Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Michela PISANI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [IT01] INGEGNERIA CIVILE E AMBIENTALE First Cycle Degree (3 years) - [IT01] CIVIL AND ENVIRONMENTAL ENGINEERING
Dipartimento: [040008] Dipartimento Scienze e Ingegneria della Materia, dell'Ambiente ed UrbanisticaDepartment: [040008] Dipartimento Scienze e Ingegneria della Materia, dell'Ambiente ed Urbanistica
Anno di corsoDegree programme year : 1 - Primo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2021-2022
Anno regolamentoAnno regolamento: 2021-2022
Obbligatorio
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: A - Base
Settore disciplinareAcademic discipline: CHIM/07 - FONDAMENTI CHIMICI DELLE TECNOLOGIE
ITALIANO
Italian
Lo studente che accede a questo insegnamento non sono richiesti particolari prerequisiti relativi alla conoscenza dei principi fondamentali della Chimica
A prior knowledge of the basic concepts of chemistry is not required to attend with profit this course.
Lezioni di Teoria, 72 ore
Theoretical Lessons, 72 hours
L'insegnamento si propone di fornire i fondamenti per
la comprensione e l'interpretazione dei fenomeni
chimici su cui si basano le tecnologie applicate nel
settore ingegneristico. L'insegnamento è rivolto alla
conoscenza della struttura e delle proprietà della
materia, creando un collegamento tra il mondo
microscopico e quello macroscopico.
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
L'insegnamento fornisce le capacità necessarie per
applicare le conoscenze acquisite all'analisi e alla
comprensione di problematiche chimiche nell’ambito
ingegneristico, attraverso l’uso di metodi e leggi alla
base dei fenomeni chimici. Tali capacità sono
acquisite dallo studente tramite la proposizione di
esercizi guidati e commentati che richiedono l'uso dei
modelli, delle conoscenze e delle strategie
presentate nelle lezioni
Competenze trasversali.
Il corso è strutturato in modo da stimolare e
sottolineare collegamenti con le altre discipline, con
l’obiettivo di migliorare la capacità di apprendimento
e la capacità comunicativa attraverso la padronanza
della terminologia scientifica di base.
Knowledge and Understanding.
The course aims to provide the foundation for a
correct understanding and interpretation of chemical
phenomena, upon which the technologies in use in
engineering are based. The course is directed to the
knowledge of the structure and properties of matter,
creating a link between the microscopic and
macroscopic world.
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
The course provides the skills needed to apply the
knowledge acquired to the analysis and to the
comprehension of chemical problems in an
engineering context, through the use of laws and
methods which represent the foundation of the
chemical phenomena. These capabilities will be
acquired by the student working and studying the
solutions of worked examples, commented and
argued, provided during the course. They will learn to
use models, strategies and the knowledge presented
in the lectures.
Transversal Skills.
The course is designed to stimulate and emphasize
connections with the other disciplines, with the aim to
improve the learning and communication capacities
through the mastery of the basic scientific
terminology.
Materia e struttura della materia: sostanze, proprietà, sistemi, fasi e
trasformazioni. Il linguaggio della chimica. Simboli, formule, equazioni. Le
basi quantitative. La legge di conservazione della massa e della massa -
energia. Unità di massa atomica. I concetti di massa atomica relativa,
massa molecolare, mole, massa equivalente. Il numero di Avogadro.
L’atomo. Nucleo ed elettroni. Numero atomico e numero di massa. Nuclidi
e decadimenti radioattivi. La struttura dell’atomo. L’esperimento di
Rutherford. Il principio di indeterminazione di Heisenberg e l’equazione di
De Broglie. La quantizzazione e i numeri quantici. Le funzioni d’onda e
l’equazione di Schroedinger. Gli orbitali. Il sistema periodico degli
elementi e proprietà periodiche. Raggio atomico, volume atomico,
energia di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività, carattere
metallico. Il legame chimico secondo la teoria del legame di valenza.
Energia di legame, angolo di legame, distanza di legame. Il modello del
legame ionico e l’energia reticolare. Il legame covalente: l’ibridazione
degli orbitali e la geometria delle molecole; il momento di dipolo e le
molecole polari. Teoria dell’orbitale molecolare (LCAO). Il legame
metallico e la conducibilità elettrica nei materiali: conduttori,
semiconduttori ed isolanti; cenni al drogaggio. I legami deboli: ponti
idrogeno, forze di Van der Waals e di London. Gli stati di aggregazione
della materia. Solidi ionici, covalenti, molecolari e metallici. Reticoli
cristallini. Proprietà e difetti dei cristalli. I liquidi e le soluzioni: pressione
di vapore, soluzioni ideali e reali; espressioni della concentrazione:
molarità, normalità, frazione molare, percentuali in volume ed in peso,
parti per milione. I gas: il modello dei gas ideali e le equazioni di stato. La
liquefazione dei gas. I gas reali e le equazioni di stato. Le trasformazioni
chimiche. Elementi di termodinamica: trasformazioni reversibili e
irreversibili. Il primo principio e la termochimica: le funzioni energia
interna ed entalpia. Entalpia ed entalpia standard di reazione, di
formazione, di combustione, di soluzione, di transizione di fase. La legge
di Hess. Il secondo principio della termodinamica e la funzione entropia.
Probabilità termodinamica di stato. Il terzo principio. Spontaneità di un
processo ed energia libera di Gibbs. L’equilibrio chimico. La costante di equilibrio. L’isoterma di Van’t Hoff. Il principio di Le Chatelier. Dipendenza
della costante di equilibrio dalla temperatura. Equilibri omogenei in fase
gassosa e in soluzione. L’equilibrio ionico in soluzione acquosa: il
concetto di acido e base; il pH. I sali: idrolisi e prodotto di solubilità.
Equilibri eterogenei. Equilibrio tra fasi. Diagrammi di stato ad uno e due
componenti con e senza lacune di miscibilità, sistemi azeotropici,
eutettici e peritettici. L’equazione di Clausius-Clapeyron. Curve di
raffreddamento. Regola delle Fasi di Gibbs. Cenni di termodinamica
elettrochimica. Le pile: teoria del doppio strato elettrico; forza
elettromotrice di una pila ed equazione di Nernst. Elettrodi di riferimento
e potenziali redox. Il fenomeno della corrosione nei metalli. L’elettrolisi e
le leggi di Faraday. Cinetica
chimica. Concetti di velocità, molecolarità ed ordine di reazione.
Matter and the structure of matter: substances, properties, systems, phases and transformations. The language of chemistry. Symbols, formulas, equations. The quantitative basis. The mass conservation law and of the mass – energy: atomic mass unit. The concepts of atomic mass relative molecular mass, mass, mass equivalent. The Avogadro's number. The atom concept. Nucleus and electrons. Atomic number and mass number. Nuclides and radioactive decays. The atom structure. The Rutherford experiment. The Heisenberg Uncertainty Principle and the De Broglie equation. The quantization and quantum numbers. The wavefunctions and the Schroedinger equation. Orbitals. The periodic table of the elements and periodic properties: atomic radius, atomic volume, ionization energy, electron affinity, electronegativity, metallic character. The chemical bond according to the theory of the valence bond: bond energy, bond angle, bond distance. The model of the ionic bond and the lattice energy. The covalent bond: the hybridization of the orbitals and molecular geometry; dipole moment and polar molecules. Molecular Orbital Theory (LCAO). Bonding in metals and electrical conductivity in materials: conductors, semiconductors and insulators; doping examples. The intermolecular bonding: hydrogen bonds, Van der Waals and London interactions. The states of matter. Solid state: ionic solids, covalent, molecular and metallic. Crystal lattices. Liquids and liqiod solutions: vapor pressure, ideal and real solutions; concentration expressions: molarity, normality, mole fraction, percentages by volume and by weight, parts per million. The gases: the model of the ideal gas and state equation. The liquefaction of gases. Real gases and their state equations. Chemical transformations. Elements of Thermodynamics: Reversible and irreversible transformations. The First Principle of Thermodynamics and
Thermochemistry: Internal Energy and Enthalpy. Enthalpy and Standard Enthalpy of reaction, of Formation, Combustion, Solution, and phase
transition. The Hess law. The Second Law of Thermodynamics and the Entropy Function. Probability of State Thermodynamics. The Third Principle. Spontaneity of a process and Gibbs Free Energy. The chemical equilibrium. The equilibrium constant. The Van't Hoff isotherm. The Le Chatelier principle.Homogeneous equilibria in the gas phase and in solution. The ionic equilibrium in aqueous solution: the concept of acid and base; pH. The salts: hydrolysis and solubility product. Heterogeneous equilibria.Equilibria between phases. Phase diagrams for one and two components
with and without miscibility lacunae: azeotropic, eutectic and peritectic systems. The Clausius-Clapeyron equation. Cooling curves. The Gibbs Rule Phases. Elements of electrochemical thermodynamics. Batteries: the theory of the electrical double layer; electromotive force of a battery and Nernst equation. Reference electrodes and redox potentials. Chemical kinetics: concept of speed, and reaction order.
La valutazione avviene tramite prova scritta ed orale, da sostenere nello stesso appello. Nella prova scritta
lo studente deve affrontare problemi di stechiometria e rispondere a
domande di tipo teorico. Nella prova orale allo studente si chiede di
discutere la propria prova scritta e di esporre i principali concetti della
Chimica di base sviluppati nell’ambito del corso.
La votazione massima è assegnata agli studenti che dimostrino, nelle due prove d'esame, piena capacità nell’interpretazione dei fenomeni chimici di base e nell'impostare processi logici per la comprensione di problematiche chimiche legate all’ingegneria.
La votazione minima è assegnata agli studenti che dimostrino sufficiente capacità nell’interpretazione dei fenomeni chimici di base e nell'impostare processi logici per la comprensione di problematiche chimiche legate all’ingegneria.
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
Nelle prove d'esame, lo studente deve dimostrare le proprie conoscenze
chimiche di base, e di essere in grado di sviluppare ragionamenti
adeguati alla loro applicazione; deve inoltre dimostrare sufficiente
capacità di sintetizzare ed esporre con chiarezza idee, concetti e eventuali soluzioni a problemi chimici tipici dell’ingegneria.
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
I voti sono attribuiti in trentesimi, con eventuale lode. L’esame è considerato superato con un voto minimo di 18.
Criteri di attribuzione del voto finale.
Il voto finale risulta dalla media delle valutazioni della prova scritta e quella orale.
Per accedere alla prova orale è necessario aver conseguito una votazione maggiore o uguale a 18. La lode è attribuita agli studenti che, avendo conseguito un voto finale di 30, abbiano dimostrato una particolare padronanza della materia
Learning Evaluation Methods.
The method consists in a written test and an oral exam,to be supported in the same session. In the written test, students must deal with stoichiometry problems and answer to
selected theoretical questions. In the oral exam students are asked to discuss their written test, and to present the main concepts of basic chemistry developed within the course.
The maximum vote is assigned to students who demonstrate, in both exams, full capability in the interpretation of the basic chemical phenomena and in the logical processes setting for the understanding of basic chemical problems related to engineering.
The minimum mark is assigned to students who demonstrate sufficient capability in the interpretation of the basic chemical phenomena, and in the t logical processes setting for the understanding of basic chemical problems related to engineering.
Learning Evaluation Criteria.
During the exams, students must demonstrate their basic chemical knowledge, and must be able to develop appropriate reasoning
for their applications; they must also demonstrate sufficient capabilities to synthesize and clearly present ideas, concepts and possible solutions to basic chemical problems typical in engineering.
Learning Measurement Criteria.
Marks are expressed on a scale of 30/30, with eventual honor (laude). The exam is passed with a minimum mark of 18.
Final Mark Allocation Criteria.
The final mark arises from the average of the written and oral exams. . To be admitted to the oral exam, a minimum score of 18 must be ob tained in the written exam Honor (laude) is awarded to students with a mark of 30 who demonstrate a particular mastery of the subject.
L. Laird, “Chimica Generale”, McGraw-Hill;
R. Michelin, A. Munari, “Fondamenti di Chimica”, Casa Editrice Ambrosiana; Stechiometria: Michelin Lausarot Vaglio “Stechiometria per la chimica generale” Piccin
Ulteriore materiale
didattico sarà messo a disposizione dal docente nella pagina apposita della Piattaforma Moodle:https://learn.univpm.it
L. Laird, “Chimica Generale”, McGraw-Hill;
R. Michelin, A. Munari, “Fondamenti di Chimica”, Casa Editrice Ambrosiana
Stechiometria: Michelin Lausarot Vaglio “Stechiometria per la chimica generale” Piccin
Additional material will be made available by the teacher on a dedicated page in the Moodle Platform: https://learn.univpm.it
Il Corso di insegnamento non è erogato in modalità e-learning
This course is not e-learning mode
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2021-2022
Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
P.I. 00382520427