Guida degli insegnamenti

Syllabus

Partially translatedTradotto parzialmente
[3S428] - CHIMICA GENERALEGENERAL CHEMISTRY
Elisabetta GIORGINI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [ST03] SCIENZE AMBIENTALI E PROTEZIONE CIVILE First Cycle Degree (3 years) - [ST03] ENVIRONMENTAL SCIENCES AND CIVIL PROTECTION
Dipartimento: [040017] Dipartimento Scienze della Vita e dell'AmbienteDepartment: [040017] Dipartimento Scienze della Vita e dell'Ambiente
Anno di corsoDegree programme year : 1 - Annualità Singola
Anno offertaAcademic year: 2018-2019
Anno regolamentoAnno regolamento: 2018-2019
Obbligatorio
Crediti: 6
Ore di lezioneTeaching hours: 48
TipologiaType: A - Base
Settore disciplinareAcademic discipline: CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA


LINGUA INSEGNAMENTO LANGUAGE

ITALIANO

Italian


PREREQUISITI PREREQUISITES

Nozioni di base di matematica e fisica.

Basic knowledge of mathematics and physics.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEL CORSO DEVELOPMENT OF THE COURSE

Il corso prevede sia lezioni teoriche (5 cfu) che esercitazioni di calcolo stechiometrico (1 cfu). Al corso frontale è affiancata inoltre un’attività didattica di supporto consistente in materiale didattico, esempi di calcolo stechiometrico e istruzioni per lo svolgimento dei compiti di esame. E' possibile accedere al materiale didattico tramite il seguente link: https://learn.univpm.it/course/view.php?id=6353

Theoretical lectures (5 cfu) and stoichiometric (1 cfu) in the classroom are planned. At the front course, it is flanked a teaching support with educational materials, instructions for stoichiometric and laboratory exercises and preparation of examination tasks.
https://learn.univpm.it/course/view.php?id=6353


RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI LEARNING OUTCOMES
Conoscenze e comprensione.

Il corso intende fornire agli studenti la conoscenza dei principali aspetti teorici e sperimentali della Chimica, riguardanti sia la struttura della materia sia le sue trasformazioni, con cenni alle applicazioni e implicazioni in campo ambientale. In particolare, il programma d’insegnamento è incentrato sulle relazioni fra la struttura atomica degli elementi e la loro collocazione all’interno della tavola periodica. Verranno inoltre prese in considerazione la natura e le proprietà dei composti chimici e delle soluzioni, le loro implicazioni a livello di trasformazioni fisiche e chimiche (comprese le reazioni di ossidoriduzione), gli equilibri omogenei ed eterogenei, il concetto di acidità e basicità, nonchè la definizione di pH. Il corso prevede lo svolgimento di esercitazioni numeriche e di laboratorio, al fine di acquisire il linguaggio di base della chimica e rendere gli studenti in grado di risolvere specifici problemi chimici mediante l'applicazione dei concetti di base.


Capacità di applicare conoscenze e comprensione.

La trattazione teorica degli argomenti verrà costantemente affiancata da applicazioni numeriche al fine di indirizzare gradualmente lo studente verso l’acquisizione del linguaggio di base della Chimica e fornirgli gli strumenti per risolvere problemi chimici mediante l'applicazione dei concetti di base. Particolare attenzione sarà dedicata alla risoluzione numerica dei problemi chimici riguardanti le reazioni chimiche e i rapporti ponderali fra composti, le proprietà delle soluzioni, l’equilibrio chimico sia omogeneo che eterogeneo, le proprietà acido-base dei composti e il pH delle soluzioni, fondamenti indispensabili per la comprensione di numerosi insegnamenti futuri per i quali la Chimica Generale è propedeutica. Lo studente dovrà, inoltre, essere in grado di saper individuare la procedura più opportuna per risolvere alcuni problemi di calcolo stechiometrico che verranno proposti durante lo svolgimento del corso.


Competenze trasversali.

La risoluzione di problemi numerici legati ai temi della Chimica Generale e la partecipazione ad esercitazioni in aula, porteranno ad un miglioramento delle capacità di apprendimento e di applicazione degli argomenti proposti nel Corso. Lo studio degli argomenti teorici ed il corretto utilizzo del linguaggio chimico svilupperà la capacità comunicativa.


Knowledge and Understanding.

The course aims to provide students the knowledge of the main theoretical and experimental aspects of Chemistry, regarding the structure of matter and its transformations, with implications for environmental applications. In particular, the teaching program focuses on the relationship between the atomic structure of the elements and their placement within the periodic table. Consideration will also be given to the nature and properties of chemical compounds and solutions, their implications for physical and chemical transformations (including oxidation reactions), homogeneous and heterogeneous equilibria, the concept of acidity and basicity, as well as the pH definition. The course envisages the carrying out of numerical and laboratory exercises in order to acquire the basic language of chemistry and to enable students to solve specific chemical problems by applying basic concepts.


Capacity to apply Knowledge and Understanding.

The theoretical discussion of the topics will be constantly accompanied by numerical applications in order to gradually guide the student towards acquiring the basic language of chemistry and provide him with tools to solve chemical problems by applying the basic concepts. Particular attention will be devoted to the numerical resolution of chemical problems regarding chemical reactions and weight ratios between compounds, the properties of solutions, homogeneous and heterogeneous chemical equilibria, acid-base properties of compounds and the pH of the solutions, indispensable foundations for the understanding of many future courses for which General Chemistry is propedeutic. The student will also need to be able to identify the most appropriate procedure for solving some stoichiometric calculation problems that will be offered during the course.


Transversal Skills.

The solving of numerical problems related to Chemistry topics and the participation to classroom exercises will lead to an improvement in the learning and application skills of the topics proposed in the course. The study of theoretical arguments and the correct use of chemical language will develop communicative capacity.



PROGRAMMA PROGRAM

Sostanze elementari, composti e miscele. Natura elettrica della materia. Elettrone, protone, neutrone. Modelli atomici di Thomson, Rutherford e Bohr. Meccanica quantistica e teoria dell’elettromagnetismo. Principio d’indeterminazione di Heisenberg. Equazione di Schrodinger. Numeri quantici. Orbitali atomici e loro energia. Configurazione elettronica. Principio di esclusione di Pauli, dell’Aufbau e della massima molteplicità.
Massa atomica e molecolare. Numero di massa e numero atomico. Isotopi. Unità di massa atomica. Mole, massa molare e numero di Avogadro. Formula minima, molecolare, di struttura e sterica. Analisi elementare di una sostanza e determinazione della formula empirica.
Sistema periodico degli elementi. Metalli, metalli di transizione e non metalli. Raggio atomico e ionico, energia di ionizzazione, affinità elettronica.
Nomenclatura. Regole empiriche per la determinazione del numero di ossidazione. Composti binari e ternari. Classificazione e bilanciamento delle reazioni chimiche. Reazioni di ossido-riduzione.
Legame ionico, covalente e metallico. Ciclo di Born-Haber. Legame covalente omopolare e eteropolare. Regola dell’ottetto ed eccezioni. Strutture di Lewis. Risonanza. Carica formale. Elettronegatività. Ordine, lunghezza ed energia di legame. Teoria del Legame di Valenza e Teoria degli Orbitali Molecolari. Orbitali ibridi. Geometria molecolare e teoria VSEPR. Molecole apolari e polari.
Stati di aggregazione della materia. Stato gassoso. Leggi di Boyle, Charles e Avogadro. Scala assoluta delle temperature. Gas perfetti e reali. Densità. Miscele gassose: legge di Dalton. Frazione molare. Stato liquido e stato solido. Comprimibilità di un gas e diagramma di Andrews. Temperatura critica. Forze attrattive intermolecolari. Struttura e proprietà dell’acqua liquida. Viscosità e tensione superficiale dei liquidi. Solidi ionici, covalenti, molecolari e metallici.
Sistema termodinamico e ambiente. Primo principio della termodinamica e energia interna. Trasformazioni reversibili e irreversibili. Entalpia. Processi endotermici e esotermici. Stato standard. Legge di Hess. Secondo principio della termodinamica: Entropia. Terzo principio della termodinamica. Entropia molare standard. Entropia e spontaneità. Energia libera di Gibbs e di Helmotz. Reazioni spontanee, non spontanee e all’equilibrio.
Fasi e transizioni di stato. Tensione di vapore. Volatilità e proprietà molecolari. Punto di ebollizione. Punto di fusione. Diagrammi di stato a un componente.
Soluzioni gassose, liquide e solide. Soluto e solvente. Concentrazione delle soluzioni: calcoli. Soluzioni ideali e reali. Proprietà colligative: abbassamento della tensione di vapore, innalzamento punto ebullioscopio e abbassamento punto crioscopico, pressione osmotica. Elettroliti, non-elettroliti e elettroliti deboli.
Miscele liquide binarie. Legge di Raoult. Distillazione frazionata. Azeotropo.
Equilibrio chimico e legge dell’azione di massa. Quoziente di reazione. Relazione fra Kp e Kc. Equilibri eterogenei e prodotto di solubilità Kps. Solubilità molare. Effetto dello ione comune. Principio di Le Chatelier. Effetto della pressione, concentrazione e temperatura (equazione di van’t Hoff).
Acidi e basi. Definizione di Arrhenius, Bronsted-Lowry e Lewis. Coppie coniugate acido-base. Anfoteri. Prodotto ionico dell’acqua. Calcolo del pH e pOH. Relazione fra Ka e Kb. Acidi e basi poliprotici: esempi. Soluzioni tampone. Idrolisi neutra, acida e basica e pH. Titolazioni acido – base. Punto equivalente. Indicatori acido base.
Cenni di cinetica chimica. Velocità delle reazioni chimiche e concentrazione. Leggi cinetiche e ordine di reazione. Effetto della temperatura e equazione di Arrhenius. Teoria delle collisioni e teoria del complesso attivato. Catalisi ed enzimi.

Elementary substances, compounds and mixtures. Electrical nature of matter. Electrons, protons, neutrons. Atomic models of Thomson, Rutherford and Bohr. Quantum mechanics and electromagnetism theory. Heisenberg's Indefinite Principle. Schrodinger equation. Quantum Numbers. Orbital atoms and their energy. Electronic configuration. Principles of exclusion of Pauli, Aufbau and maximum multiplicity. Atomic and molecular mass. Mass number and atomic number. Isotopes. Atomic mass unit. Mole, molar mass and Avogadro number. Minimum, molecular, structure and steric formula. Elemental analysis and determination of the empirical formula.Periodic system of the elements. Metals, transition metals and non-metals. Atomic and ionic radius, ionization energy, electronic affinity.Nomenclature. Empirical rules for determining the number of oxidation. Binary and ternary compounds. Classification and balancing of chemical reactions. Redox reactions.
Ionic bond and Born-Haber cycle. Covalent bond and Lewis structures. Resonance. Formal load. Electronegativity. Order, length and binding energy. Valence Bond Theory and Molecular Orbital Theory. Orbital hybrids. Molecular Geometry and VSEPR theory. Apolar and polar molecules.
States of aggregation of matter. Gaseous state. Boyle, Charles, and Avogadro laws. Absolute temperature scale. Perfect and real gas. Density. Gas mixtures: Dalton's law. Molar fraction. Liquid state and solid state. Compressibility of a gas and critical temperature. Intermolecular attraction forces. Structure and properties of liquid water. Viscosity and surface tension of liquids. Ionic, covalent, molecular and metallic solids.
Thermodynamic system and environment. First principle of thermodynamics and internal energy. Reversible and irreversible transformations. Enthalpy. Endothermic and exothermic processes. Standard status. Hess's law. Second Principle of thermodynamics: Entropy. Third Principle of Thermodynamics. Standard molar entropy. Entropy and spontaneity. Free Energy of Gibbs and Helmotz. Spontaneous, non-spontaneous reactions and balance. Status transitions. Vapor pressure. Volatility and molecular properties. Boiling point. Fusion point. Status Diagrams.
Gaseous, liquid and solid solutions. Solute and solvent. Concentration of solutions: calculations. Ideal and real solutions. Colligative properties: lowering the vapor pressure, raising the ebullioscope point and lowering the crioscopic point, osmotic pressure. Electrolytes, non-electrolytes and weak electrolytes. Binary liquid blends. Raoult Law. Fractionated distillation. Azeotropes.
Chemical balance and law of mass action. Reaction quotient. Relationship between Kp and Kc. Heterogeneous equilibrium and Kps solubility product. Common ion effect. The principle of Le Chatelier. Effect of pressure, concentration and temperature (van't Hoff equation).
Acids and bases. Definition of Arrhenius, Bronsted-Lowry and Lewis. Ionic water product. Calculation of pH and pOH. Relationship between Ka and Kb. Acids and polyprotic bases: examples. Buffer solutions. Neutral, acidic and basic hydrolysis and pH. Acid - base titrations. Equivalent point and
indicators.
Chemical kinetics. Speed ​​of chemical reactions and concentration. Kinetic laws and reaction order. Temperature effect and Arrhenius equation. Collision theory and theory of activated complex. Catalysis and enzymes.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME DEVELOPMENT OF THE EXAMINATION
Modalità di valutazione dell'apprendimento.

La valutazione consiste in una prova scritta esaustiva sugli argomenti trattati a lezione contenente: 13-17 domande a risposta multipla, esercizi sulle formule di struttura e la nomenclatura dei composti chimici e 3-5 esercizi di stechiometria. La prova si intende superata quando il voto finale è maggiore o uguale a 18/30.


Criteri di valutazione dell'apprendimento.

Nella prova scritta lo studente dovrà dimostrare di conoscere principi e metodi della Chimica generale. Inoltre, verrà data particolare importanza alla acquisizione delle competenze in merito alla previsione di strutture, geometrie molecolari e agli equilibri in soluzione (acido-base e tamponi). In definitiva, lo studente dovrà dimostrare di aver conseguito la capacità di applicare le conoscenze acquisite durante l’insegnamento ai fini dell’esecuzione di semplici problemi stechiometrici, nonché la capacità di redigere in autonomia un rapporto di prova.


Criteri di misurazione dell'apprendimento.

Il voto finale è attribuito in trentesimi. La prova si intende superata quando il voto è maggiore o uguale a 18/30. È prevista l’assegnazione del massimo dei voti con lode (30 e lode).


Criteri di attribuzione del voto finale.

Il voto finale viene attribuito sulla base delle votazioni riportate nelle prove scritte dei due moduli del Corso Integrato. Nel caso in cui sia necessaria una integrazione orale, potranno essere aggiunti un massimo di due punti. La lode viene attribuita quando il punteggio ottenuto supera il valore 30/30 e contemporaneamente lo studente abbia dimostrato piena padronanza della materia.


Learning Evaluation Methods.

The evaluation consists of a comprehensive written test on the topics discussed in the lessons, containing: 13-17 multiple-choice questions, exercises on structure formulas and nomenclature of chemical compounds and 3-5 stoichiometric exercises. The test is overcome when the final vote is greater than or equal to 18/30.


Learning Evaluation Criteria.

In the written test the student must demonstrate knowledge of principles and methods of General Chemistry. In addition, special attention will be given to acquiring skills in predicting structures, molecular geometries, and equilibria in solution (acid-base and buffer solutions). Ultimately, the student will have to demonstrate that he has acquired the ability to apply the knowledge gained during the teaching to perform simple stoichiometric problems as well as the ability to independently draw up a test report.


Learning Measurement Criteria.

The final mark is awarded out of thirty. The exam is passed when the grade is greater than or equal to 18/30. It is expected to be awarded the highest marks with honors (30 cum laude).


Final Mark Allocation Criteria.

The final vote is given on the basis of the votes recorded in the written tests of the two modules of the Integrated Course. If oral integration is required, a maximum of two points may be added. Praise is attributed when the score obtained exceeds 30/30 and at the same time the student has demonstrated full mastery of the subject.



TESTI CONSIGLIATI RECOMMENDED READING

P. Zanello, R. Gobetto, R. Zanoni, Conoscere la Chimica, Casa Editrice Ambrosiana.
M. Schiavello, L. Palmisano, Fondamenti di Chimica, EDISES
M. S.Michelin Lausarot, Vaglio, Stechiometria per la Chimica generale, Ed. PICCIN
R. Breschi, A. Massagli, Stechiometria, Ed. Pellegrini.
Ulteriore materiale didattico sarà messo a disposizione dal docente nell'apposita pagina della piattaforma MOODLE.

P. Zanello, R. Gobetto, R. Zanoni, Conoscere la Chimica, Casa Editrice Ambrosiana.
M. Schiavello, L. Palmisano, Fondamenti di Chimica, EDISES
M. S.Michelin Lausarot, Vaglio, Stechiometria per la Chimica generale, Ed. PICCIN
R. Breschi, A. Massagli, Stechiometria, Ed. Pellegrini.
Further teaching material will be provided by the teacher on the MOODLE platform page.


Scheda insegnamento erogato nell’A.A. 2018-2019
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento.
Academic year 2018-2019

 


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