Programma
Radici storiche della Chimica. Materia ed energia. Grandezze fisiche e loro unità dimisura. Caratteristiche della materia. La massa. Le forze fondamentali dellanatura. La carica elettrica, le particelle elementari e gli atomi. Sostanze eloro proprietà. Sistemi fisici; fasi e componenti, miscele e soluzioni.
Energia, lavoro e calore. Energia cinetica interna. Temperatura assoluta, distribuzionedell’energia cinetica, zero assoluto. Capacità termica e calore specifico.Energia potenziale interna. Primo principio della Termodinamica. Entalpia.Introduzione agli stati di aggregazione della materia e ai passaggi di stato.Gli stati intermedi fra liquido e solido: le mesofasi.
Breve storia della teoria atomica. Gli atomi e gli elementi. Ioni e molecole. Gliisotopi. Radioattività, fissione e fusione nucleare. Massa atomica (pesoatomico). Mole e numero di Avogadro. Esercizi di applicazione sul concetto dimole.
Gli elementi. Caratteristiche dei metalli. Caratteristiche dei non-metalli.Valenza, composti e nomenclatura: composti binari, ternari, quaternari esuperiori.
Reazioni chimiche: definizioni e simbologia. Costante di equilibrio. Classificazionedelle reazioni chimiche: reazioni di scambio e di ossido-riduzione. Numero diossidazione. Trasferimento di energia durante le reazioni chimiche. Legge diHess. Entalpie di formazione standard e loro uso per il calcolo del calore di reazione.
Modelli della struttura elettronica dell’atomo. Onde elettromagnetiche. Dualismo ondaparticella e la meccanica quantistica. Modello elettronico dell'atomo diidrogeno e degli atomi polielettronici. Aufbau. Il sistema periodico e leproprietà periodiche. Proprietà degli elementi, in particolare dei primi treperiodi e dei metalli della prima serie di transizione.
Tipi di legame chimico. Il legame ionico. Il legame covalente. Modelli di Lewis.Regola dell'ottetto. Espansione dell’ottetto e risonanza. Modello VSEPR estruttura delle molecole. Legami sigma e pi-greco secondo il modello del legamedi valenza (V.B.). Ibridazione degli orbitali atomici. Acidi e basi di Lewis,legame dativo e composti di coordinazione.
Interazioni deboli e stati di aggregazione. Interazioni di van der Waals. Legame diidrogeno. Modello dello stato dei gas. Gas perfetto e gas reali. Miscele di gase pressione parziale. Solidi cristallini e solidi amorfi. Solidi a strutturacovalente, molecolare, ionica e metallica. Caratteristiche peculiari dellostato liquido: tensione superficiale, tensione di vapore. Diagrammi di statodelle sostanze.
Soluzioni. Modi di esprimere le concentrazioni. Polarità dei solventi e solubilità di gas,liquidi e solidi. Leggi di Henry e Raoult. Proprietà colligative. Dissociazioneed associazione dei soluti. Pressione osmotica. Soluzioni colloidali.
Equilibri di solubilità in soluzione acquosa. Prodotto di solubilità dei sali. La naturadegli acidi e delle basi. Relazioni tra proprietà acido-basiche e struttura.Ionizzazione dell’acqua; pH. Equilibri idrolitici. Indicatori di pH. Curve dititolazione acido-base. Soluzioni tampone. Sostanze anfotere.
Criteri di spontaneità delle reazioni chimiche. Entropia S; secondo e terzo principiodella Termodinamica. Energia libera di Gibbs G e sua relazione con H ed S.Equilibri chimici. Relazioni fra DG, DG°, Q e K. Dipendenza di K dallatemperatura. Influenza della pressione sugli equilibri.
Celle galvaniche. Lavoro elettrico ed energia libera. La serie elettrochimica. Celleelettrolitiche. Aspetti quantitativi dell'elettrolisi e applicazioniindustriali. Batterie. Corrosione.
Velocità di reazione e fattori che la influenzano. Meccanismi di reazione. Urti efficacied energia di attivazione. Catalisi omogenea, eterogenea ed enzimatica.
Esercitazioni di laboratorio: titolazione acido base con indicatore; determinazione delladurezza dell’acqua con EDTA; titolazione ossidimetrica con permanganato;elettrolisi del solfato di rame; dissoluzione dei metalli in acidi; saggi allafiamma.
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