italiano

Concetti di base del calcolo dei logaritmi e del calcolo differenziale.

Lezioni di Teoria, 72 ore

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

L'insegnamento fornirà 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 lo sviluppo di esercizi guidati che richiedono l'uso dei modelli e
delle metodologie descritte nelle lezioni.

L'insegnamento 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. A tale scopo
l’insegnamento intende stimolare gli studenti a sviluppare l’attitudine ad
un ragionamento logico, basato sul metodo scientifico.

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. 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: forza controelettromotrice e sovratensione. Cinetica
chimica. Concetti di velocità, molecolarità ed ordine di reazione. Reazioni
di primo e di secondo ordine. Il meccanismo di reazione, teoria dello stato
di transizione ed energia di attivazione. Equazione di Arrhenius. Catalisi:
esempi di catalisi omogenea ed eterogenea.

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.

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.

I voti sono attribuiti in trentesimi, con eventuale lode.

Il voto finale risulta dalla media delle valutazioni della prova scritta e
quella orale. La votazione massima, pari a trenta punti su trenta con lode,
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, pari a diciotto punti
su trenta, 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.

P. Chiorboli, “Fondamenti di Chimica”, Utet M. Schiavello, L. Palmisano,
“Fondamenti di Chimica”, Edises P. Zanello, R. Gobetto, R. Zanoni,
“Conoscere la Chimica”, Ambrosiana. H.S. Stoker, "Principi di Chimica", Edises. P. Atkins, L. Jones, “Principi di Chimica”, Zanichelli
Silvestroni, "Chimica Generale" V ed., CEA. S. Zumdahl, “Chimica”, Zanichelli K. W. Whitten, R.
E. Davis, M. L. Peck, G. G. Stanley, "Chimica", Piccin. Ulteriore materiale
didattico sarà messo a disposizione dal docente nella pagina apposita della Piattaforma Moodle:https://learn.univpm.it

Il corso di insegnamento non è erogato in modalità e-learning