Fondamenti chimici per le tecnologie

Codice identificativo insegnamento: 072365
Programma sintetico:

A. Fondamenti di Chimica – Materia e energia – Stati della materia – Proprietà chimiche e fisiche – Miscele, sostanze, composti e elementi – Fasi - Misure in Chimica – Unità di misura – Uso dei numeri – Analisi dimensionale.

B. Formule chimiche e Composizione Stechiometrica – Atomi e molecole – Numero atomico – Numero di massa e isotopi – Scala delle masse atomiche e dei pesi atomici – Formule chimiche – Ioni e composti ionici – Nomenclatura chimica – Pesi atomici – La mole – Pesi formula, pesi molecolari, moli – Composizione percentuale e formule – Determinazione delle formule molecolari – Purezza.

C. Equazioni chimiche – Equazioni chimiche – Soluzioni acquose e Reazioni in soluzione acquosa – Reazioni acido/base – Numeri di ossidazione – Reazioni redox (introduzione) – Reazioni di spostamento – Nomenclatura.

D. Stechiometria di reazione – Calcoli basati sulle equazioni chimiche – Il concetto di reagente limitante – Rese percentuali e selettività – Reazioni parallele ed in sequenza – Costante di equilibrio – Concentrazione delle soluzioni – Diluizione di soluzioni.

E. Struttura Atomica – Particelle elementari e loro proprietà – Radiazione elettromagnetica e spettri atomici – Natura ondulatoria dell’elettrone – Numeri quantici e orbitali atomici - Spin elettronico e Principio di Pauli - Descrizione quanto-meccanica dell’atomo configurazioni elettroniche di atomi.

F. Tabella Periodica degli Elementi - Andamenti periodici delle proprietà atomiche – Informazioni deducibili dalla Tabella Periodica – Raggi atomici – Potenziale di ionizzazione – Affinità elettronica – Raggi ionici – Elettronegatività.

G. Legame chimico – Notazione di Lewis di atomi e molecole – Formazione di composti ionici – formazione di legami covalenti – Regola dell’ottetto e dei 18 elettroni e loro eccezioni – Risonanza – Legami Covalenti Polari/Non polari e Momento dipolare – Geometria e polarità di molecole – Continuità nei tipi di legame

H. Strutture molecolari – Metodo VSEPR – Ibridizzazione di orbitali – Teoria del Legame di Valenza (VB) e degli Orbitali Molecolari (OM) – Metalli e semiconduttori – Interazioni tra molecole – I composti organici più semplici.

I. Termodinamica: energia e reazioni chimiche – Forme di energia, calore specifico e capacità termica, funzioni di stato, energia nei cambiamenti di stato, entalpia di reazione – Termochimica – Legge di Hess – Entalpie di formazione, Energie di legame. Entropia e Energia libera: spontaneità ed equilibrio chimico.

J. Cinetica chimica - Velocità di reazione – Legge cinetica e ordine di reazione – Energia di attivazione e dipendenza dalla temperatura della velocità di reazione – Catalisi omogenea ed eterogenea. - Meccanismi di reazione.

K. Reazioni in soluzione acquosa I - Reazioni Acido-Base – Definizioni di acido e base - Forza di acidi e basi protici (Ka) – Relazione forza acida/struttura – Identificazione di centri acidi e basici – Reazioni di acidi e basi – Sali acidi e sali basici – Anfoterismo – Idrolisi e Soluzioni tampone - Equilibri acido-base e equilibri di solubilità.

L. Reazioni in soluzione acquosa II: reazioni di ossido-riduzione – Semireazioni redox e coppie redox – Stechiometria delle reazioni redox.

M. Elettrochimica - Pile ed elettrolisi, elettrodi e potenziale elettrodico normale – Previsione di reazioni redox - Elettrolisi e conversione di energia elettrica in energia chimica. Sovratensione - Corrosione dei metalli.

N. Elementi di Chimica Organica – Strutture dei composti organici – Attività ottica - Principali gruppi funzionali e loro reattività.

O. Esempi di chimica applicata ed approfondimenti.