Programma:

La chimica come scienza
Definizione del suo campo di interesse. Materia, sostanze, proprietà, sistemi, fase. Struttura: proprietà e trasformazioni. Il linguaggio della chimica. Simboli, formule, equazioni.
Le basi quantitative
La legge di conservazione della massa e della massa - energia. Unità di massa atomica. I concetti di massa atomica relativa, massa molecolare, mole, massa equivalente. Il numero di Avogadro. Espressioni della concentrazione: molarità, normalità, frazione molare, percentuali in volume ed in peso, parti per milione.
L’atomo
Nucleo ed elettroni. Numero atomico e numero di massa. Nuclidi e decadimenti radioattivi.
La struttura dell’atomo
L’esperimento di Rutherford. Gli spettri di assorbimento e di emissione dei gas. L’ipotesi di Bohr: la quantizzazione e i numeri quantici Il principio di indeterminazione di Heisemberg e l’equazione di De Broglie. Le funzioni d’onda e l’equazione di Schroedinger. Gli orbitali.
Il sistema periodico degli elementi e proprietà periodiche
Raggio atomico, volume atomico, energia di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività, carattere metallico.
Il legame chimico
Energia di legame, angolo di legame, distanza di legame. Il modello del legame ionico. Il legame covalente: l’ibridazione degli orbitali e la geometria delle molecole; il momento di dipolo; la teoria del legame di valenza e dell’orbitale molecolare. Il legame metallico e la conducibilità elettrica nei materiali: conduttori, semiconduttori ed isolanti; drogaggio. Le interazioni deboli: ponti idrogeno, forze di Van der Waals e di London.
Gli stati di aggregazione della materia
Solidi ionici, covalenti, molecolari e metallici. Lo stato cristallino: proprietà e difetti dei cristalli: Conduttori, semiconduttori, isolanti. I liquidi e le soluzioni: soluzioni ideali e reali. I gas: il modello dei gas ideali e le equazioni di stato. La liquefazione dei gas. I gas reali e le equazioni di stato.
Le trasformazioni chimiche
Elementi di termodinamica: trasformazioni reversibili e irreversibili. Il primo principio e la termochimica: le funzioni energia interna ed entalpia. Entalpia ed entalpia standard di reazione, di combustione, di soluzione, di diluizione, di transizione di fase. La legge di Kirkhoff e la legge di Hess. Il secondo principio della termodinamica e la funzione entropia. Il terzo principio. La spontaneità di un processo e le funzioni energia libera di Gibbs e di Helmoltz.
L’equilibrio chimico
La costante di equilibrio. L’equazione di Van’t Hoff. Il principio di Le Chatelier. Equilibri omogenei in fase gassosa e in soluzione. L’equilibrio ionico in soluzione acquosa: il concetto di acido e base; il pH. I sali: idrolisi e prodotto di solubilità. Equilibri eterogenei.
Equilibrio tra fasi
Diagrammi di stato ad uno e due componenti con e senza lacune di miscibilità, sistemi azeotropici, eutettici e peritettici. L’equazione di Clausius-Clapeyron. Curve di raffreddamento. Regola delle Fasi di Gibbs.
Cenni di termodinamica elettrochimica
Le pile: teoria del doppio strato elettrico; forza elettromotrice di una pila ed equazione di Nernst. Elettrodi di riferimento e potenziali redox. L’elettrolisi e le leggi di Faraday: alcuni esempi di elettrolisi in soluzione acquosa e allo stato fuso. Il fenomeno della corrosione nei metalli.
Cinetica chimica
Concetti di velocità, molecolarità ed ordine di reazione. Reazioni di primo e di secondo ordine. Il meccanismo di reazione, teoria dello stato di transizione ed energia di attivazione. Equazione di Arrhenius. Catalisi: esempi di catalisi omogenea ed eterogenea. La teoria di Langmuir della catalisi eterogenea.

Testi di riferimento:

P. CHIORBOLI, Fondamenti di Chimica, UTET;
A. MUNARI, A. R. MICHELIN, Fondamenti di Chimica per le Tecnologie, CEDAM;
SIENKO – PLANE, Chimica, PICCIN;
L. W. FINE, H. BEALL, Chimica, EDISES;
P. ATKINS, L. JONES, Chimica Generale, ZANICHELLI;
D. W. OXTOBY, N. H. NACTRIEB, Chimica Moderna, EDISES;
S. S. ZUMDAHL, Chimica, ZANICHELLI.