Programma del corso di

CHIMICA GENERALE

Corso di laurea in biotecnologie

Fondamenti di chimica: il metodo scientifico, unità di misura, incertezza nella misurazione,cifre significative e calcoli, analisi dimensionale, temperatura, densità, classificazione della materia.

Atomi, molecole, ioni: cenni di storia della chimica, le leggi fondamentali della chimica, la teoria atomica di Dal ton, primi esperimenti per caratterizzare l’atomo, introduzione alla struttura atomica, molecole e ioni, introduzione alla tavola periodica, nomenclatura di composti semplici.

Stechiometria: massa atomica, mole, massa molecolare, composizione percentuale dei composti, determinazione della formula di un composto, equazioni chimiche, bilanciamento di equazioni chimiche, calcoli stechiometrici: quantità di readenti e prodotti, calcolo con reagente limitante.

Tipi di reazioni chimiche e stechiometria delle soluzioni: l’acqua: il solvente più comune, la natura delle soluzioni acquose: elettroliti forti e deboli, composizione delle soluzioni, tipi di reazioni chimiche, reazioni di precipitazione, descrizione delle reazioni in soluzione, stechiometria delle reazioni di precipitazioni, reazioni acido-base, reazioni di ossidoriduzione, bilanciamento delle equazioni di ossidoriduzione.

I gas: primi esperimenti, legge di Boyle, Charles, Avogadro, legge del gas ideale, stechiometria nei gas, legge di Dal ton delle pressioni parziali, teoria cinetica molecolare dei gas, effusione e diffusione, gas reali.

Termochimica: natura dell’energia, entalpia e calorimetria, legge di Hess, entalpie standard di formazione.

Struttura atomica e periodicità: Radiazione elettromagnetica, natura della materia, lo spettro dell’atomo di idrogeno, modello di Bohr, il modello ondulatorio dell’atomo, numeri quantici, forme ed energie degli orbitali, spin dell’elettrone e principio di escluzione di Pauli, atomi polielettronici, principio di aufbau e tavola periodica, ulteriore sviluppo del modello per atomi polielettronici, andamenti periodici delle proprietà chimiche, proprietà di un gruppo: metalli alcalini.

Il legame concetti generali: tipi di legami chimici, elettronegatività, polarità di legame e momenti dipolari, ioni: configurazioni eletrroniche e dimensioni, formazione di composti ionici binari, parziale carattere ionico dei composti colvalenti, legame chimico covalente: un modello, energie dei legami covalenti e reazioni chimiche, modello degli elettroni localizzati, strutture di Lewis, eccezioni alla regola dell’ottetto, risonanza, struttura molecolare: modello VSEPR.

Legame covalente: orbitali: ibridizzazione e modello degli elettroni localizzati, teoria dell’orbitale molecolare, legame in molecole biatomiche omonucleari, legame in molecole biatomiche eteronucleari, unione dei modelli degli elettroni localizzati e dell’orbitale molecolare.

Liquidi e solidi: forze intermolecolari, lo stato liquido, introduzione alla struttura ed ai tipi di solidi, struttura e legame nei metalli, carbonio e silicio: solidi reticolari covalenti, solidi molecolari, solidi ionici, pressione di vapore e cambiamenti di stato, diagrammi di fase.

Proprietà delle soluzioni: composizione delle soluzioni, energia di formazione di una soluzione, fattori che influenzano la solubilità, pressione di vapore di una soluzione, innalzamento del punto di ebollizione ed abbassamento del punto di fusione, pressione osmotica, proprietà colligative delle soluzioni elettrolitiche.

Cinetica chimica: la velocità di reazione, leggi cinetiche: introduzione, determinazione dell’espressione della legge cinetica, legge cinetica integrata, meccanismi di reazione, un modello per la cinetica chimica, catalisi.

Equilibrio chimico: la condizione di equilibrio, costante di equilibrio, espressioni di equilibrio in termini di pressioni, equilibri eterogenei, applicazioni della costante di equilibrio, risoluzioni di problemi di equilibrio, principio di Le Chatelier.

Acidi e basi: natura degli acidi e delle basi, forza degli acidi, scala di pH, calcolo di pH di soluzioni di acidi forti, calcolo di pH di soluzioni di acidi deboli, basi, acidi poliprotici, proprietà acido-base dei sali,effetto della struttura sulle proprietà acido-base, proprietà acido-base di ossidi, modello acido-base di Lewis.

Applicazione degli equilibri in soluzione acquosa: soluzioni di acidi e basi contenenti uno ione comune, soluzioni tambone, capacità tamponante, titolazioni e curve di titolazione, indicatori acido-base,equilibri di solubilità e prodotto di solubilità, equilibri di complessazione.

Spontaneità, entropia ed energia libera: processi spontanei ed entropia, entropia e secondo principio della termodinamica, effetto della temperatura sulla spontaneità, energia libera, variazioni di entropia nelle reazioni chimiche, energia libera e reazioni chimiche, dipendenza dell’energia libera dalla pressione, energia libera ed equilibrio, energia libera e lavoro.

Elettrochimica: celle galvaniche, potenziale di cella, lavoro elettrico ed energia libera, dipendenza del potenziale di cella dalla concentrazione, elettrolisi.

Testo consigliato: Steven S.Zumdahl CHIMICA Zanichelli Ed.