Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Elisabetta GIORGINI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [ST01] SCIENZE BIOLOGICHE First Cycle Degree (3 years) - [ST01] BIOLOGICAL SCIENCES
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: 5
Ore di lezioneTeaching hours: 40
TipologiaType: A - Base
Settore disciplinareAcademic discipline: CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Conoscenze di base di matematica (rappresentazione cartesiana, proporzionalita' diretta e inversa, equazioni e sistemi di primo e secondo grado, esponenziali, logaritmi, funzioni geometriche semplici, trigonometria elementare); conoscenze di fisica di base (meccanica classica, leggi del moto, elettrostatica).
Basic knowledge of mathematics and physics.
Il corso prevede sia lezioni teoriche (7 cfu, 56 ore) che esercitazioni di calcolo
stechiometrico e di laboratorio svolte in aula (2 cfu, 18 ore). 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. La frequenza al corso, seppure non obbligatoria, è consigliata. La frequenza alle esercitazioni è fortemente consigliata.
Theoretical lectures (7 cfu, 56 hours) and stoichiometric and laboratory exercises (2 cfu, 18 hours) in the classroom are planned. A teaching support with educational materials, instructions for stoichiometric and laboratory exercises and preparation of examination tasks will be flanked to the front course. The attendance to the course, though not mandatory, is recommended. The attendance to exercises is strongly recommended.
Alla fine del corso, lo studente sarà a conoscenza dei principali aspetti teorici e sperimentali della chimica, riguardo sia alla struttura della materia sia alle sue trasformazioni con particolari cenni alle applicazioni e implicazioni in campo biologico. La trattazione rigorosa degli argomenti verrà costantemente affiancata da applicazioni numeriche e di laboratorio onde rendere chiaro il carattere sperimentale della Chimica. Lo studente verrà gradualmente indirizzato durante lo svolgimento del corso, che prevede esercitazioni numeriche e di laboratorio, ad acquisire il linguaggio di base e la capacità di risolvere problemi chimici mediante l'applicazione dei concetti di base.
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
Il programma d’insegnamento è incentrato sulle relazioni fra struttura atomica degli elementi, tavola periodica e natura e proprietà dei loro composti, nonché sulla risoluzione numerica di problemi chimici e sui principi dell’ equilibrio in soluzione acquosa, le proprietà acido base, il pH delle soluzioni, fondamenti indispensabile per la comprensione dei futuri insegnamenti per i quali la Chimica generale è propedeutica. Le informazioni acquisite durante il corso dovranno pertanto essere applicate alla normale pratica di laboratorio come ad esempio la preparazione di soluzioni a titolo noto o la diluizione di soluzioni acido, base e tampone.
Lo studente dovrà, inoltre, 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.
At the end of the course, the student will be aware of the main theoretical and experimental aspects of chemistry, with respect to both the structure of matter and its transformations with special nods to life science applications and implications. The rigorous discussion of the items will be constantly accompanied by numerical and laboratory applications in order to make clear the experimental nature of Chemistry. The student will be gradually addressed during the course, which includes numerical and laboratory exercises, to acquire the basic language and the ability to solve chemical problems through the application of the basic concepts.
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
The teaching program focuses on the relationship between the atomic structure of the elements, the periodic table, and the nature and properties of their compounds, as well as on the numerical solving of chemical problems, and on the principles of 'equilibrium in aqueous solution, acid-base properties, the pH of the solutions, foundations essentials for the understanding of future teachings for which general chemistry is preliminary. The information acquired from the course must therefore be applied to the normal laboratory practice, such as the preparation of a known titre solutions or dilute acid solutions, basic and buffer. The student will also be able to know how to identify the most appropriate procedure for solving some stoichiometric chemical problems that will be proposed 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.
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. Vapour 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 vapour pressure, raising the ebullioscopic 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.
L’esame 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; 3-5 esercizi stechiometria e 1 domanda di teoria a risposta aperta. L’esame si intende superato quando il voto finale è maggiore o uguale a 18/30.
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
Particolare attenzione viene prestata alla valutazione della capacità dello studente nell’applicare i concetti appresi. In particolare, 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. Importante è lo svolgimento del testo con precisione e proprietà di linguaggio.
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
Il voto finale è attribuito in trentesimi. L’esame si intende superato 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 valutando la discussione orale del compito scritto e tenendo conto in modo quantitativo dei risultati della prova scritta. Nel caso in cui sia necessaria un ulteriore integrazione orale, un massimo di due punti allo scritto potranno essere aggiunti. La lode viene attribuita quando lo studente abbia dimostrato piena padronanza della materia.
Learning Evaluation Methods.
The exam consists of a written test on the topics discussed in class, containing: 13-17 multiple choice questions, exercises on the chemical structure of compounds and nomenclature; n. 3-5 stoichiometry exercises and n. 1 open question. The exam is passed when the final grade 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 particular, 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.
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 grade is awarded on the basis of the written evaluation. In the case of an oral integration, a maximum of two points to the writing may be added. Praise is attributed when the score obtained by the value exceeds 30 and at the same time the student has demonstrated full mastery of the subject.
-M.S. Silberberg , Chimica,Ed. McGraw Hill
-P.Atkins, L. Jones, Principi di Chimica, Zanichelli
-R. Breschi, A. Massagli, Stechiometria, Ed. Pellegrini.
-Michelin Lausarot, Vaglio, Stechiometria per la Chimica generale, Ed. PICCIN
Ulteriore materiale didattico sarà messo a disposizione dal docente nell'apposita pagina della piattaforma MOODLE.
M.S.Silberberg , Chimica,Ed. McGraw Hill
-P.Atkins, L. Jones, Principi di Chimica, Zanichelli
-R. Breschi, A. Massagli, Stechiometria, Ed. Pellegrini.
-Michelin Lausarot, Vaglio, Stechiometria per la Chimica generale, Ed. PICCIN
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2018-2019
Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
P.I. 00382520427