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.
Ricevimento Studenti :
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