Elementi di chimica - CL STAL 2012-2013

Corso di Laurea: Scienze e Tecnologie Alimentari
Esame: Elementi di Chimica
(6.5 CFU Lezioni + 2.5 CFU Esercitazioni)
Docente
Prof.Maria Pizzigallo– email: [email protected] - Tel. 080 544 2849
Obiettivi Formativi
Il corso di Elementi di Chimica si propone di fornire allo studente le conoscenze di base relative alle
caratteristiche degli elementi e delle molecole e alle principali leggi chimiche e chimico-fisiche che governano
i processi di trasformazione della materia sia in ambito inorganico che organico
Competenze acquisibili
Conoscenze di base indispensabili per comprendere i contenuti di corsi fondamentali degli anni successivi
Programma (1CFU lezione=8 ore) 1CFU di esercitazione =14 ore)
Numero di ore
Argomenti
N. CFU
Lezioni
Esercitazioni
La teoria atomica.
La struttura dell’atomo. Massa e carica dell’elettrone. Modello di
Bohr e teoria quantistica. Natura ondulatoria degli elettroni.
Numeri quantici e orbitali atomici. Principio di Pauli e di Hund.
Configurazione elettronica degli atomi. Orbitali atomici. La
tavola periodica. Affinità elettronica ed energia di ionizzazione.
Massa atomica e molecolare. Numero di Avogadro e concetto di
mole.
0.52
3
2
Il legame chimico.
Definizione di legame chimico: forze leganti, energia di legame.
Classificazione dei legami chimici: legami covalenti
elettronegatività e polarità di legame; legami ionici, legami di
coordinazione e legami metallici. Legami intramolecolari: forze
di Van der Waals, legami elettrostatici ed a idrogeno. Orbitali
molecolari. Teoria dell’orbitale molecolare. Configurazione
elettronica di molecole semplici. Teoria del legame di valenza.
Geometria molecolare, formula di risonanza ed ibridizzazione.
Legami multipli.
0.52
3
2
Stechiometria.
Nomenclatura delle sostanze inorganiche. Determinazione di
pesi atomici e formule molecolari. Il concetto di mole e di
equivalente chimico. Le reazioni chimiche e i coefficienti
stechiometrici. Numero di ossidazione e bilancio delle reazioni
redox.
0.48
1
5
Stato gassoso, stato solido, stato liquido e soluzioni
Leggi e proprietà dei gas ideali. Equazione di stato dei gas
ideali. Miscele di gas e pressioni parziali. Teoria cinetica dei
gas. Sostanze cristalline ed amorfe. Isomorfismo e
polimorfismo. Tipi di solidi cristallini: ionici, covalenti, metallici,
molecolari. Equilibri di fase e tensione di vapore. Passaggi di
stato e diagrammi di stato. Equilibri di fase e tensione di vapore.
Passaggi di stato e diagrammi di stato. Diagramma di stato
1.1
6
5
dell’acqua. Le soluzioni: concentrazione percentuale, frazione
molare, molalità, normalità, ppm. Solubilità. Legge di Raoult.
Proprietà colligative delle soluzioni. Colloidi o dispersioni
colloidali.
Termodinamica chimica.
Sistemi, stati e funzioni di stato. Lavoro e calore. Energia
interna ed entalpia. L’energia libera e spontaneità di una
reazione. I tre principi della termodinamica.
0.37
3
Soluzioni, equilibri ionici in soluzione acquosa.
Le soluzioni: concentrazione percentuale, frazione molare,
molalità, normalità, ppm. Solubilità. Legge di Raoult. Proprietà
colligative delle soluzioni.
La ionizzazione dell’acqua. Prodotto ionico dell’acqua. pH. Acidi
e basi secondo Arrhenius, Bronsted e Lewis. Costanti di
dissociazione degli acidi e delle basi. Acidi poliprotici ed equilibri
a più stadi. Anfoliti.
Calcolo del pH delle soluzioni acquose diluite. Idrolisi e grado di
idrolisi. Soluzioni tampone. Titolazioni acido-base e indicatori.
Sali poco solubili: prodotto di solubilità ed effetto dello ione a
comune.
2.2
12
10
0.64
4
2
0.25
2
3
16
Elettrochimica.
Conduzione elettrolitica. Elettrolisi e leggi di Faraday. Potenziali
elettrodici. Celle galvaniche. Equazione di Nernst. Elettrodi di
riferimento e di misura. pHmetro. Pila Daniell. Pila a
concentrazione.
Cinetica chimica.
Velocità di reazione, legge cinetica, ordine di reazione e
molecolarità. Reazioni di ordine 0, I e II. Meccanismi di
reazione. Relazione tra costanti cinetiche e costanti di
equilibrio. Effetto della temperatura. Legge di Arrenius, energia
di attivazione e catalisi.
Chimica del carbonio
Isomeria dei composti del C: piana, conformazionale,
geometrica e ottica. Configurazione assoluta, serie D e
L. Nomenclatura IUPAC, preparazione e reattività di: alcani,
alcheni, alchini, idrocarburi aromatici, alogeno derivati, alcoli,
fenoli, eteri, acidi carbossilici, alogenuri acilici, anidridi, esteri,
ammidi, nitrili, aldeidi, chetoni, ammine, tioli, eterociclici.
Energia di risonanza, regole di aromaticità.Benzene, naftalene,
antracene, fenantrene: strutture di risonanza e reattività ed
effetto dei sostituenti.
Carboidrati: aldosi e chetosi, amido, glicogeno e cellulosa.
Lipidi: definizione e classificazione.
Amminoacidi: classificazione, punto isoelettrico e proteine.
Acidi nucleici.
14
Totale
9
50
40
Esame
L’esame consiste in una prova scritta sugli argomenti sviluppati durante le ore di lezione distribuita su più
esoneri parziali durante il corso seguita da una prova orale su tutti gli argomenti svolti nel programma del
corso.
Materiale di studio
• Appunti dalle lezioni e materiale didattico distribuito durante il corso.
• A.M. Manotti Lanfredi e A. Tiripicchio Fondamenti di Chimica, Ambrosiana, Milano
• I. Bertini, C. Luchinat, F. Mani Chimica, Ambrosiana, Milano
• Lausarot, Vaglio, Stechiometria per la Chimica Generale, Piccin, Bologna
Materiale bibliografico di approfondimento
• W.L. Masterton e Hurley Chimica Principi e Reazioni, Piccin, Bologna
• Bertini-Mani,Stechiometria un avvio allo studio della chimica, Ambrosiana, Milano
Orario di ricevimento
Tutti i pomeriggi su appuntamento telefonico o via e-mail
Ausili didattici
Gli argomenti del corso saranno trattati con l’ausilio di presentazioni in Power Point.
Per gli studenti stranieri
P.W. Atkins, General Chemistry, United State By Scientific American Book.
K.W. Whitten et al. General Chemistry, seventh edition, Brooks/Cole Inc.
Bachelor Programme: Food Science and Technology
Course of Chemistry (9ECTS)
(6.5 ECTS Lectures + 2.5 ECTS Laboratory or field classes)
Professor
Prof. Maria D.R. Pizzigallo– email: [email protected] - Tel. 080 544 2849
Educational Goals
The module of Chemistry aims to provide students with the basic knowledge of atoms and molecules
structure and of chemical and physico-chemical laws ruling transformation processes of materials in
inorganic and organic field.
Acquirable skills
Basic knowledge required for understanding contents of following courses.
Programme (1 ECTS of Lecture = 8 hours; 1 ECTS of Laboratory and field classes = 14 hours)
Number of hours
Topic/Subject
N. ECTS
Lecture
Lab & field cl.
General atomic architecture. Electronic structure of atoms.
Atomic models: Bohrn and wave-mechanical models.
Orbital symbolism. Periodic table and periodic properties.
Atomic sizes. Ionization energy, electron affinity and
electronegativity. Atomic weight and related quantities.
Formula and molecular weight. Avogadro number and mole
concept.
0.52
3
2
Chemical bonding: electrovalent, covalent and donoracceptor covalent bonding. Lewis, VB and MO theory.
Hybridization. Molecular orbitals. The structure of
molecules. Dipole bonding and van der Waals Forces.
Hydrogen bond.
0.52
3
2
0.48
1
5
1.1
6
5
0.37
3
2.2
12
Chemical formulas and equations. Stoichiometry. Weight
relations in chemical equations. Oxidation-Reduction
reactions.
Gases, solids, liquids and solutions. Properties. Ideal gases
and related equations. Kinetic theory. Partial pressures of
gases. Structural concepts in solids. Types of solids:
crystalline and amorphous solids. Vaporization of a liquid
equilibrium diagram. Change of states for water.
Thermodynamic: state functions and form of energy and
their equivalence. Thermochemistry. The concept of
equilibria and LeChatelier principle. The driving force in
chemical reactions. Thermodynamics and chemical
changes.
Nature of solutions and determination of concentration.
Colligative properties of solutions.
Ionic equilibria: solution of ions. Acids and bases following
Arrhenius, Bronsted e Lewis definitions. Weak acids and
bases, ionisation of water. pH and pOH. Indicators.
Hydrolysis and neutralization. Solubility and slightly soluble
salts.
10
Electrochemistry: Galvanic cells and electrolysis. Faraday’s
laws. Oxidation-reduction potentials. Nernst’s equation. pHmeter.
0.64
4
Chemical kinetics: factor affecting the reaction rate. Kinetic
order and reaction mechanism. Arrenius equation.
Activation energy and catalysis.
0.25
2
3
16
14
9
50
40
2
The chemistry of carbon
Different kind of carbon Isomerism.
The IUPAC nomenclature system. Nomenclature, properties
and reactivity of alkanes, alkenes, alcohols, phenols,
ethers, haloalkanes, aldehydes and ketones, carboxylic
acids and functional derivatives, amines.
Aromatic compounds. Benzene: structure, aromaticity and
resonance energy. Nomenclature of substituted benzenes.
Aromatic heterocyclic compounds of biological interest.
Stereochemistry. Chirality and enantiomers. R, S
convention. Optical activity.
Carbohydrates: main aspects, classification, properties.
Main monosaccharide and polysaccharides. Aminoacids:
main aspects, classification, properties. Proteins.
Lipids: main aspects, classification, properties.
Nucleotides and porphyrin compounds.
Total
Exam
As an example:
The exam consists of a written and oral test with questions related to the programme.
Support materials
• Notes of the lectures distributed during the course.
• A.M. Manotti Lanfredi e A. Tiripicchio Fondamenti di Chimica, Ambrosiana, Milano
Lausarot, Vaglio, Stechiometria per la Chimica Generale, Piccin, Bologna.
• I. Bertini, C. Luchinat, F. Mani Chimica, Ambrosiana, Milano
• Lausarot, Vaglio, Stechiometria per la Chimica Generale, Piccin, Bologna
Additional readings
• W.L. Masterton e Hurley Chimica Principi e Reazioni, Piccin, Bologna
• Bertini-Mani,Stechiometria un avvio allo studio della chimica, Ambrosiana, Milano
Visiting hours
All afternoons from 15 to 6 o’clock previous telephonic or E-mail appointment .
Teaching procedures
Lectures will be presented through PC assisted tools (Powerpoint).
For foreign students (LLP-Erasmus, Tempus, ecc.) text books in english language are:
P.W. Atkins, General Chemistry, United State By Scientific American Book.
K.W. Whitten et al. General Chemistry, seventh edition, Brooks/Cole Inc.