Chimica

Chimica
Corsi di Laurea: Ingegneria Edile a.a 2007/08
Docente: Isabella Natali Sora
PROGRAMMA DIDATTICO
a) I fondamenti della chimica
- La composizione della materia.
Gli elementi. Il modello dell'atomo nucleare. Numero atomico. Isotopi. Numero di massa La
tavola periodica. I composti. Le miscele.
- Le reazioni chimiche.
La legge di conservazione di massa. Equazioni chimiche. Bilanciamento delle equazioni. Reazioni
di sintesi. Reazioni di decomposizione. Reazioni di combustione. Reazioni di precipitazione.
Reazioni acido-base. Reazioni di ossidoriduzione.
- La stechiometria delle reazioni.
Peso atomico. Peso molecolare. Peso formula. La mole. Determinazione della formula chimica. I
calcoli stechiometrici. Concentrazione molare. Diluizione di soluzioni. Resa di reazione. Reagente
limitante.
- Le proprietà dei gas.
Principio di Avogadro. Gas ideale e sua equazione di stato. Legge di Dalton. Volume molare.
b) Struttura e proprietà di atomi, molecole e ioni.
- Introduzione alla struttura atomica.
La radiazione elettromagnetica. Spettri di emissione e d’assorbimento dell'atomo di idrogeno.
Natura ondulatoria dell'elettrone. Modello quantomeccanico dell'atomo. Numeri quantici e orbitali
atomici. Lo spin elettronico. Struttura elettronica degli atomi multielettronici. Principio di Pauli.
Regola di Hund. Principio di Aufbau. Configurazione elettronica e sistema periodico degli
elementi. Raggio atomico. Energia di ionizzazione. Affinità elettronica.
- Il legame chimico.
Modello a coppie di elettroni del legame covalente. Teoria di Lewis del
legame covalente e
regola
dell'ottetto. Geometria delle molecole e teoria VSEPR. Orbitali ibridi. Risonanza.
Formule di
struttura di semplici sostanze organiche. Elettronegatività. Polarità dei legami. Legame
ionico.
- Forze di coesione nei solidi.
Interazione elettrostatica. Forze intermolecolari di Van der Waals. Interazioni ione-ione, ione
dipolo, dipolo-dipolo, di dispersione. Legame a idrogeno. Legame metallico. Conduttori, isolanti e
semiconduttori. Strutture dei solidi cristallini. Solidi covalenti. Solidi molecolari. Solidi metallici.
Solidi ionici. Le proprietà meccaniche dei solidi.
c) Termodinamica chimica.
- Il primo principio della termodinamica e la termochimica.
Sistema e ambiente. Legge di conservazione dell'energia. Lavoro. Misura del lavoro di espansione.
Calore. Calorimetro. Trasformazioni endotermiche ed esotermiche. Energia interna. Primo
principio
della termodinamica. Entalpia. Termochimica. Entalpia di reazione. Legge di Hess.
Entalpia di
formazione.
- Studio termodinamico dell'equilibrio chimico.
Trasformazioni spontanee. Entropia e disordine. Entropia di reazione. Entropia molare standard.
Il secondo principio della termodinamica. Energia libera di Gibbs. Energia libera di reazione.
Energia libera di formazione. Energia libera e composizione della miscela di reazione.
d) L'equilibrio chimico.
- Descrizione e calcoli sull'equilibrio chimico.
Costanti di equilibrio. Equilibri omogenei ed eterogenei. Quoziente di reazione e resa di una
reazione. Il principio di Le Chatelier. Risposta dell'equilibrio alla variazione della composizione,
della temperatura e della pressione.
- Acidi e basi.
Acidi e basi secondo il modello di Brönsted. Equilibri di acidi e basi in soluzione acquosa. Costanti
di ionizzazione. Autoionizzazione dell'acqua. Il pH. Acidi deboli. Acidi poliprotici. Basi deboli.
Composizione della soluzione e costante di equilibrio. Idrolisi salina.
- Equilibri di solubilità.
Prodotto di solubilità. Effetto dello ione comune.
- I cambiamenti di stato.
Equilibri di fase. Pressione di vapor saturo. Diagramma di stato di H2O e di CO2.
- Le proprietà delle soluzioni.
Unità di concentrazione delle soluzioni. Solubilità. Fattori che influenzano la solubilità. Entalpia
di dissoluzione. Soluzioni elettrolitiche. Le proprietà colligative.
- Elettrochimica.
Le celle elettrochimiche. Potenziale di cella. Potenziale di riduzione standard. Serie elettrochimica.
Forza elettromotrice ed energia libera di reazione. Equazione di Nernst. Elettrolisi. Legge di
Faraday dell'elettrolisi. Esempi di celle voltaiche primarie e secondarie di uso commerciale.
MODALITÀ DI VALUTAZIONE
L'esame
consiste
in
una
prova
scritta
e
in
una
prova
orale.