Il corso ha lo scopo di fornire agli studenti le basi della chimica generale nei loro aspetti teorici e applicativi. L'obiettivo principale è fornire allo studente le conoscenze per poter comprendere e analizzare la materia, le sue proprietà e le sue trasformazioni sotto l'aspetto chimico con particolare riguardo alle applicazioni in campo biotecnologico. In particolare, si propone che lo studente sappia alla fine utilizzare il linguaggio della chimica, sappia comprendere e utilizzare le formule chimiche e sappia prevedere le caratteristiche chimico-fisiche di una sostanza in base alla sua struttura e agli elementi che la compongono. Verrà particolarmente posta attenzione alle reazioni chimiche, alle interazioni principali nei sistemi molecolari e alla chimica in soluzione acquosa.

01 - Struttura della materia. Atomi ed elementi chimici. Struttura atomica: elettroni, protoni, neutroni. Molecole e composti ionici. Gli Isotopi.    

02 - Peso atomico, peso molecolare, concetto di mole, massa molare, composizione percentuale, formula minima, formula molecolare

03 - Cenni di chimica nucleare e radioattività, radioisotopi.

03 - Energia. Radiazione elettromagnetica. Effetto fotoelettrico. 

04 - L'atomo di idrogeno e i livelli energetici. Orbitali atomici. I numeri quantici. Livelli energetici negli atomi polielettronici. Il numero quantico di spin. Regole di riempimento degli orbitali. Configurazione elettronica degli elementi. 

05 - Organizzazione della tavola periodica, proprietà periodiche, regola dell'ottetto, elettronegatività.

06 - Legame chimico: classificazione (intramolecolare, intermolecolare)

07 - Legame covalente. Legame di tipo σ e π. Teoria del legame di valenza e dell'orbitale molecolare (cenni). Polarità del legame. Orbitali ibridi.       

08 - Formule di struttura e geometria molecolare, teoria VSEPR, polarità delle molecole. 

09 - Legame ionico e composti ionici.

10 - Legame metallico.

11 - Proprietà chimiche e periodicità. Nomenclatura dei composti chimici. Ossidi. Idruri. Idrossidi. Acidi. Sali. Numero di ossidazione. Caratteristiche e reattività generali dei gruppi e degli elementi più importanti. Composti principali.

12 - Reazioni chimiche: bilanciamento e calcoli stechiometrici, resa di una reazione

13 - Reazioni di ossidoriduzione

14 - Forze intermolecolari. Molecole polari e apolari. Forze di van der Waals. Legame ad idrogeno.

15 - Legame chimico e proprietà fisiche della materia. Stati fisici: solido, liquido, gas. Passaggi di stato

16 - Gas ideali e gas reali. Leggi dei gas. Equazione dei gas ideali.

17 - Soluzioni: interazione soluto-solvente, misure di concentrazione

18 - Elettroliti forti, calcolo delle concentrazioni dei singoli ioni, proprietà colligative delle soluzioni: tensione di vapore, ebullioscopia e crioscopia, pressione osmotica.

19 - Equilibrio chimico. Reversibilità delle reazioni e legge dell’equilibrio chimico. Principio di Le Chatelier-Braun.

20 - Equilibrio in sistemi eterogenei. Equilibrio di solubilità: soluzioni sature, solubilità e prodotto di solubilità

21 - Acidi e basi secondo Arrhenius, BrØnsted-Lowry e Lewis. Equilibrio chimico e reazioni acido-base. Prodotto ionico dell'acqua. Il pH. Effetto livellante del solvente. Idrolisi dei sali. Soluzioni tampone. Titolazioni. Gli indicatori, l'elettrodo a vetro.

22 - I composti di coordinazione.

23 - Cinetica delle reazioni chimiche, velocità di reazione, energia di attivazione, catalisi.

24 - Termodinamica chimica. Lavoro e calore. Primo e secondo principio della termodinamica. Entalpia, entropia, energia libera di Gibbs. Equilibrio ed energia libera. Costante di equilibrio e temperatura.

25 - Cenni di elettrochimica. Pile. Equazione di Nernst. Forza elettromotrice. Potenziali standard. Elettrolisi.

Non sono previste propedeuticità

• D1 - Conoscenza e capacità di comprensione. Lo studente dovrà essere in grado di descrivere le proprietà della materia, evidenziando le relazioni tra formule, geometrie e proprietà molecolari. Dovrà conoscere i principi che stanno alla base del legame chimico, la nomenclatura dei composti chimici inorganici, i principi dell’equilibrio chimico e delle reazioni chimiche (acido/base, redox), la struttura elettronica dell’atomo e della molecola, le basi della tabella periodica degli elementi e le proprietà periodiche, le proprietà principali di gas, liquidi e solidi e delle forze intermolecolari, i principi di termodinamica e cinetica chimica. Dovrà avere padronanza dei concetti di mole, concentrazione, pH e solubilità. Inoltre dovrà apprendere le tecniche numeriche per la descrizione degli equilibri e delle reazioni chimiche. Queste abilità verranno verificate attraverso domande orali.
• D2 - Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Lo studente dovrà essere in grado di utilizzare correttamente la terminologia chimica, le espressioni di concentrazione e le relazioni legate alle reazioni chimiche, applicando il calcolo stechiometrico alla determinazione dello stato di equilibrio chimico di un sistema e alle proprietà acido/base e ossido/riduttive delle reazioni. In particolare dovrà essere in grado di determinare la resa e la conversione di una reazione, il pH di una soluzione acquosa e la solubilità di un elettrolita in acqua, nonchè le proprietà fisiche delle soluzioni. Queste abilità verranno valutate attraverso una prova scritta.
• D3 - Autonomia di giudizio. Lo studente dovrà essere in grado di valutare in modo critico il ruolo delle sostanze che compongono un sistema chimico, come una soluzione tampone, una soluzione fisiologica o una semplice titolazione analitica, per poi essere in grado, con l'acquisizione di competenze fornite nelle materie successive, di interpretare sistemi più complessi come i fluidi biologici. Queste abilità verranno verificate sia con la prova scritta che attraverso domande orali mirate di tipo applicativo.
• D4 - Abilità comunicative. Lo studente dovrà essere in grado di descrivere i fenomeni chimico-fisici appresi durante il corso esprimendosi chiaramente, con termini appropriati e con esempi opportuni.
• D5 - Capacità di apprendimento. Lo studente dovrà essere in grado di costruire il suo percorso di crescita scientifica in maniera critica ed autonoma, essendo in grado di utilizzare correttamente il materiale di studio fornito dal docente e il materiale di approfondimento che lui stesso potrà procurarsi. Queste abilità, per quanto possibile, verranno stimolate dal docente proponendo approfondimenti e fornendo esercizi da risolvere a casa durante il corso, che poi verranno spiegati e discussi durante le lezioni o le ore di attività di supporto.

Il materiale didattico predisposto dalla/dal docente in aggiunta ai testi consigliati (come ad esempio diapositive, dispense, esercizi, bibliografia) e le comunicazioni della/del docente specifiche per l'insegnamento sono reperibili all'interno della piattaforma Moodle › blended.uniurb.it

Il corso prevede alcune ore di esercitazioni di stechiometria facoltative, oltre le 56 previste.

Modalità didattiche

Il corso prevede lezioni frontali in cui il docente espone i concetti e propone esercizi pratici e numerici per favorirne la comprensione.

Gli studenti possono intervenire alle lezioni per richiedere chiarimenti al docente.

Obblighi

Non sono previsti obblighi di frequenza. Sono richieste le conoscenze elementari di matematica e fisica.

Testi di studio

Fusi, Giorgi, Lippolis, Zaccheroni Chimica: principi generali con esercizi. Idelson Gnocchi editore; ISBN: 9788879476539

Modalità di
accertamento

L'accertamento dell'apprendimento prevede una prova scritta e una prova orale.

Lo scopo della prova scritta è di verificare le competenze dello studente nel bilanciamento delle reazioni chimiche e nel calcolo stechiometrico, nel calcolo della concentrazione di una soluzione e delle sue proprietà colligative, nella gestione degli equilibri chimici in soluzione, in particolar modo quelli relativi alla reazione acido-base. La prova scritta si articola in otto esercizi: uno relativo al costruire una formula di struttura di una specie chimica indicando la geometria degli atomi rispetto ad un atomo centrale, uno relativo al bilanciamento di una reazione di ossidoriduzione, due di nomenclatura in cui va indicata la formula molecolare di tre specie conoscendone il nome sistematico e viceversa, due relativi al calcolo della concentrazione di una soluzione e alla proprietà colligative, uno relativo alla stechiometria delle reazioni chimiche, uno relativo al calcolo del pH di soluzioni a uno e due componenti. La prova scritta verrà giudicata con giudizio qualitativo (appena sufficiente, sufficiente, più che sufficiente, discreto, buono, ottimo)

Lo scopo della prova orale è di verificare la preparazione dello studente nella scrittura delle formule chimiche e nella previsione delle proprietà chimico fisiche delle sostanze inorganiche semplici (ossidi, idruri, idrossidi, acidi, sali), e dei concetti teorici esposti a lezione. Allo studente verrà richiesto di saper presentare esempi appropriati per ciascun argomento studiato, in modo da dimostrarne la completa comprensione. La prova orale viene giudicata con voto in trentesimi che tiene conto anche del giudizio della prova scritta.

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.

Modalità didattiche

Gli studenti non frequentanti potranno richiedere il materiale didattico presentato dal docente a lezione, inoltre il docente è disponibile a incontri per chiarire gli argomenti che risultano di più difficile comprensione.

Obblighi

Sono richieste le conoscenze elementari di matematica e fisica.

Testi di studio

Fusi, Giorgi, Lippolis, Zaccheroni Chimica generale e inorganica. Idelson Gnocchi editore; ISBN: 9788879476539

Modalità di
accertamento

L'accertamento dell'apprendimento prevede una prova scritta e una prova orale.

Lo scopo della prova scritta è di verificare le competenze dello studente nel bilanciamento delle reazioni chimiche e nel calcolo stechiometrico, nel calcolo della concentrazione di una soluzione e delle sue proprietà colligative, nella gestione degli equilibri chimici in soluzione, in particolar modo quelli relativi alla reazione acido-base. La prova scritta si articola in otto esercizi: uno relativo al costruire una formula di struttura di una specie chimica indicando la geometria degli atomi rispetto ad un atomo centrale, uno relativo al bilanciamento di una reazione di ossidoriduzione, due di nomenclatura in cui va indicata la formula molecolare di tre specie conoscendone il nome sistematico e viceversa, due relativi al calcolo della concentrazione di una soluzione e alla proprietà colligative, uno relativo alla stechiometria delle reazioni chimiche, uno relativo al calcolo del pH di soluzioni a uno e due componenti. La prova scritta verrà giudicata con giudizio qualitativo (appena sufficiente, sufficiente, più che sufficiente, discreto, buono, ottimo)

Lo scopo della prova orale è di verificare la preparazione dello studente nella scrittura delle formule chimiche e nella previsione delle proprietà chimico fisiche delle sostanze inorganiche semplici (ossidi, idruri, idrossidi, acidi, sali), e dei concetti teorici esposti a lezione. Allo studente verrà richiesto di saper presentare esempi appropriati per ciascun argomento studiato, in modo da dimostrarne la completa comprensione. La prova orale viene giudicata con voto in trentesimi che tiene conto anche del giudizio della prova scritta.

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.

Per contattare il docente scrivere a eleonora.macedi@uniurb.it o chiamare il numero 0722305905