. –Chimica PROF. GIACOMO GEROSA OBIETTIVO DEL CORSO Il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze necessarie all’interpretazione delle relazioni proprietà/struttura della materia. PROGRAMMA DEL CORSO 1. Teoria atomica della materia Elementi e composti Elementi e composti. Natura atomica della materia. Simboli atomici. Numero atomico e di massa. Ioni e ioni poliatomici. Isotopi. La tavola periodica. Metalli, nonmetalli e semimetalli. La mole La mole. Determinare la formula di un composto. Analisi elementare. Soluto, solvente e soluzione. Concentrazione di una soluzione, la molarità. Reazioni chimiche e legge di conservazione degli atomi. Bilanciamento di equazioni chimiche. La struttura dell’atomo Il modello di Rutherford. Onde e particelle. Lo spettro atomico. Il modello atomico di Bohr. I livelli energetici dell’atomo di idrogeno. Energia di prima ionizzazione. Il modello a gusci e la tavola periodica. La spettroscopia fotoelettronica e la struttura degli atomi. Equazione di Shrödinger. Gli orbitali elettronici e il principio di esclusione di Pauli. Le regole di Hund. Energie di seconda, terza quarta ionizzazione e successive. Gusci e sottogusci di orbitali. Proprietà periodiche degli elementi. Cenni di chimica nucleare. 2. Il legame chimico Il legame covalente Gli elettroni di valenza. Il legame covalente. Le strutture di Lewis. lunghezze di legame. Ibridi di risonanza. Elettronegatività. Carica parziale. Carica formale. Geometria delle molecole (VSEPR). La teoria del legame di valenza. Orbitali atomici ibridi. Teoria dell’orbitale molecolare. Molecole con doppi e tripli legami. I legami metallici e ionici I metalli dei gruppi principali e i loro ioni. I metalli di transizione e i loro ioni. Il legame ionico. Le strutture dei composti ionici. I legami metallici. La relazione tra legami ionici, covalenti e metallici. Numeri di ossidazione. Calcolo dei numeri di ossidazione. Nomenclatura. Forze intermolecolari Forze di Van der Waals. Dipoli e legami dipolo-dipolo. Polarità e apolarità delle molecole. Conseguenze sullo stato fisico e sulla solubilità. 3. Stati di aggregazione della materia I gas Le proprietà dei gas. La temperatura. La pressione. Le leggi dei gas. Teoria cinetica dei gas. L’equazione dei gas ideali. Deviazione dal comportamento ideale e fattore di compressione. Diffusione e Legge di Graham. Miscele di gas. I solidi Tipi di solidi e proprietà. Reticoli cristallini e celle cristallografiche. Liquidi e soluzioni Proprietà dei liquidi. Evaporazione, tensione di vapore, ebollizione. Temperature di fusione e di ebollizione. Calore specifico. Legame idrogeno e proprietà anomale dell’acqua. Soluzioni. Solubilità in acqua. Solvatazione e ionizzazione. Equilibri di solubilità e regole di solubilità. Molecole idrofiliche e idrofobiche. Proprietà colligative. 4. Reazioni chimiche Reazioni chimiche e stechiometria Nomenclatura. Formula minima e molecolare. Reazioni chimiche. Bilanciamento di equazioni chimiche. Reagente limitante. Soluzioni. Concentrazione di una soluzione. Termochimica delle reazioni Richiami termodinamica. Energia e calore. Prima legge della termodinamica ed entalpia. Formazione e rottura dei legami: entalpia di reazione ed entalpia di formazione. Entalpia di legame. Reazioni esotermiche ed endotermiche. Legge di Hess. Entropia e secondo principio della termodinamica. Energia libera di Gibbs. Spontaneità delle reazioni. Diagrammi di stato. Equilibrio chimico Velocità di una reazione. Equilibrio chimico in sistemi omogenei. Costante di equilibrio. Quoziente di reazione. Effetto della temperatura sull’equilibrio. Principio di Le Chatelier. Il processo Haber-Bosch. Equilibri eterogenei. Acidi e basi Definizione di Arrhenius e di Bronsted-Lowry. pH. Acidi e basi forti e deboli, acidi e basi coniugate. Acidi poliprotici. Calcolo del pH di soluzioni di acidi e basi. Indicatori. Titolazioni acido-base. Sali di acidi deboli e sistemi tampone. Elettrochimica Reazioni di ossido-riduzione (RED-OX). Agenti ossidanti e riducenti. Pila di Daniell e celle voltaiche. Potenziali standard di riduzione. Legge di Nernst. Elettrolisi dell’acqua. Celle elettrolitiche. Legge di Faraday. Corrosione galvanica e protezione catodica. 5. Cenni di chimica inorganica ed organica. Principali composti inorganici. Fonti di approvvigionamento e principali reazioni. Chimica del C e principali composti organici. Chimica dello N, dello S, del P, dell’ossigeno, degli alogeni. Cicli degli elementi in natura (cenni). Esercitazioni Stechiometria. Massa, moli, concentrazioni. Bilanciamento reazioni acido-base, reazioni di scambio e doppio scambio, ossidoriduzione in forma molecolare e ionica. Geometrie molecolari con modelli strutturali. BIBLIOGRAFIA Testi di base (uno a scelta, in ordine di preferenza) - J.N.SPENCER - G.M.BODNER - L.H.RICKARD, Chimica, Zanichelli, 2002. - P.ATKINS -L.JONES, Principi di chimica, Zanichelli, 2002. - L.PALMISANO - M. SCHIAVELLO, Elementi di chimica, EdiSES, Napoli, 2007. DIDATTICA DEL CORSO Lezioni in aula ed esercitazioni in aula. METODO DI VALUTAZIONE Prova scritta e colloquio orale. AVVERTENZE Il prof. Gerosa riceve su appuntamento da concordare telefonicamente allo 0302406719, oppure al 335-7813407, oppure scrivendo a [email protected]