Il corso ha lo scopo di fornire agli studenti le basi della chimica generale nei loro aspetti teorici e applicativi. L'obiettivo principale è fornire allo studente le conoscenze per poter comprendere e analizzare la materia, le sue proprietà e le sue trasformazioni avendo alla base lo studio e l'approfondimento della struttura atomica e del sistema periodico degli elementi. In particolare, si propone che lo studente sappia alla fine utilizzare il linguaggio della chimica, sappia comprendere e utilizzare le formule chimiche e sappia prevedere le caratteristiche chimico-fisiche di una sostanza in base alla sua struttura e agli elementi che la compongono acquisendo quindi la capacità di comprendere e prevedere la relazione struttura-proprietà. Questo sarà ottenuto ponendo particolare attenzione ai legami chimici, alle reazioni chimiche, alle interazioni principali nei sistemi molecolari e alla chimica sia allo stato solido che in soluzione.

01 - Struttura della materia. Atomi ed elementi chimici. Molecole e composti ionici. Gli Isotopi.

02 - Stati di aggregazione della materia. Struttura atomica: elettroni, protoni, neutroni.

03 - Massa atomica, pesi atomici e molecolari. Mole e massa molare. Composizione percentuale, formula minima, formula molecolare.

04 - Energia. Radiazione elettromagnetica. Effetto fotoelettrico.

05 - L'atomo di idrogeno e i livelli energetici. Orbitali atomici. I numeri quantici. Livelli energetici negli atomi polielettronici. Il numero quantico di spin. Regole di riempimento degli orbitali. Configurazione elettronica degli elementi.

06 - Sistema periodico. Energia di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività.

07 - Legame covalente. Legame di tipo σ e π. Teoria del legame di valenza e dell'orbitale molecolare. Polarità del legame. Orbitali ibridi.

08 - Formule di struttura e geometria molecolare.

09 - Legame ionico.

10 - Legame metallico.

11 - Legame chimico e proprietà fisiche della materia.

12 - Forze intermolecolari. Molecole polari e apolari. Forze di van der Walls. Legame ad idrogeno.

13 - Proprietà chimiche e periodicità. Nomenclatura dei composti chimici. Ossidi. Idruri. Numero di ossidazione. Caratteristiche e reattività generali dei gruppi e degli elementi più importanti. Composti principali.

14 - Acidi e basi secondo BrØnsted-Lowry e secondo Lewis. Effetto livellante del solvente.

15 - Reazioni chimiche, classificazione. Reazioni di ossido-riduzione. Reazioni acido-base. Bilanciamento delle reazioni.

16 - Lo stato gassoso. I gas ideali. Teoria cinetica dei gas. Gas reali.

17 - Le soluzioni, caratterizzazione. Concentrazione delle soluzioni. Tensione di vapore. Ebullioscopia, e crioscopia. Pressione osmotica. Solubilità.

18 - I composti di coordinazione.

19 - Equilibrio chimico. Reversibilità delle reazioni e legge dell’equilibrio chimico. Principio di Le Chatelier-Braun. Equilibrio in sistemi eterogenei. Prodotto di solubilità.

20 - Equilibrio chimico e reazioni acido-base. Prodotto ionico dell'acqua. Idrolisi dei sali. Il pH. Determinazione del pH. Soluzioni tampone. Titolazioni. Gli indicatori, l'elettrodo a vetro.

21 - Cinetica delle reazioni chimiche, velocità di reazione, energia di attivazione, catalisi.

22 - Termodinamica chimica. Lavoro e calore. Primo e secondo principio della termodinamica. Entalpia, entropia, energia libera di Gibbs. Equilibrio ed energia libera. Costante di equilibrio e temperatura.

23 - Elettrochimica. Pile. Forza elettromotrice. Potenziali standard. Elettrolisi.

Non sono previste propedeuticità.

D1 - Conoscenza e capacità di comprensione. Lo studente dovrà essere in grado di descrivere le proprietà della materia, evidenziando le relazioni tra formule, geometrie e proprietà molecolari. Dovrà conoscere i principi che stanno alla base del legame chimico, la nomenclatura dei composti chimici inorganici, i principi dell’equilibrio chimico e delle reazioni chimiche (acido/base, redox), la struttura elettronica dell’atomo e della molecola, le basi della tabella periodica degli elementi e le proprietà periodiche, le proprietà principali di gas, liquidi e solidi e delle forze intermolecolari, i principi di termodinamica, cinetica e elettro-chimica. Dovrà avere padronanza dei concetti di mole, concentrazione, pH e solubilità. Inoltre, dovrà apprendere le tecniche numeriche per la descrizione degli equilibri e delle reazioni chimiche. Queste abilità verranno verificate attraverso domande orali.

D2 - Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Lo studente dovrà essere in grado di utilizzare correttamente la terminologia chimica, le espressioni di concentrazione e le relazioni legate alle reazioni chimiche, applicando il calcolo stechiometrico alla determinazione dello stato di equilibrio chimico di un sistema e alle proprietà acido/base e ossido/riduttive delle reazioni. In particolare, dovrà essere in grado di determinare la resa e la conversione di una reazione, il pH di una soluzione acquosa e la solubilità di un elettrolita in acqua, nonchè le proprietà fisiche delle soluzioni. Queste abilità verranno valutate attraverso una prova scritta.

D3 - Autonomia di giudizio. Lo studente dovrà essere in grado di valutare in modo critico il ruolo delle sostanze che compongono un sistema chimico, come una soluzione tampone o una titolazione analitica, per poi essere in grado, con l'acquisizione di competenze fornite nelle materie successive, di interpretare sistemi più complessi. Queste abilità verranno verificate sia con la prova scritta che attraverso domande orali mirate di tipo applicativo.

D4 - Abilità comunicative. Lo studente dovrà essere in grado di descrivere i fenomeni chimico-fisici appresi durante il corso esprimendosi chiaramente, con termini appropriati e con esempi opportuni. Queste abilità verranno con la prova orale.

D5 - Capacità di apprendimento. Lo studente dovrà essere in grado di costruire il suo percorso di crescita scientifica in maniera critica ed autonoma, essendo in grado di utilizzare correttamente il materiale di studio fornito dal docente e il materiale di approfondimento che lui stesso potrà procurarsi. Queste abilità, per quanto possibile, verranno stimolate dal docente proponendo approfondimenti e fornendo esercizi da risolvere a casa durante il corso, che poi verranno spiegati e discussi durante le lezioni o le ore di attività di supporto.

Il materiale didattico predisposto dalla/dal docente in aggiunta ai testi consigliati (come ad esempio diapositive, dispense, esercizi, bibliografia) e le comunicazioni della/del docente specifiche per l'insegnamento sono reperibili all'interno della piattaforma Moodle › blended.uniurb.it

Oltre le 72 ore in presenza, il docente organizzerà seminari a gruppi per approfondimento di specifici argomenti in modalità mista.

Modalità didattiche

Il corso prevede lezioni frontali in cui il docente espone i concetti e propone esercizi pratici e numerici per favorirne la comprensione. Gli studenti intervengono alle lezioni per richiedere chiarimenti e esporre problematiche inerenti la materia.

Didattica innovativa

Debate: Nel corso delle lezioni gli studenti saranno chiamati al dibattito regolamentato dal docente, per discutere aspetti inerenti agli argomenti dell’insegnamento come, ad esempio, problemi ed esercizi di stechiometria.

Learning by doing: sarà possibile imparare, attraverso la risoluzione di esercizi di stechiometria svolti durante le lezioni dagli studenti, singolarmente o in gruppi, con successiva discussione con il docente.

Obblighi

Non sono previsti obblighi di frequenza. Sono richieste le conoscenze elementari di matematica e fisica.

Testi di studio

Fondamenti di Chimica. Principi generali – esercizi. II Edizione; Autori: Fusi, Giorgi, Lippolis, Caltagirone; Idelson Gnocchi editore; ISBN: 9788879477857.

Modalità di
accertamento

L'accertamento dell'apprendimento prevede una prova scritta e una prova orale.

Lo scopo della prova scritta è di verificare le competenze dello studente nel bilanciamento delle reazioni chimiche e nel calcolo stechiometrico, nel calcolo della concentrazione di una soluzione e delle sue proprietà colligative, nella gestione degli equilibri chimici in soluzione, in particolar modo quelli relativi alla reazione acido-base ed al pH. La prova scritta si articola in otto esercizi: uno relativo al costruire una formula di struttura di una specie chimica indicando la geometria degli atomi rispetto ad un atomo centrale, uno relativo al bilanciamento di una reazione di ossidoriduzione, due di nomenclatura in cui va indicata la formula molecolare di tre specie conoscendone il nome sistematico e viceversa, due relativi al calcolo della concentrazione di una soluzione e alla proprietà colligative, uno relativo alla stechiometria delle reazioni chimiche, uno relativo al calcolo del pH di soluzioni a uno e due componenti. La prova scritta verrà giudicata con giudizio qualitativo (appena sufficiente, sufficiente, più che sufficiente, discreto, buono, ottimo).

Lo scopo della prova orale è di verificare la preparazione dello studente nella scrittura delle formule chimiche e nella previsione delle proprietà chimico fisiche delle sostanze inorganiche semplici (ossidi, idruri, idrossidi, acidi, sali), e dei concetti teorici esposti a lezione. Allo studente verrà richiesto di saper presentare esempi appropriati per ciascun argomento studiato, in modo da dimostrarne la completa comprensione. La prova orale viene giudicata con voto in trentesimi che tiene conto anche del giudizio della prova scritta.

È prevista una prova intermedia di stechiometria per gli studenti frequentanti sul programma svolto nel periodo dedicato a tali prove.

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.

Modalità didattiche

Gli studenti non frequentanti potranno richiedere il materiale didattico presentato dal docente a lezione, inoltre il docente è disponibile a incontri per chiarire gli argomenti che risultano di più difficile comprensione.

Obblighi

Nessuno, sono richieste le conoscenze elementari di matematica e fisica.

Testi di studio

Fondamenti di Chimica. Principi generali – esercizi. II Edizione; Autori: Fusi, Giorgi, Lippolis, Caltagirone; Idelson Gnocchi editore; ISBN: 9788879477857.

Modalità di
accertamento

L'accertamento dell'apprendimento prevede una prova scritta e una prova orale.

Lo scopo della prova scritta è di verificare le competenze dello studente nel bilanciamento delle reazioni chimiche e nel calcolo stechiometrico, nel calcolo della concentrazione di una soluzione e delle sue proprietà colligative, nella gestione degli equilibri chimici in soluzione, in particolar modo quelli relativi alla reazione acido-base. La prova scritta si articola in otto esercizi: uno relativo al costruire una formula di struttura di una specie chimica indicando la geometria degli atomi rispetto ad un atomo centrale, uno relativo al bilanciamento di una reazione di ossidoriduzione, due di nomenclatura in cui va indicando la formula molecolare di tre specie conoscendone il nome sistematico e viceversa, due relativi al calcolo della concentrazione di una soluzione e alla proprietà colligative, uno relativo alla stechiometria delle reazioni chimiche, uno relativo al calcolo del pH di soluzioni a uno e due componenti. La prova scritta verrà giudicata con giudizio qualitativo (appena sufficiente, sufficiente, più che sufficiente, discreto, buono, ottimo).

Lo scopo della prova orale è di verificare la preparazione dello studente nella scrittura delle formule chimiche e nella previsione delle proprietà chimico fisiche delle sostanze inorganiche semplici (ossidi, idruri, idrossidi, acidi, sali), e dei concetti teorici esposti a lezione. Allo studente verrà richiesto di saper presentare esempi appropriati per ciascun argomento studiato, in modo da dimostrarne la completa comprensione. La prova orale viene giudicata con voto in trentesimi che tiene conto anche del giudizio della prova scritta.

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.