PROGRAMMA di CHIMICA Corsi di laurea in Ingegneria Civile e in Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio A. A. 2008/2009 Docente: prof. R. Pietropaolo Obiettivi e finalità del corso: Il corso mira a fornire allo studente le conoscenze di base sui processi chimico - fisici , sulla struttura e le trasformazioni della materia. 1. L'ATOMO Origine della teoria atomica. Esperienza di Rutherford. Massa atomica. Mole e peso atomico. L'elettrone. La teoria quantistica. La meccanica ondulatoria. I numeri quantici. Le strutture elettroniche degli atomi e classificazione periodica degli elementi. 2. IL LEGAME CHIMICO Formule di Lewis. Potenziale di ionizzazione. Affinità elettronica. Elettronegatività. Legami chimici: covalente, ionico. Risonanza. Orbitali delocalizzati. Orbitali ibridi. Forze intermolecolari. Legame idrogeno. Legame metallico. 3. LE REAZIONI CHIMICHE Valenza. Numero d'ossidazione. Nomenclatura dei composti chimici. Reazioni chimiche. Reazioni redox. Relazioni ponderali nelle reazioni chimiche. Peso equivalente. 4. STATI DELLA MATERIA Stato gassoso. Leggi dello stato gassoso. Equazione generale dei gas ideali. Teoria cinetica dei gas. I gas reali. Equazione di Van der Waals. Temperatura critica. Diagramma di Andrews. Stato liquido. Processo di evaporazione. Tensione di vapore. Stato solido. Solidi ionici, covalenti, molecolari. Metalli. Semiconduttori. Cambiamenti di stato. Sistemi eterogenei ad un componente. Regola delle fasi. Diagramma di stato dell'acqua. 5. SOLUZIONI Concentrazione delle soluzioni. Soluzioni ideali. Legge di Raoult. Soluzioni non ideali. Proprietà colligative. Soluzioni elettrolitiche. Conducibilità elettrolitica. Conducibilità equivalente. 6. TERMODINAMICA Il primo principio della termodinamica. Energia interna ed entalpia. Termochimica. Legge di Hess. Il secondo principio della termodinamica. Conversione di calore in lavoro. Entropia. Energia libera. Equazione di Clausius-Clayperon. Spontaneità delle reazioni chimiche. La produzione di energia elettrica nelle centrali elettriche: consumo dei combustibili e calcolo dell’inquinamento. 7. EQUILIBRIO CHIMICO Legge dell'equilibrio chimico. Effetto della concentrazione, temperatura e pressione sull'equilibrio. Equazione di Van't Hoff. Equilibri in fase gas. Equilibri eterogenei. Equilibri in soluzione. Prodotto ionico dell'acqua. Acidi e basi. pH. Calcolo del pH. Soluzioni tampone. Indicatori. Idrolisi. Prodotto di solubilità. 8. CINETICA CHIMICA Velocità di reazione. Variabili che influenzano la velocità di reazione. Energia di attivazione. Processi catalitici e fotochimici. 9. ELETTROCHIMICA Pile. Elettrodi. Elettrodi di riferimento. Equazione di Nernst. Misura della f.e.m. di una pila. Elettrolisi. Leggi di Faraday. Corrosione dei metalli. Accumulatori. 10. ELEMENTI DI CHIMICA INORGANICA Idrogeno. Industria dell’idrogeno. Metalli del I° e II° gruppo. Alluminio. Industria dell’allumino. Silicio. Struttura dei silicati. Vetri e cementi. Azoto. Industria dell’ammoniaca e dell’acido nitrico. Ossigeno. Processi di ossidazione. Zolfo. Industria dell’acido solforico. Metalli di transizione. Cromo. Manganese. Ferro. Acciai. Processi metallurgici. 11. STRUTTURA E PROPRIETA’ DEI COMPOSTI ORGANICI Idrocarburi. Nomenclatura degli idrocarburi. Alcani. Proprietà degli alcani. Alcheni. Metodi di preparazione degli alcheni. Isomeria etilenica o geometrica. Reazioni di addizione al dioppio legame. Regola di Markovnikov. Alchini. Dieni. Alcoli. Proprietà degli alcoli. Alogenuri alchilici. Aldeidi e chetoni. Metodi di preparazione delle aldeidi e dei chetoni. Reazioni dei composti carbonilici. Eteri. Acidi carbossilici. Cloruri degli acidi ed anidridi. Stereoisomeria. Esteri. Grassi e saponi. Ammine. Ammidi. Amminoacidi. Idrocarburi aromatici: reazioni di sostituzione elettrofila. Composti eterociclici. 12. MATERIALI POLIMERICI Generalità. Processi di sintesi: reazioni di poliaddizione, polimerizzazione stereospecifica e di policondensazione. Claasificazione dei materiali polimerici sulla base delle loro proprietà. TESTI CONSIGLIATI 1. P. Finocchiaro, R. Pietropaolo “LEZIONI DI CHIMICA” Edizioni Spiegel. 2. A. Clerici, S: Morocchi “ESERCITAZIONI DI CHIMICA” Edizione Spiegel. 3. P. Silvestroni “FONDAMENTI DI CHIMICA” Editrice Universitaria Felici, Pisa. MODALITÀ D’ESAME L’esame prevede una prova scritta ed una orale. ORGANIZZAZIONE IN CREDITI Il corso consiste di nove crediti.