FONDAMENTI DI CHIMICA

L’insegnamento è una delle attività formative obbligatorie del Corso di Laurea in Ingegneria Fisica [CT8] e esseziale per Ingeneria Ambientale per la Transizione Ecologica [CT10], e consente allo studente di acquisire la conoscenza e la comprensione dei concetti fondamentali e applicativi della chimica. L’obiettivo formativo specifico dell’insegnamento è quello di fornire conoscenze di dei principali concetti dell’ambito chimico. L’approccio ai fenomeni chimico-fisici più rilevanti è storico o descrittivo, per poi ottenere o presentare l'espressione matematica delle leggi della Chimica. Complementare è l'insegnamento della stechiometria intesa come calcolo numerico pratico delle variabili in sistemi chimici reali, o come risultato delle diverse tecniche analitiche.

Conoscenza e capacità di comprensione
• Conoscere le basi della chimica
• Conoscenza della struttura atomica e molecolare, delle proprietà e del comportamento chimico di atomi e molecole e come questi comportamenti possano determinare le proprietà macroscopiche e la reattività di elementi e composti.
• Conoscenza dei principi base riguardanti la cinetica chimica, l’equilibrio chimico e le reazioni tra acidi e basi.
• Conoscere le metodiche per eseguire alcune semplici sintesi.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
• Saper utilizzare le leggi e i concetti chimici appresi per risolvere problemi teorici e pratici in maniera logica e deduttiva.
• Saper calcolare concentrazioni, pressioni, etc per le specie coinvolte nelle reazioni (anche) redox.
• Saper correlare le proprietà macroscopiche delle sostanze alle proprietà atomiche e molecolari, dipendenti dal tipo di legami presenti nelle molecole.

Autonomia di giudizio
• Saper valutare la struttura e reattività dei composti in generale
• Saper risolvere, con ragionamento scientifico e logico, problemi di stechiometria usando le conoscenze chimiche acquisite.
• Essere in grado di interpretare fatti sperimentali alla luce della teoria chimica (struttura atomica, legame, equilibri etc).

Abilità comunicative
• Saper comunicare le conoscenze apprese e il risultato della loro applicazione utilizzando una terminologia appropriata, sia in ambito orale sia scritto.
• Saper interagire con il docente e con i compagni in modo rispettoso e costruttivo, in particolare durante i lavori sperimentali realizzati in gruppo.

Capacità di apprendimento
• Saper prendere appunti, selezionando e raccogliendo le informazioni a seconda della loro importanza e priorità

Conoscenze di matematica e di scienze al livello di scuola superiore.

Fondamenti della chimica: atomi, elementi, molecole, stati della materia, unità di misura (SI). Leggi di Lavoisier, Dalton etc. Formule chimiche, atomi ed ioni, peso atomico, peso formula, isomeria. Concetto di mole. formule empiriche ed il loro calcolo da dati di analisi elementare.

Stechiometria delle reazioni e loro bilanciamento, numero di ossidazione e bilanciamento delle reazioni redox.
unità di concentrazione, molarità etc. Equivalenti ed analisi volumetrica con reazioni: calcoli ed esercizi.

Proprietà periodiche: affinità elettronica, energie di ionizzazione, elettronegatività (Pauling), raggio atomico e ionico. Il legame chimico, la struttura molecolare, l’ibridazione di orbitali, orbitali molecolari e legame metallico.

Gas e teoria cinetica: modello del gas perfetto, leggi dei gas (Boyle, Gay-Lussac, Charles, Avogadro, equazione generale di stato); gas reali. Calcoli chimici sui gas; miscele di gas ideali: leggi di Dalton e frazione molare. Stati condensati: liquidi e solidi. Solidi e liquidi ionici e molecolari. Forze intermolecolari e passaggi di stato, tensione superficiale. Diagrammi di stato (T/P).

Soluzioni e loro leggi: legge di Raoult e distillazione frazionata. Proprietà colligative e calcoli connessi (peso molecolare, coefficienti di van't Hoff). Termodinamica chimica: temperatura, calore, lavoro, energia interna (Prima legge). Processi esotermici ed endotermici. Funzioni termodinamiche: entalpia e suo calcolo per una reazione.

● Whitten-Davis-Peck-Stanley, Chimica Generale, Piccin, Padova, ISBN:978-88-299-2033-4 Petrucci-Harwood-Herring, Chimica Generale, Piccin, Padova, ISBN: 88-299-1671-4
● M. S. Silberberg, Chimica, McGraw-Hill, Milano, ISBN: 978-88-386-6423-4
● T.L.Brown, et alia, Fondamenti di Chimica, EdiSES, Napoli, ISBN: 978-88-7959-692-3

Il raggiungimento degli obiettivi dell'insegnamento viene valutato attraverso la partecipazione alle attività e alle esercitazioni assegnate durante il corso e un esame finale scritto.
L'esame scritto finale è composto da problemi simili a quelli svolti in classe durante il lavoro di gruppo, e sul Moodle. Durante il compito non è consentito l'uso di appunti, libri e altro materiale didattico.
Il voto finale del corso sarà interamente dalla prova scritta finale, su un massimo di 30.
L'esame scritto finale sarà di due ore, in cui lo studente dovrà rispondere a tre domande a scelta tra quattro domande. Ogni domanda vale 20 punti e il numero di punti per ogni parte della domanda (a, b, ecc.) sarà indicato tra [parentesi quadrati]. Il punteggio totale sarà la somma di quelli delle tre domande a cui è stata data risposta (20 punti ciascuna, quindi su 60 in totale) divisi per due per dare un voto su 30. I voti saranno arrotondati per eccesso ove appropriato, ad esempio 27,4/30 = 27/30 ma 27,5/30 = 28/30. La lode verrà assegnata solo se si ottiene il massimo dei voti (30/30). Agli studenti verrà fornita una tavola periodica durante l'esame.

Agli studenti verrà offerta l'opportunità di sostenere un esame simulato durante il corso, in condizioni d'esame, per esercitarsi per l'esame e vedere la forma delle domande. Le risposte e i feedback saranno forniti agli studenti che sceglieranno di scegliere questa opzione. Non conta ai fini del voto finale.

Lezioni frontali ed esercitazioni.
Cè una frequenza obbligatoria dell’80% alle lezioni frontali.

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