ECTS - University of Pisa
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INORGANIC CHEMISTRY I
GUIDO PAMPALONI
Academic year2021/22
CourseCHEMISTRY
Code088CC
Credits6
PeriodSemester 1
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
CHIMICA INORGANICA ICHIM/03LEZIONI48
GUIDO PAMPALONI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Il corso fornisce nozioni relative all’origine degli elementi, all’ ordinamento periodico degli elementi visto anche in una prospettiva storica, alla simmetria molecolare e, più in generale alle proprietà ed usi degli elementi chimici con particolare riguardo agli elementi di transizione (lantanidi ed attinidi inclusi)
Knowledge

The course provides notions on the main issues of origin of the elements, the periodic table of the elements, the determination of the symmetry elements of a finite molecule. The course also approaches the main issues related to the systematic of transition elements presenting and describing the main characteristics of the elements. Also the main issues of lanthanides and Actinides will be presented and discussed.
Modalità di verifica delle conoscenze

La verifica delle conoscenze costituisce l’oggetto della valutazione della prova di esame prevista alla fine del corso
Assessment criteria of knowledge

Valutation of the final text
Capacità

Lo studente che ha completato con successo il corso sarà in possesso di una solida conoscenza dei fondamenti della chimica inorganica, della chimica di coordinazione e delle proprietà generali di gruppi e periodi della tabella periodica, metalli di transizione, lantanidi e attinidi inclusi.
Skills

The student who completes the course successfully will be able to demonstrate a solid knowledge of the main issues related to Inorganic Chemistry, to coordination chemistry and to the general proprerties of Groups and Periods of the Periodic Table, including transition metals, lanthanides and actinides.
Modalità di verifica delle capacità

Durante il corso vengono proposti dei quesiti da risolvere in aula sotto forma di verifica periodica (anonima, non influenza il risultato dell’esame).
Assessment criteria of skills

Periodic questionaries (anonymous, it does not influence the final result)
Comportamenti

Lo studente potrà acquisire e/o sviluppare sensibilità alle problematiche ambientali
Behaviors

The student may increase his/her understanding of environmental problems.
Modalità di verifica dei comportamenti

Durante le verifiche sarà valutato il grado di apprendimento delle attività svolte
Assessment criteria of behaviors

The periodic questionaries aim to verify the actual status of learning
Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Conoscenza dei concetti fondamentali della Chimica Generale
Prerequisites

Knowledge of the fundamentals of General Chemistry
Indicazioni metodologiche
  • lezioni frontali, con ausilio di lucidi/slide/filmati, ecc.
  • seminari
  • scaricamento materiali didattici, comunicazioni docente-studenti
  • uso di ricevimenti, uso della posta elettronica
Teaching methods
  • lectures (use of slides)
  • download of didactic material, interaction with the teacher via e-mail
Programma (contenuti dell'insegnamento)
  • Simmetria molecolare. Elementi ed operazioni di simmetria. Classi di simmetria. Applicazioni dei concetti di simmetria molecolare.
  • Proprietà generali degli elementi. Richiamo delle proprietà periodiche. Relazioni diagonali, energie di legame, stabilità degli stati di ossidazione
  • Acidi e basi. Generalità e richiami. Superacidi, acidi alogenidrici. Forza acida di ossoacidi HxEOy. Ossidi ionici e covalenti: reazione con acqua. Entalpia di idratazione e acidità dei cationi idratati.
  • Chimica redox degli elementi. Richiami di elettrochimica. Diagrammi di Latimer e diagrammi di Frost. Elettrochimica in soluzioni non acquose. Ossoanioni e ossoacidi degli elementi p e d. Preparazione di metalli per riduzione dei minerali (via elettrochimica e via chimica). Diagrammi di Ellingham. Reazioni redox nella pratica comune.
  • Stato solido. Proprietà dei solidi e loro classificazione generale. Solidi cristallini e reticoli cristallini. Solidi molecolari, covalenti e ionici. Strutture di composti ionici. Relazione fra raggi ionici e tipi di reticoli cristallini. Energia reticolare. Cicli termodinamici per la determinazione dell'energia reticolare e previsione della composizione. Carattere covalente di legami ionici e regole di Fajans. Solubilità dei sali inorganici
  • Metalli. Legame metallico. Conduttori, non conduttori, semiconduttori. Diodi, LED. Applicazioni
  • Non-Metalli. Caratteristiche generali. Formazione di catene (legami E-E). Allotropi.
  • Elementi di transizione: proprietà generali. Composti di coordinazione. Note storiche (Blomstrand, Jørgensen e Werner). Principali geometrie di coordinazione. Isomeria cis-trans, isomeria fac-mer, costanti di formazione dei complessi, Effetto chelato. Teorie del legame per i composti di coordinazione. Teoria del legame di valenza (cenni) e teoria del campo cristallino (Campo ottaedrico e tetraedrico con estrapolazione alle altre principali geometrie di coordinazione, Energia di stabilizzazione di campo cristallino, complessi ad alto e basso spin, fattori che influenzano la separazione di campo cristallino, proprietà magnetiche e colorazione dei complessi di coordinazione)
  • Legami multipli Metallo-Metallo
  • Elementi di Transizione: analisi dei gruppi. Caratteristiche dei singoli gruppi. Preparazioni degli elementi (selezione). Principali composti e loro caratteristiche.
  • Lantanidi ed attinidi. Proprietà generali dei lantanidi (configurazioni elettroniche, stati di ossidazione, raggi ionici, composti di coordinazione) e degli attinidi (proprietà generali, configurazioni elettroniche e stati di ossidazione, composti di coordinazione con particolare riferimento a Th, U e Pu)
Syllabus

The course provides notions on the main issues of origin of the elements, the periodic table of the elements, the determination of the symmetry elements of a finite molecule. The course also approaches the main issues related to the systematic of transition elements by presenting and describing the main characteristics of the elements. Lanthanides and Actinides are also presented and discussed.

  • Numero atomico, numero di massa e difetto di massa. Reazioni nucleari [decadimento alfa, beta, gamma]. Processi di nucleosintesi di elementi leggeri (fusione dell’idrogeno, elio, carbonio, ossigeno, neon e silicio) e pesanti (processi r e s).
  • Ordinamento periodico degli elementi. Prospettiva storica da Döbereiner alle più moderne tabelle periodiche degli elementi. Proprietà periodiche. Energia di legame e stati di ossidazione. Relazioni diagonali.
  • Simmetria molecolare. Elementi ed operazioni di simmetria. Classi di simmetria. Determinazione della classe di simmetria di una molecola.
  • Metalli. Strutture dei metalli. Il legame metallico. Conduttori e semiconduttori. Semiconduttori di tipo p e di tipo n. Applicazioni.
  • Aspetti ed applicazioni della chimica degli elementi dei Gruppi Principali (Gruppi 1, 2, 13-18).
    • Comportamento alla fiamma dei metalli alcalini. Potenziali redox. Soluzioni di metalli alcalini in ammoniaca liquida. Elettruri e alcaluri. Produzione dei metalli.
    • Stabilità degli ioni bivalenti degli elementi del gruppo 2. Criteri di solubilità. Durezza e trattamento delle acque.
    • Borani. Legame a 3 centri-2 elettroni. Il boro nella terapia medica e nelle questioni nucleari. Acido borico. Candeggianti. Alluminio e suo riciclaggio.
    • Silani vs. alcani. Composti di intercalazione della grafite. Grafeni, buckyballs e nanotubi. Silicati e zeoliti. Siliconi.
    • Ammoniaca e acido nitrico. Fosforo, forme allotropiche e composti. Saponi e detergenti.
    • Ossigeno. Ossidi ionici e covalenti. Proprietà delle loro soluzioni acquose. Ozono e perossido di idrogeno. Solfo. Recupero e forme allotropiche. Pigmenti e coloranti. Acido solforoso e solforico.
    • Alogeni. Potenziali redox e colore degli alogeni. Acidi alogenidrici, loro forza in soluzione acquosa. Particolarità di HF.
    • I gas nobili e il problema del radon. Composti dei gas nobili.
  • Elementi di transizione. Proprietà generali. Composti di coordinazione. Teorie del legame (Legame di valenza, campo cristallino, Orbitale molecolare). Regola dei 18 elettroni.
  • Elementi di transizione. Gruppi 3-12. Caratteristiche del gruppo e confronto con i gruppi precedenti (successivi). Applicazioni.
  • Lantanidi e Attinidi. Caratteristiche generali e confronto con gli altri gruppi della Tabella Periodica. Applicazioni.
Bibliografia e materiale didattico
    • C.E. Housecroft, A.G. Sharpe, Inorganic Chemistry, III ed., Pearson.
    • F.A Cotton, G. Wilkinson, P.L. Gauss, Basic Inorganic Chemistry, III ed., Wiley.
    • N.N. Greenwood, A. Earnshaw, Chimica degli Elementi, Piccin (esiste una versione inglese più recente)
    • J.E.Huheey, E.A. Keiter, R.L. Keiter, Chimica Inorganica, II Ed, 1999, Piccin
    • G.L. Miessler, D.A. Tarr, Chimica Inorganica, 2011, Piccin
    • I. Bertini, C. Luchinat, F. Mani, Chimica Inorganica, Casa Editrice Ambrosiana
    •  
Bibliography

Reference books: C.E. Housecroft, A.G. Sharpe, Inorganic Chemistry, III ed., Pearson. F.A Cotton, G. Wilkinson, P.L. Gauss, Basic Inorganic Chemistry, III ed., Wiley. N.N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, II Ed., Wiley J.E.Huheey, E.A. Keiter, R.L. Keiter, Inorganic Chemistry, III Ed. An interesting book is the following: D. Rehder, Chemistry in Space, Wiley-VCH, 2010
Indicazioni per non frequentanti

Non esistono variazioni per studenti non frequentanti. La frequenza al corso è comunque consigliata.
Non-attending students info

No variations for students not attending the lessons. The presence to the lessons is highly recommended.
Modalità d'esame
  • L'esame è composto da una prova scritta ed una prova orale.
  • La prova scritta si svolge in un’aula e consiste in piú domande. La durata è pari a 2 ore e, una volta superata la prova essa rimane valida per l’appello in corso ed il successivo.
  • La prova scritta è superata superata se si danno risposte corrette a una quantità maggiore o uguale al 50% delle domande.
  • La prova orale consiste in un colloquio tra il candidato e il docente.
  • La prova orale si ritiene superata se il candidato mostra di avere appreso i concetti fondamentali del corso e di essere in grado di sostenere una discussione sugli argomenti visti a lezione
Assessment methods
  • The final examination is made of a written and a oral text
  • The written examination consists of a series of questions. It lasts for 2 hours
  • It is passed when the correct answers are more or equal to 50% of the proposed
  • The oral examination consists of a colloquium between the candidate and the professor.
  • During the oral exam, the student must demonstrate his/her knowledge of the course material and be able to discuss the reading matter thoughtfully and with propriety of expression. The student's ability to explain correctly the main topics presented during the course at the board will be assessed.
Updated: 16/07/2021 13:54