Programmi Laurea Triennale

 

70/0001-M - CHIMICA

Anno Accademico ​2019/2020

Docente
FRANCESCO ​DELOGU (Tit.)
Periodo
Primo Semestre​
Modalità d'Erogazione
Convenzionale​
Lingua Insegnamento
ITALIANO​



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[70/72] ​ ​INGEGNERIA CIVILE [72/00 - Ord. 2013] ​ ​PERCORSO COMUNE660
[70/73] ​ ​INGEGNERIA PER L'AMBIENTE E IL TERRITORIO [73/00 - Ord. 2017] ​ ​PERCORSO COMUNE660
Obiettivi

1) La comprensione degli equilibri chimici e dei meccanismi di trasformazione chimica, in relazione alla struttura atomica e molecolare, rappresenta l’obiettivo principale del Corso. Lo studio sistematico del comportamento chimico è limitato ad alcune classi di reattività e di composti di interesse generale e applicativo.
2) Conoscenza e capacità di comprensione: lo studente al termine del Corso avrà conoscenza delle problematiche inerenti la struttura della materia e i principi che regolano le sue trasformazioni chimico-fisiche (trasformazioni di fase, reazioni chimiche, etc.).
3) Conoscenza e capacità di comprensione applicate: lo studente sarà in grado di utilizzare gli strumenti relativi alla conoscenza della struttura della materia per correlare in modo qualitativo proprietà chimiche e struttura molecolare.
4) Autonomia di giudizio: lo studente sarà in grado di valutare autonomamente la validità e i limiti di approssimazione dei modelli interpretativi della struttura della materia e delle trasformazioni chimiche, e gli ambiti di utilizzo dei principi della termodinamica e della cinetica ai fini della conduzione delle reazioni chimiche.
5) Abilità comunicative: lo studente acquisirà la capacità di comunicare ed esprimere problematiche inerenti la struttura atomica e molecolare, come pure le proprietà termodinamiche e cinetiche delle reazioni chimiche.
6) Capacità di apprendere: le conoscenze acquisite contribuiranno alla formazione del bagaglio di conoscenza delle discipline fenomenologiche (fisiche e chimiche). Questo consentirà allo studente di proseguire gli studi ingegneristici con maggiore autonomia e discernimento.

Prerequisiti

Buona conoscenza dell'algebra (indispensabile), dell'analisi (importante), della fisica (indispensabile).

Prerequisiti

Buona conoscenza dell'algebra (indispensabile), dell'analisi (importante), della fisica (indispensabile).

Contenuti

1. Nozioni introduttive (1)
Teoria atomica della materia. Formule molecolari e pesi atomici. Nomenclatura delle specie chimiche.
2. Cenni sui diversi stati della materia (2)
Proprietà dei gas. Legge di Boyle. Legge di Charles e Gay-Lussac. Scala assoluta di temperatura. Equazione del gas ideale. Legge di Dalton. Equazione del gas reale. Teoria cinetica dei gas. Distribuzione di Maxwell-Boltzmann. Fenomeni di trasporto. Proprietà dei solidi. Struttura delle fasi solide. Reticoli di Bravais. Diffrazione di radiazione X. Legge di Bragg. Proprietà dei liquidi. Struttura delle fasi liquide. Moto browniano. Meccanismi diffusivi.
3. Equilibri di fase di sistemi puri (2)
Transizioni di fase. Equilibri liquido-vapore, solido-liquido e solido-vapore. Proprietà degli equilibri. Diagrammi di fase e curve di equilibrio.
4. Termodinamica chimica (8)
Sistemi termodinamici. Variabili di stato. Zeresimo, primo, secondo e terzo principio della termodinamica. Funzioni di stato termodinamiche. Calore e lavoro. Energia interna ed entropia. Interpretazione microscopica dell’entropia. Definizione delle funzioni di stato termodinamiche ausiliarie. Grandezze termodinamiche misurabili. Energia libera e costanti di equilibrio. Influenza delle variabili di stato sulle condizioni di equilibrio. Principio di Le Chatelier.
5. Cinetica chimica (5)
Reattività chimica. Leggi cinetiche differenziali ed integrate. Meccanismi di reazione. Velocità di reazione ed equilibri. Teoria delle collisioni nelle reazioni in fase gassosa. Costanti cinetiche ed energia di attivazione.
6. Struttura atomica e proprietà periodiche (8)
Natura elettrica della materia. Struttura dell’atomo. Modello atomico di Bohr. Origini della teoria quantistica. Meccanica ondulatoria. Equazione di Schroedinger. Numeri quantici. Orbitali elettronici. Struttura elettronica dell’atomo di idrogeno. Atomi polielettronici. Configurazioni elettroniche. Tavola periodica. Energie di ionizzazione, affinità elettronica e dimensioni atomiche.
7. Teorie del legame chimico (8)
Struttura elettronica dello ione molecolare dell’idrogeno e dell’idrogeno molecolare. Combinazione di orbitali atomici ed orbitali molecolari. Orbitali atomici ibridi. Caratteristiche generali del legame chimico. Legame covalente puro e legame covalente polare. Legami singoli e multipli. Delocalizzazione di elettroni. Diagrammi energetici di orbitali molecolari. Relazione tra caratteristiche di legame, struttura e reattività. Solidi covalenti e ionici. Solidi metallici e legame metallico. Bande di energia.
8. Reattività chimica (8)
Classi di reattività chimica. Equilibri di reazione. Teoria degli acidi e delle basi. Equilibri ionici in soluzione. Dissociazione di acidi e basi deboli monoprotici e poliprotici. Scala di acidità e pH. Reazioni con trasferimento di elettroni. Caratteristiche generali delle ossido-riduzioni. Stato di ossidazione e numero di ossidazione. Potenziali elettrodici di semi-cella. Equilibrio di ossido-riduzione ed equazione di Nernst. Trasformazione di energia chimica in energia elettrica e pile. Elettrolisi.
9. Chimica Inorganica (2)
Aspetti generali della chimica degli elementi del IV gruppo.
10. Esercitazioni (8)

Metodi Didattici

52 h di lezione frontale
8 h di esercitazioni

Verifica dell'apprendimento

La valutazione dello studente prevede una prova scritta in cui vengono proposti quesiti di carattere concettuale ed esercizi numerici di carattere stechiometrico. La prova scritta verterà su tutto il programma, e verrà valutata sufficiente solo se il candidato avrà affrontato tutti i quesiti e gli esercizi proposti. Il voto verrà espresso in trentesismi, e la sufficienza corrisponderà a 18/30. E' prevista una prova orale facoltativa.

Lo studente dovrà dimostrare di (i) aver compreso gli equilibri chimici e i meccanismi di trasformazione chimica, in relazione alla struttura atomica e molecolare, (ii) il ruolo della struttura della materia e i principi che regolano le sue trasformazioni chimico-fisiche, (iii) di saper utilizzare gli strumenti relativi alla conoscenza della struttura della materia per correlare in modo qualitativo proprietà chimiche e struttura molecolare, (iv) di risolvere gli esercizi proposti mediante i principi della termodinamica e della cinetica. Infine, (v) lo studente dovrà essere in grado di comunicare ed esprimere compiutamente le nozioni acquisite.

Valutazione:
ottima conoscenza del programma 28-30
buona conoscenza del programma 24-27
sufficiente conoscenza del programma 18-23

Testi

1. P. Silvestroni, Fondamenti di Chimica, Veschi Editore, Roma
2. B.H. Mahan, Chimica, Ambrosiana, Milano
3. T.L. Brown, H.E LeMay Jr., Chimica. Centralità di una scienza, Zanichelli, Bologna
4. P. Michelin Lausarot, G. Vaglio, Fondamenti di stechiometria, Piccin, Venezia
5. R. Breschi, A. Massagli, Stechiometria, ETS, Pisa

Altre Informazioni

1. Appunti e dispense di lezione distribuite agli studenti durante lo svolgimento del corso.

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