Programma :

Introduzione allo studio della struttura della materia. Misure e grandezze. Il Sistema Internazionale. Materia, materiali e sostanze. Sistemi omogenei ed eterogenei. Sostanze pure e miscele. La nascita della moderna teoria atomica: da Lavoiser a Dalton. Massa atomica e massa molecolare. Mole e numero di Avogadro.

Teoria atomica. Elettrone, protone, neutrone. Radioattività. Lo spettro dell’atomo di idrogeno. Modello di Bohr. Il modello ondulatorio dell’atomo. Numeri quantici. Forme ed energie degli orbitali. Lo spin dell’elettrone e il principio di Pauli. Atomi polielettronici. Distribuzione degli elettroni negli atomi (configurazione elettronica degli atomi).

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, elettronegatività, carattere metallico. Metalli di transizione.

Stechiometria. Pesi atomici, pesi molecolari e moli. Composizione percentuale in massa. Determinazione della formula empirica e della formula molecolare. Equazioni chimiche e loro bilanciamento. Calcoli stechiometrici.
Nomenclatura chimica.

Stato gassoso. Considerazioni generali sui gas. Gas ideale. Leggi dei gas ideali. Miscele di gas: legge di Dalton. Gas reali. Equazione di stato per i gas reali.

Termochimica. Sistema. Stato e funzione di stato. Primo principio della termodinamica. Entalpia e calorimetria. Legge di Hess. Entalpie standard di formazione.

Legame chimico. Tipi di legami chimici. Energia e distanza di legame. Polarità di legame e momenti dipolari. Legame ionico. Energia reticolare. Legame covalente. Modello degli elettroni localizzati. Strutture di Lewis. Struttura molecolare: modello VSEPR. Teoria del legame di valenza. Ibridizzazione. Teoria dell’orbitale molecolare Legame metallico.
Forze intermolecolari: legame a ponte idrogeno e interazioni di Van der Waals.

Liquidi e solidi. Lo stato liquido. Densità. Tensione superficiale. Viscosità. Struttura e proprietà dei solidi. Reticolo, cella unitaria, sistemi cristallini. Solidi molecolari, ionici, covalenti, metallici. Imperfezioni o difetti solidi. Pressione di vapore e cambiamento di stato. Diagrammi di fase.

Soluzioni. Soluzioni acquose di soluti molecolari e di soluti elettroliti. Solubilità e processi di soluzione. Modi di esprimere la composizione delle soluzioni. Legge di Henry. Soluzioni ideali e soluzioni reali. Pressione di vapore di una soluzione. Proprietà colligative delle soluzioni.

Secondo principio della Termodinamica. Processi spontanei ed entropia. Entropia e secondo principio della termodinamica. Energia libera. Energia libera e reazioni chimiche. Energia libera ed equilibrio. Energia libera e lavoro.

Equilibrio chimico. La condizione di equilibrio. La costante di equilibrio. Uso delle costanti d’equilibrio. Equilibrio nei sistemi omogenei. 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 ad un solo componente. 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. Catalsi.

Elettrochimica. Conduttori metallici ed elettrolitici. Celle galvaniche. Potenziali standard di elettrodo. Potenziale di cella, lavoro elettrico ed energia libera. Dipendenza del potenziale di cella dalla concentrazione. Pile commerciali. Elettrolisi e celle elettrolitiche. Leggi dell’elettrolisi.

Testi di Riferimento :

A.M. Manfredi, A. Tiripicchio, "Fondamenti di Chimica", CEA.
A. Michelin, A. Munari, "Fondamenti di Chimica", Ed. CEDAM.
J.N. Spencer, G.M. Bodner, L.H. Rickard, "Chimica", Zanichelli.
L.W. Fine, H. Beall, "Chimica per scienze ed ingegneria", Ed. EDISES.
L. Silvestro, C. Amore, M. Di Dio, "Capire la stechiometria", Ed. Cedam.
A. Clerici, S. Morrocchi, "Esercitazioni di Chimica", Ed. Spiegel.