CHIMICA GENERALE ED INORGANICA 10 CFU Prof. Giancarlo

CHIMICA GENERALE ED INORGANICA
Prof. Giancarlo Pelizzi
10 CFU
FINALITA'
Il corso si prefigge lo scopo di fornire allo studente una approfondita conoscenza degli aspetti teorici ed
applicativi della moderna chimica generale ed inorganica.
PROGRAMMA
Fondamenti della teoria atomica e molecolare
Proprietà, classificazione e stati di aggregazione della materia. Quantità nelle trasformazioni chimiche.
Teoria atomica di Dalton e leggi ponderali delle combinazioni chimiche. Legge di Gay-Lussac e principio
di Avogadro. Peso atomico. Mole e numero di Avogadro.
Struttura dell’atomo
Natura elettrica della materia. Modelli atomici di Thomson e di Rutherford. Particelle subatomiche
fondamentali. Isotopi. Radiazione elettromagnetica. Spettri atomici. Teoria quantistica. Effetto
fotoelettrico. Atomo di Bohr. Dualismo onda-particella, relazione di de Broglie. Principio di
indeterminazione di Heisenberg. Meccanica ondulatoria, equazione d’onda di Schroedinger. Orbitali
atomici e numeri quantici per l’atomo di idrogeno. Atomi polielettronici. Principio di "aufbau" (principio di
Pauli, regola di Hund). Configurazione elettronica degli elementi. Sistema periodico. Metalli, non metalli,
semimetalli. Principali proprietà periodiche.
Legame chimico
Tipi di legame. Legame ionico. Introduzione al legame covalente. Legame covalente polare.
Elettronegatività. Strutture di Lewis. Regola dell’ottetto e relative eccezioni. Legami semplici e legami
multipli. Geometria molecolare, teoria VSEPR. Polarità delle molecole. Teoria del legame di valenza
(principi generali, risonanza, ibridizzazione). Teoria dell’orbitale molecolare (principi generali, molecole
biatomiche omo ed eteronucleari, delocalizzazione elettronica). Il legame negli idrocarburi. Legame
metallico. Conduzione nei metalli e nei semimetalli. Legame a idrogeno.
Stato gassoso
Proprietà dei gas. Pressione. Gas ideale. Leggi di Boyle e di Charles. Temperatura assoluta. Equazione
di stato dei gas ideali. Miscele di gas e pressioni parziali. Teoria cinetica molecolare. Velocità molecolari.
Diffusione ed effusione, legge di Graham. Gas reali. Forze intermolecolari. Liquefazione dei gas.
Stato solido
Struttura e proprietà dei solidi. Solidi cristallini e solidi amorfi. Reticoli e celle elementari. Simmetria nei
cristalli. Sistemi cristallografici. Reticoli cubici. Tipi di impaccamento. Classificazione dei solidi cristallini
(metallici, ionici, covalenti, molecolari). Polimorfismo e isomorfismo. Diffrazione dei raggi X e struttura dei
cristalli.
Stato liquido
Struttura e proprietà dei liquidi. Tensione superficiale. Evaporazione. Tensione di vapore. Ebollizione,
punto di ebollizione. Cristalli liquidi.
Cambiamenti ed equilibri di fase
Passaggi di stato. Diagrammi di stato. Equilibri solido-liquido, liquido-vapore, solido-vapore. Sistemi ad
uno e a due componenti. Regola delle fasi.
Soluzioni
Tipi ed esempi. Composizione delle soluzioni. Forze intermolecolari ed entalpia di soluzione. Soluzioni
ideali. Dissoluzione di un sale in acqua. Solubilità, influenza della temperatura e della pressione sulla
solubilità. Tensione di vapore delle soluzioni. Legge di Raoult e relative deviazioni. Distillazione
frazionata. Miscele azeotropiche. Innalzamento del punto di ebollizione ed abbassamento del punto di
congelamento. Proprietà colligative. Osmosi e pressione osmotica. Colloidi.
Termodinamica
Terminologia. Tipi di trasformazioni. Funzioni di stato. Primo principio. Lavoro e calore. Capacità
termiche. Calori molari dei gas. Entalpia. Termochimica, legge di Hess. Degradazione dell’energia,
disordine. Entropia. Secondo principio. Significato statistico dell’entropia. Terzo principio. Energia libera di
Gibbs. Condizioni di spontaneità di un processo chimico.
Equilibrio chimico
Reazioni chimiche ed equilibrio. Quoziente di reazione. Legge d’azione di massa. Costante di equilibrio.
Alterazione delle condizioni di equilibrio: il principio di Le Chatelier. Costante di equilibrio e grado di
dissociazione. Equilibri eterogenei. Energia libera di Gibbs e costante di equilibrio. Dipendenza della
costante di equilibrio dalla temperatura.
Equilibri acido-base ed equilibri di dissoluzione e precipitazione
Acidi e basi. Teoria di Bronsted-Lowry. Forza degli acidi e delle basi. Costanti di dissociazione. Acidi
poliprotici. Struttura molecolare e comportamento acido-base. Acidi e basi di Lewis. Prodotto ionico
dell’acqua. Acidità, basicità e pH. Idrolisi. Indicatori di pH. Titolazioni acido-base. Soluzioni tampone.
Anfoliti. Sali poco solubili: prodotto di solubilità, influenza dello ione comune.
Elettrochimica
Conduttori elettrolitici. Dissociazione elettrolitica. Elettrolisi: processi chimici agli elettrodi, leggi di
Faraday, applicazioni. Pile. Tipi di elettrodo. Potenziali di elettrodo e relative applicazioni. Corrosione
metallica. Pile di produzione industriale.
Cinetica chimica
Velocità di reazione. Fattori che influenzano la velocità di reazione. Legge della velocità, effetto della
concentrazione sulla velocità di reazione. Leggi cinetiche integrate: reazioni di primo e di secondo ordine;
tempo di dimezzamento. Determinazione dell’ordine di reazione. Teorie cinetiche. Effetto della
temperatura sulla velocità di reazione, equazione di Arrhenius. Meccanismi di reazione. Catalisi.
Chimica dell’Atmosfera
Atmosfera. Inquinamento ambientale.
Chimica inorganica
Caratteristiche generali dei gruppi. Preparazione e proprietà chimiche dei seguenti elementi e dei loro
composti principali: idrogeno, metalli alcalini, metalli alcalino-terrosi, alluminio, carbonio, silicio, stagno,
piombo, azoto, fosforo, ossigeno, solfo, alogeni, titanio, cromo, manganese, ferro, rame, argento, zinco,
mercurio.
MODALITA' D'ESAME
L’esame finale (orale) verterà su tutti gli argomenti del programma. Lo studente dovrà dimostrare di aver
compreso, e di essere in grado di utilizzare, i concetti fondamentali di ogni argomento.
Testi consigliati:
D. W. Oxtoby, N. H. Nachtrieb, W. A. Freeman: "Chimica", EdiSES, Napoli
R. H. Petrucci, W. S. Harwood: "Chimica generale", Ed. Piccin, Padova
P. Atkins, L. Jones: "Principi di chimica", Ed. Zanichelli, Bologna
M. Nardelli: "Introduzione alla chimica moderna", Ed. Ambrosiana, Milano
A. Sacco: "Fondamenti di chimica", Ed. Ambrosiana, Milano