno:
ossidi e ossiacidi. Composti interalogenici: AX, AX3, AX5, AX7 . Proprietà acide degli alogeni e
degli interalogeni. Composti a trasferimento di carica. Polialogenuri. Proprietà basiche degli
alogeni: polialocationi.
Elementi del Gruppo 18: Gas nobili. Abbondanza nell’atmosfera. Preparazione ed usi di He e Ar.
Chimica dello Xe: composti con il fluoro, l’ossigeno e misti. Xenati e perxenati.
Testi consigliati:
Bertini-Luchinat-Mani “Chimica Inorganica” Ambrosiana (testo base per la sistematica)
Peloso-Demartin “Fondamenti ed Esercizi di Chimica Generale ed Inorganica” Edizioni Progetto Padova (Testo base
per tutti gli argomenti di Chimica Generale e Inorganica)
Lee “Chimica Inorganica” (Testo base alternativo per la sistematica)
Cotton-Wilkinson “Chimica Inorganica” Ambrosiana (Consultazione per argomenti di Chimica degli elementi)
Shriver-Atkins-Langford “Chimica Inorganica” (Consultazione per argomenti di tipo generale: legame chimico, orbitali
molecolari,...)
Purcell-Kotz “Inorganic Chemistry” (Approfondimento sulle proprietà periodiche, sulla teoria dell'orbitale molecolare,
sulle teorie degli acidi e delle basi, …)
Greenwood-Earnshaw “Chimica degli Elementi” (Testo di consultazione su cui approfondire qualunque argomento di
chimica inorganica)
Modalità di erogazione
Lezioni frontali tradizionali con frequenza facoltativa.
Modalità di verifica/esame:
Descrizione:
X
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Prove di verifica intermedie
Esame scritto
Esame orale
Prova di laboratorio
Compito scritto nelle date indicate sul calendario accademico.
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