Programma:

Introduzione allo studio della struttura della materia. Materia, materiali e sostanze.
Miscele omogenee ed eterogenee. La legge della conservazione della massa. Leggi delle combinazioni chimiche. Il peso atomico e scala dei pesi atomici relativi. Isotopi. Mole e numero di Avogadro.

Teoria atomica.
Elettrone, protone, neutrone. Radioattività. Il nucleo atomico. L’atomo di Bohr. Meccanica ondulatoria (descrizione probabilistica del moto dell’elettrone). Orbitali e loro rappresentazione. Numeri quantici, livelli energetici ed orbitali. Distribuzione degli elettroni negli atomi (configurazione elettronica degli elementi).

Tavola Periodica degli elementi.
Disposizione degli elettroni e Tavola Periodica. La legge periodica e le proprietà degli elementi: dimensioni atomiche, energia di ionizzazione, affinità elettronica, carattere metallico. Metalli di transizione.

Legame chimico.
Energia e distanza di legame. Legame ionico. Energia reticolare. Legame covalente. Le strutture di Lewis. Legami semplici e multipli. Formule di struttura: loro significato e limiti. Legami covalenti polarizzati ed elettronegatività degli atomi. Polarità dei legami. Energia di legame. Saturazione delle valenze. Risonanza. Forma delle molecole (teoria VSEPR). Teoria del legame di valenza. Ibridazione. Teoria degli orbitali molecolari. Legame metallico. Legami intermolecolari: legame a ponte idrogeno e interazioni di Van der Waals.

Stechiometria.
Pesi atomici, pesi molecolari e moli. Composizione percentuale in massa. Determinazione della formula empirica e della formula molecolare. Le reazioni chimiche. I numeri di ossidazione. Reazioni di ossido riduzione. Equazioni chimiche.
Nomenclatura chimica.

Termochimica.
Il sistema termodinamico. Stato di un sistema e funzione di stato. Il lavoro ed il calore. Primo principio della termodinamica. Termochimica: entalpia e variazione di entalpia.

Stato gassoso.
Considerazioni generali sui gas. Gas ideale. Le leggi dei gas. Equazione di stato dei gas ideali. Legge di Graham della diffusione. Miscele di gas: legge di Dalton. Gas reali.

Stato liquido.
Considerazioni generali sulla struttura dei liquidi. Viscosità, tensione superficiale, tensione di vapore. Equilibri liquido-vapore.

Stato solido.
Considerazioni generali sulla struttura e sulle proprietà rnacroscopiche dei solidi. Reticolo, cella unitaria, sistemi cristallini. Le strutture a massimo impacchettamento. Solidi molecolari, ionici, covalenti, metallici. Cambiamenti di stato. Curve di riscaldamento e di raffreddamento. Tensione di vapore dei solidi. Diagrammi di stato ad un componente.

Soluzioni.
Soluzioni acquose di soluti molecolari e di soluti elettroliti. Solubilità e processi di soluzione. Modi di esprimere la composizione delle soluzioni. Solubilità dei gas nei liquidi: la legge di Henry. Le soluzioni ideali: la legge di Rault. Proprietà delle soluzioni. Soluzioni non ideali. Gli elettroliti. Grado di dissociazione. Attrazioni interioniche.

II Principio della Termodinamica.
Processi spontanei ed entropia. Energia libera. Energia libera e reazioni chimiche. Energia libera ed equilibrio.

Equilibri chimici.
La condizione di equilibrio. La legge di azione di massa. Costante d’equilibrio. Equilibri eterogenei. Fattori che influenzano l’equilibrio: il principio di Le Chatelier.

Equilibri ionici in soluzione.
Acidi e basi secondo Arrhenius, Bronsted e Lowry, Lewis. Soluzioni neutre, acide e basiche. La ionizzazione dell’acqua. Il pH. Calcolo del pH. Neutralizzazione e titolazione. Proprietà acido-base dei sali: idrolisi. Equilibri con sali poco solubili.

Equilibri eterogenei.
Equilibri fra fasi diverse. Regola delle fasi. Sistemi a due componenti. Diagrammi di stato di sistemi a due componenti.

Cinetica chimica.
Velocità di reazione e fattori che la influenzano. Ordine di reazione. Meccanismo di reazione. Stato di transizione. Energia di attivazione. Catalizzatori.

Elettrochimica.
Conduttori metallici ed elettrolitici. Celle elettrochimiche. Potenziali standard di elettrodo. Elettrodo ad idrogeno. Forza elettromotrice di una pila ed energia libera. Semireazioni e potenziali di riduzione. Effetto della concentrazione sul voltaggio della cella: equazione di Nernst. Previsione dell’andamento delle reazioni di ossido-riduzione. Forza elettromotrice della cella e costante di equilibrio della reazione di cella. Pile commerciali. Elettrolisi e celle elettrolitiche. Leggi dell’elettrolisi.

Testi di riferimento:

- A.M. Manotti Lanfredi, A. Tiripicchio, Fondamenti di Chimica, Casa Editrice Ambrosiana;
- A. Michelin, A. Munari, Fondamenti di Chimica, Ed. CEDAM;
- P. Zanello, S. Mangani, G. Valensin, Le basi della Chimica, Casa Editrice Ambrosiana;
- L. Silvestro, C. Amore, M. Di Dio, Capire la stechiometria, Ed. Cedam.

Modalità di svolgimento del corso e dell’esame:

L’esame di Chimica: consiste in una prova scritta ed in una prova orale.