CHIMICA GENERALE ED INORANICA ELEMENTI CHIMICA ORANICA

Anno accademico 2020/2021 - 1° anno
Docenti
  • CHIMICA GENERALE ED INORGANICA: Valentina Oliveri
  • ELEMENTI DI CHIMICA ORGANICA: Valentina Oliveri
Crediti: 9
Organizzazione didattica: 225 ore d'impegno totale, 162 di studio individuale, 63 di lezione frontale
Semestre:
ENGLISH VERSION

Obiettivi formativi

  • CHIMICA GENERALE ED INORGANICA

    Scopo del corso è quello di fornire allo studente le basi generali della chimica nonché la comprensione di tematiche ad essa connesse e sviluppate in altri corsi del Corso di Laurea.

    Gli obiettivi formativi comprendono la conoscenza e comprensione di fenomeni, leggi, definizioni, concetti e teorie di Chimica e l'acquisizione di un vocabolario scientifico appropriato, terminologie e convenzioni chimiche (simboli, quantità, unità).

    In riferimento ai cosiddetti Descrittori di Dublino, questo corso contribuisce a acquisire le seguenti competenze:

    Conoscenza e capacità di comprensione:

    • Capacità di ragionamento induttivo e deduttivo.
    • Capacità di schematizzare una reazione chimica in termini qualitativi e quantitativi.
    • Capacità di impostare un problema utilizzando opportune relazioni fra grandezze chimico-fisiche

    Capacità di applicare conoscenza:

    • Capacità di applicare le conoscenze acquisite per la descrizione dei fenomeni chimici utilizzando con rigore il metodo scientifico.
    • Capacità di calcolo quantitativo di reagenti e prodotti di reazioni chimiche.

    Autonomia di giudizio:

    • Capacità di ragionamento critico.
    • Capacità di individuare le soluzioni più adeguate per risolvere problemi chimici.

    ​Abilità comunicative:

    • Capacità di descrivere in forma orale, con proprietà di linguaggio un argomento scientifico.
  • ELEMENTI DI CHIMICA ORGANICA

    Scopo del corso è quello di fornire allo studente le basi della chimica organica nonché la comprensione di tematiche ad essa connesse e sviluppate in altri corsi del Corso di Laurea.

    Gli obiettivi formativi comprendono la conoscenza e comprensione della chimica del carbonio e l'acquisizione di un vocabolario scientifico appropriato.

    In riferimento ai cosiddetti Descrittori di Dublino, questo corso contribuisce a acquisire le seguenti competenze:

    Conoscenza e capacità di comprensione:

    • padronanza delle conoscenze di base relative alla chimica organica

    Capacità di applicare conoscenza:

    • Capacità di applicare le conoscenze acquisite per la descrizione dei fenomeni chimici utilizzando con rigore il metodo scientifico.

    Autonomia di giudizio:

    • Capacità di ragionamento critico.

    Abilità comunicative:

    • Capacità di descrivere in forma orale, con proprietà di linguaggio e rigore terminologico, un argomento scientifico, illustrandone motivazioni e risultati.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

  • CHIMICA GENERALE ED INORGANICA

    I metodi didattici utilizzati durante il corso prevedono lezioni frontali, partecipate e/o cooperative volte all'acquisizione delle conoscenze base di Chimica Generale ed Inorganica. Sono previste, inoltre, esercitazioni pratiche, ricerche individuali e lavori di gruppo volti a sviluppare la capacità di applicare le conoscenze di base acquisite.

    Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

  • ELEMENTI DI CHIMICA ORGANICA

    I metodi didattici utilizzati durante il corso prevedono lezioni frontali, partecipate e/o cooperative volte all'acquisizione delle conoscenze base di Chimica Organica. Sono previste, inoltre, esercitazioni pratiche, ricerche individuali e lavori di gruppo volti a sviluppare la capacità di applicare le conoscenze di base acquisite.

    Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.


Prerequisiti richiesti

  • CHIMICA GENERALE ED INORGANICA

    Sono richieste conoscenze di base di matematica e fisica quali operazioni con numeri reali, risoluzioni di equazioni di I e II grado, equazione della retta.

  • ELEMENTI DI CHIMICA ORGANICA

    Conoscenze di base di chimica generale.


Frequenza lezioni

  • CHIMICA GENERALE ED INORGANICA

    Come da regolamento didattico. La frequenza (anche in modalità a distanza, sulla base delle disposizioni COVID-19) è un requisito necessario per il superamento dell’esame finale.

  • ELEMENTI DI CHIMICA ORGANICA

    Come da regolamento didattico. La frequenza (anche in modalità a distanza, sulla base delle disposizioni COVID-19) è un requisito necessario per il superamento dell’esame finale.


Contenuti del corso

  • CHIMICA GENERALE ED INORGANICA

    Introduzione alla chimica- La materia e i suoi stati di aggregazione*, il metodo scientifico, i tre livelli della chimica, la materia e le sue unità di misura*, cifre significative, sostanze pure elementari* e composte* e miscele omogenee* ed eterogenee*. Nomenclatura chimica*- Elementi* e loro rappresentazione, numero di ossidazione*, classificazione dei composti inorganici*, composti ionici* e molecolari*, nomenclatura tradizionale* e IUPAC.* Reazioni chimiche*- Rappresentazione*, legge di conservazione della massa di Lavosier*, bilanciamento*, reazioni di combustione, reazioni di precipitazione,* reazioni che sviluppano gas, reazioni acido-base*, reazioni redox* e loro bilanciamento*.

    Generalità sull'atomo- Esperimento di Rutherford, modello atomico planetario, numero atomico*, numero di massa*, isotopi*, abbondanza isotopica, unità di massa atomica* (uma), massa atomica relativa*, massa molecolare*, mole*, formula minima*, formula molecolare*, formula estesa, formula di struttura.

    Struttura della materia- Modello atomico di Bohr,* modello quanto-meccanico,* numeri quantici,* interpretazione ondulatoria dell'atomo, orbitali atomici,* principio di Pauli,* regola di Hund*, principio di indeterminazione di Heisenberg*, configurazione elettronica*.

    Sistema periodico-Periodicità*, raggio atomico,* raggio ionico, energia di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività*.

    Legame chimico- Strutture di Lewis* e regola dell'ottetto*,eccezioni alla regola dell'ottetto, geometria molecolare, teoria VSEPR*, energia di legame, legame ionico,* legame covalente,* legame dativo,* legame ad idrogeno,* teoria dell'orbitale di valenza,* ibridizzazione*, risonanza.

    Lo stato gassoso- La pressione*, La legge di Boyle, la legge di Charles, la legge di Gay-Lussac, ipotesi di Avogadro, la legge dei gas ideali*, miscele di gas e legge di Dalton*, la teoria cinetico-molecolare*, la legge di Graham, i gas reali*.

    Cenni sullo stato solido: solidi cristallini metallici e ionici*, strutture compatte,* solidi molecolari e solidi reticolari covalenti,* solidi vetrosi.*

    Lo stato liquido- Proprietà, viscosità, tensione superficiale e tensione di vapore.* Passaggi di stato- Diagramma di stato dell'acqua*

    Termodinamica-Funzioni di stato, primo principio*, secondo principio*, entropia* ed energia libera*, spontaneità di processi*.

    Soluzioni*-Molarità*, Frazione molare, Molalità, percentuale in massa, densità*, legge di Raoult, proprietà colligative*, elettroliti*, grado di dissociazione, coefficiente di Van't Hoff

    Equilibrio chimico*-Legge di azione di massa*, costante di equilibrio*, dipendenza della costante di equilibrio dalla Temperatura, fattori che influenzano l'equilibrio*. Acidi e basi*- Forza di acidi e basi, costante di dissociazione*, elettroliti anfoteri, prodotto ionico dell'acqua*, calcolo del pH*, indicatori di pH. Idrolisi salina. Soluzioni tampone*, titolazioni acido forte-base forte, prodotto di solubilità*, effetto dello ione a comune sulla solubilità*.

    Cenni di cinetica chimica-ordine e molecolarità di reazione, velocità di reazione*.

    Inorganica- Gli elementi del gruppo sp*

     

    N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame.

  • ELEMENTI DI CHIMICA ORGANICA

    La chemiodiversità dei composti organici. Il carbonio: caratteristiche e proprietà*.

    Gli orbitali ibridi del carbonio*. Strutture di Lewis, razionali, condensate, topologiche.

    Isomeria di struttura; Stereoisomeria: Isomeria di conformazione e di configurazione.

    Idrocarburi*. Gli alcani e cicloalcani: nomenclatura IUPAC e tradizionale, proprietà chimico-fisiche.

    Gli alcheni: nomenclatura IUPAC e tradizionale, proprietà chimico-fisiche.

    Gli alchini: nomenclatura IUPAC e tradizionale, proprietà chimico-fisiche.

    I composti aromatici*: benzene, nomenclatura IUPAC e tradizionale, proprietà chimico-fisiche. Regole di Huckel.

    Cenni sulle altre classi di composti organici: alcoli, tioli, eteri, acidi carbossilici, aldeidi, chetoni, ammine.

     

    N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame.


Testi di riferimento

  • CHIMICA GENERALE ED INORGANICA

    T1. J.C. Kotz et al. - Chimica – EdiSES T2. P.W. Atkins, L. Jones - Chimica Generale - Zanichelli

    Altri testi già in possesso degli studenti potranno essere utilizzati previa valutazione del docente.

  • ELEMENTI DI CHIMICA ORGANICA

    Elementi di Chimica Organica (Edises), Brown, Campbell, Farrel, II edizione


Programmazione del corso

CHIMICA GENERALE ED INORGANICA
 ArgomentiRiferimenti testi
1Introduzione alla chimica; La materia e i suoi stati di aggregazione; Sostanze pure elementari e composte; miscele omogenee ed eterogenee; il metodo scientifico, i tre livelli della chimica; la materia e le sue unità di misura, cifre significative.T1 Capitolo 1 
2Generalità sull’atomo; Esperimento di Rutherford; modello atomico planetario; Numero atomico, numero di massa, isotopi, abbondanza isotopica, difetto di massa, unità di massa atomica, massa atomica relativa e massa molecolare; Generalità sulla tavola periodica.T1 Capitolo 2 
3Nomenclatura chimica-Elementi e loro rappresentazione; Numero di ossidazione; Classificazione dei composti inorganici; Composti ionici e molecolari;T1 Capitolo 2 
4Nomenclatura tradizionale e IUPAC.T1 Capitolo 2; Appunti 
5Mole; formula minima, formula molecolare; Reazioni chimiche e loro rappresentazione; Legge di conservazione della massa di Lavosier; bilanciamento.T1 Capitolo 2 e Capitolo 3 
6Stechiometria, bilanciamento di reazione, reagente limitante e in eccesso, resa di una reazione; Reazioni di combustione, reazioni di precipitazione, reazioni che sviluppano gas, reazioni acido-base, e loro bilanciamento.T1 Capitolo 3 e Capitolo 4 
7Reazioni di ossido-riduzione e loro bilanciamento.T1 Capitolo 3; Appunti 
8Struttura della materia: Modello atomico di Bohr, modello quanto-meccanico, numeri quantici, orbitali atomici. Principio di indeterminazione di Heisenberg, interpretazione ondulatoria dell’atomo.T1 Capitolo 6 
9Configurazione elettronica; regola della diagonale, principio di Pauli, regola di Hund.T1 Capitolo 7 
10Sistema periodico-Periodicità, raggio atomico, raggio ionico, energia di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività. Legame chimico-Strutture di Lewis.T1 Capitolo 7 e Capitolo 8 
11Regola dell'ottetto e sue eccezioni. Teoria VSEPR.T1 Capitolo 8 
12Legame chimico- Energia di legame, legame ionico, legame covalente, legame dativo, legame dell’orbitale di valenza, ibridizzazione, risonanza. Polarità delle molecole.T1 Capitoli 8 e 9 
13I gas: la pressione, la legge di Boyle, la legge di Boyle, la legge di Charles, la legge di Gay-Lussac, ipotesi di Avogadro, la legge dei gas ideali, miscele di gas e legge di Dalton, la teoria cinetico-molecolare, la legge di Graham, i gas reali.T1 Capitolo 11 
14Forze intermolecolari; stati condensati della materia.T1 Capitolo 12 
15Lo stato liquido: Proprietà, viscosità. tensione superficiale e tensione di vapore. Lo stato solido: struttura dei solidi, polimorfismo, classificazione dei cristalli.T1 Capitolo 12 e Capitolo 13 
16Passaggi di stato: diagramma di stato dell’acqua. Le soluzioni e le loro proprietà. Molarità, Frazione molare, molalità, percentuale in massa, densità, solubilità dei gas.T1 Capitolo 13 e Capitolo 14 
17Proprietà colligative: abbassamento tensione di vapore, innalzamento ebullioscopico, abbassamento crioscopico, pressione osmotica.T1 Capitolo 14 
18Equilibrio chimico, le costanti di equilibrio e i fattori che influenzano l’equilibrio.Acidi e basi: Definizione secondo Arrhenius, Bronsted e Lowry, Lewis.T1 Capitolo 16 e Capitolo 17 
19Forza di acidi e basi, constante di dissociazione, Prodotto ionico dell’acqua. Calcolo del pH, Idrolisi salina; soluzione tampone.T1 Capitolo 17 e Capitolo 18 
20Solubilità, prodotto di solubilità, effetto dello ione comune sulla solubilità.T1 Capitolo 18 
21Termodinamica e Termochimica: funzioni di stato, primo principio, legge di Hess, secondo principio, entalpia, entropia ed energia libera.T1 Capitolo 5 e Capitolo 19 
22Cenni di cinetica chimica: velocità di reazione, ordine e molecolarità di reazione, fattori che influenzano la velocità di reazione.T1 Capitolo 15 
ELEMENTI DI CHIMICA ORGANICA
 ArgomentiRiferimenti testi
1La chemiodiversità dei composti organici. Il carbonio: caratteristiche e proprietà.Capitolo 1 [Elementi di Chimica Organica (Edises), Brown, Campbell, Farrel, II edizione] 
2Gli orbitali ibridi del carbonio. Strutture di Lewis, razionali, condensate, topologiche.Capitolo 1 [Elementi di Chimica Organica (Edises), Brown, Campbell, Farrel, II edizione] 
3Isomeria di struttura; Stereoisomeria: Isomeria di conformazione e di configurazione.Capitolo 2 e 5 [Elementi di Chimica Organica (Edises), Brown, Campbell, Farrel, II edizione] 
4Idrocarburi. Gli alcani e cicloalcani: nomenclatura IUPAC e tradizionale, proprietà chimico-fisiche.Capitolo 2 [Elementi di Chimica Organica (Edises), Brown, Campbell, Farrel, II edizione] 
5Gli alcheni: nomenclatura IUPAC e tradizionale, proprietà chimico-fisiche.Capitolo 3 [Elementi di Chimica Organica (Edises), Brown, Campbell, Farrel, II edizione] 
6Gli alchini: nomenclatura IUPAC e tradizionale, proprietà chimico-fisiche.Capitolo 3 [Elementi di Chimica Organica (Edises), Brown, Campbell, Farrel, II edizione] 
7I composti aromatici: benzene, nomenclatura IUPAC e tradizionale, proprietà chimico-fisiche. Regole di Huckel.Capitolo 4 [Elementi di Chimica Organica (Edises), Brown, Campbell, Farrel, II edizione] 
8Gli alcoli, fenoli, tioli ed eteri: nomenclatura IUPAC e tradizionale, proprietà chimico-fisiche.Capitolo 7 [Elementi di Chimica Organica (Edises), Brown, Campbell, Farrel, II edizione] 
9Aldeidi, chetoni: nomenclatura IUPAC e tradizionale, proprietà chimico-fisiche.Capitolo 9 [Elementi di Chimica Organica (Edises), Brown, Campbell, Farrel, II edizione] 
10Acidi carbossilici, ammine e ammidi: nomenclatura IUPAC e tradizionale, proprietà chimico-fisiche.Capitoli 8 e 10 [Elementi di Chimica Organica (Edises), Brown, Campbell, Farrel, II edizione] 

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

  • CHIMICA GENERALE ED INORGANICA

    L'esame si compone di una prova scritta e, in caso di esito favorevole, un successivo colloquio orale. La prova scritta consiste in esercizi numerici e domande aperte e/o a risposta multipla da svolgere in 2 ore di tempo. Alla prova scritta non sono ammessi libri di testo, formulari, appunti del corso o tavole periodiche, nè l'uso del cellulare, nemmeno in modalità calcolo. E' consentito solo l'uso della calcolatrice. Lo studente dovrà presentarsi munito di un valido documento di identità.

    Sono esentati dall'esame scritto della prima sessione coloro che hanno superato entrambe le prove in itinere.

    La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

  • ELEMENTI DI CHIMICA ORGANICA

    L'esame si compone di una prova scritta e, in caso di esito favorevole, un successivo colloquio orale. La prova scritta consiste in esercizi e domande aperte e/o a risposta multipla. Alla prova scritta non sono ammessi libri di testo, formulari, appunti del corso o tavole periodiche, nè l'uso del cellulare, nemmeno in modalità calcolo. E' consentito solo l'uso della calcolatrice. Lo studente dovrà presentarsi munito di un valido documento di identità.

    Sono esentati dall'esame scritto della prima sessione coloro che hanno superato entrambe le prove in itinere.

    La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.


Esempi di domande e/o esercizi frequenti

  • CHIMICA GENERALE ED INORGANICA

    Esempi di domande presenti nella prova scritta:

    • Scrivere la formula dei seguenti composti: nitrato di alluminio; acido solfidrico; anidride solforosa; nitrato di calcio; idrossido di calcio; esafluoruro di zolfo, carbonato di magnesio, solfuro di sodio.
    • Un gas in un recipiente chiuso ha una pressione di 20 atm alla temperatura di 0 °C. Calcolare la pressione de gas quando esso viene riscaldato fino a 100°C.
    • Bilanciare la seguente reazione di ossido-riduzione che avviene in soluzione acida: MnO4- + SO2→Mn2+ + SO42-
    • Bilanciare la reazione data e rispondere alle seguenti domande: Quanti grammi di H2 si ottengono dalla reazione di 120 g di CaH2 con un eccesso di acqua? Che massa di CaH2 deve reagire con un eccesso di acqua per produrre 28,3 g di H2?
    • Sapendo che 11 g di un composto organico di formula C12H10 che si sciolgono (senza dissociarsi) in 100 g di benzene la temperatura di ebollizione si innalza di 1,8 °C, calcolare la costante ebullioscopica molale Keb del benzene.
    • Calcolare il pH di una soluzione acquosa ottenuta sciogliendo 1,20 g di HCl in 500 mL di acqua.
    • Calcola il pH di una soluzione 0,056 M di acido acetico CH3COOH sapendo che è un acido debole e che la sua Ka = 1,8 × 10-5.
    • Calcolare la solubilità molare di CaCO3, Kps= 8,7 × 10-9

    Esempi di domande frequenti durante la prova orale:

    • Descrivere un modello atomico
    • Descrivere la duplice natura di luce e materia
    • Descrivere i numeri quantici
    • Spiegare la regola dell'ottetto ed elencare alcune eccezioni
    • Enunciare la Teoria VSEPR e dettagliare la geometria molecolare di acqua e ammoniaca.
    • Spiegare la differenza tra composti e miscele.
    • Descrivere le soluzioni e le loro proprietà.
    • Descrivere gli stati di aggregazione della materia e le loro proprietà.
    • Spiegare termodinamicamente quando un processo si può definire spontaneo.
    • Spiegare la natura anfotera dell'acqua.
    • Influenza di acidi e basi sul pH di una soluzione.
  • ELEMENTI DI CHIMICA ORGANICA

    Esempi di domande presenti nella prova scritta:

    • Scrivere le formule di struttura degli isomeri del butano e dare il nome IUPAC.
    • Scrivere le strutture corrispondenti ai seguenti nomi IUPAC: 2,4-dimetilesano; 3,3,4,4-tetrametilottano; propene; 1-eptanolo; 3-metil-1-pentene.

    Esempi di domande frequenti durante la prova orale:

    • Orbitali ibridi.
    • Isomeria.
    • Aromaticità.
    • Idrocarburi.