Scopo del corso è quello di fornire i principi di base per lo studio della struttura atomica della materia, delle condizioni di formazione dei legami, della reattività, dell’equilibrio chimico e delle proprietà dei principali elementi.

The course aim is to provide the basic principles for the study of atomic structure of matter, the conditions of formation of bonds, the chemical reactivity, the chemical equilibrium  and the properties of the main elements. 

Struttura della materia. Atomi ed elementi chimici. Isotopi. Massa atomica e peso atomico. Mole e massa molare. Numero di Avogadro. 

Il nucleo. Le forze di legame. Energia nucleare. Fissione e fusione. Distribuzione dei nuclidi naturali stabili. Decadimento radioattivo.. 

L’elettrone. Interazione radiazione elettromagnetica-elettrone. L’atomo d’idrogeno ed i livelli energetici. Orbitali atomici. I numeri quantici. Livelli energetici negli atomi polielettronici. Regole di riempimento degli orbitali. Configurazione elettronica degli elementi. Sistema periodico e proprietà periodiche. Raggio atomico. Affinità elettronica, energia di ionizzazione, elettronegatività. 

Il legame covalente. Legame σ e π. La geometria nelle molecole poliatomiche. Orbitali ibridi. Ordine, energia, lunghezza e polarità dei legami. Legame dativo. I composti di coordinazione. 

Il legame ionico e composti ionici. Il legame metallico e proprietà dei metalli. 

Proprietà  fisiche della materia. Forze intermolecolari. Le interazioni di Van der Waals. Legame a idrogeno. 

Nomenclatura chimica. Reazioni chimiche e loro bilanciamento. Reattivo limitante. Calcoli stechiometrici. Numero di ossidazione e reazioni di ossidoriduzione.  

Lo stato gassoso. Le leggi dei gas ideali. Teoria cinetica dei gas. Gas reali. Gas e vapori.

Lo stato solido. Struttura dei cristalli. Classificazione dei solidi

Lo stato liquido. Pressione di vapore, viscosità, tensione superficiale. 

Le transizioni di stato. Diagramma di stato dell’acqua e dell’anidride carbonica. 

Cenni di termodinamica. Entalpia, entropia ed energia libera.

Le soluzioni. La concentrazione. Preparazione e diluizione di una soluzione. Processo di dissoluzione. Solubilità. Soluzioni ideali. Proprietà colligative. Elettroliti e non elettroliti. Grado di dissociazione. 

Reversibilità delle reazioni e legge dell’equilibrio chimico. Principio di Le Chatelier. Termodinamica delle reazioni. 

Cinetica chimica. Velocità di una reazione. Meccanismo. I catalizzatori. 

Equilibrio acido-base in soluzione acquosa. Teorie sugli acidi e sulle basi. Prodotto ionico dell’acqua. Forza degli acidi e delle basi. Effetto livellante del solvente. Acidi e basi polifunzionali. Relazione fra struttura e forza. Il pH ed il pOH. Calcolo del pH e del pOH per acidi e basi forti, deboli e polifunzionali. Sostanze anfiprotiche. Soluzioni tampone.

Equilibrio in sistemi eterogenei. Equilibrio solido-soluzione. Prodotto di solubilità. Effetto ione a comune. Condizioni per la formazione di un precipitato. 

Elettrochimica. Pile. Forza elettromotrice. Potenziali standard. Equazione di Nerst. La pila e l’equilibrio chimico. Elettrolisi. Aspetti quantitativi. Accumulatori. 

Cenni di Chimica Inorganica. Proprietà chimiche e periodicità. Proprietà di alcuni elementi: idrogeno, sodio, calcio, boro, carbonio, azoto ossigeno, cloro.

Matter: elements, compounds and mixtures.

Atoms, isotopes, atomic number and atomic mass. Molecule and molecular mass. Mole, Avogadro number.

Nucleus. Protons and neutrons. Stability of nuclei and binding energies. Nuclear fission and fusion. Radioactive decay. Half-life.

Electron. Atomic orbitals. Quantum numbers. Energies of orbitals in many-electron atoms. Electron configurations of many-electron atoms. The Periodic Table. Atomic properties: ionisation energy, electron affinity, electronegativity and atomic radius.

Chemical bond. Lewis symbols and valenceelectrons. The Lewis model for covalent bond. s and p bonds. VSEPR model. Bonds parameters: bond energy and bond polarity. Hybrid orbitals. Ionic compounds: bonds and radii. Metallic bond.

Nomenclature.  Stoichiometry. Chemical reactions. Oxidation number and oxidation-reduction reactions. Balancing chemical equations. Gram-equivalent.

Intermolecular forces, Van der Waals interactions. Hydrogen bonding.

States of matter. Properties and characteristics of gases. Ideal-gas. Gas laws and their applications. The kinetic molecular theory of gases. Real gases and Van der Waals equation.

Properties and characteristics of solids. Unit cell. Classification. Crystalline and amorphous solids.

Physical properties of liquids: equilibrium vapor pressure, boiling point, viscosity and surface tension.

Changes of state. Heating and cooling curves. Thermodynamic. Phase diagrams of H2O and CO2.

Solutions: types of solutions. Concentration. Solvation and solubility. Thermodynamic parameters. Colligative properties. Electrolytes, percent dissociation.

Chemical equilibrium. Law of mass action, equilibrium constant. Le Chatelier’s principle. Heterogenous equilibria. Chemical thermodinamisc.

Chemical kinetics: reaction rates. Reaction mechanism. Temperature and Activation energy. Catalysis.

Aqueous solution equlibria. Acid and bases in water: the Bronsted-Lowry theory. Coniugate acid-base pair. The strength of an acid and of a base. Factors affecting acid-base strength. The dissociation of water and the pH scale. pH calculations for strong and weak acid and base solutions. Buffer solutions.

Solubility of ionic solids. Equilibrium solid phase-saturated solution. Solubility product. Constant. Criteria for precipitating or dissolving slightly soluble salts. Common-ion effect. Simultaneous equilibria.

Electrochemistry. Galvanic cells. Standard electrode and cell potentials. Electromotive force. Nernst equation. Quantitative relations involving E, E°, and K. Electrolysis. Faraday’s laws. Practical applications. Accumulators.

Inorganic Chemistry. Chemical properties and periodicity.  Hydrogen, Sodium, Calcium, Boron, Carbon, Nitrogen, Oxygen, Chlorine.

Modalità didattiche

Lezioni frontali ed esercitazioni di stechiometria

Testi di studio

Bertini I., Luchinat C., Mani F., Chimica, Casa Editrice Ambrosiana, Milano 
Speranza M., Chimica Generale e Inorganica, edi-ermes, Milano 
Cacace F. e Schiavello M., Stechiometria, Bulzoni, Roma

Modalità di
accertamento

L'ammissione all'esame orale è condizionata dal superamento di una prova scritta comprendente quesiti di stechiometria e di chimica generale.

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.