CdSVITICOLTURA ED ENOLOGIA
Codice011CC
CFU9
PeriodoPrimo semestre
LinguaItaliano
Al termine del corso:
- lo studente avrà acquisito le conoscenze necessarie per comprendere come la configurazione elettronica degli elementi determina la loro reattività e le conseguenti reazioni chimiche;
- lo studente avrà compreso le proprietà delle soluzioni, con particolare riferimento a quelle acquose, e degli stati di aggregazione della materia.
At the end of the course:
- the student will acquire the knowledges needed to understand how the electronic configuration of the elements influences their reactivity and the consequent chemical reactions;
- the student will understand the properties of the solutions, with particular reference to the aqueous ones, as well as those related to the aggregation states of the matter.
Per l’accertamento delle conoscenze saranno svolte delle prove scritte in itinere, oltre a incontri tra il docente e gli studenti che si svolgeranno mediante lezioni di accertamento finalizzate alla valutazione delle conoscenze acquisite. Nello specifico:
- conoscenza della struttura dell’atomo e della configurazione elettronica degli elementi;
- conoscenza dei legami e delle interazioni chimiche e la loro influenza sullo stato di aggregazione della materia;
- comprensione delle proprietà delle soluzioni acquose;
- conoscenza dei fondamenti di termodinamica ed elettrochimica.
For the assessment of the knowledges ongoing written tests will be carried out, besides meetings between the teacher and the students by means of lessons aimed at evaluating the gained information. In particular:
- knowledge of the structure of atoms and electronic configuration of elements;
- knowledge of the chemical bonds and interactions, and their influence on the aggregation state of the matter;
- understanding of the aqueous solution properties;
- knowledge of thermodynamics and electrochemistry.
Al termine del corso:
- lo studente avrà acquisito non solo competenze e conoscenze adeguate al superamento dell’esame, ma soprattutto stimoli, capacità e metodi di apprendimento adeguati per l’aggiornamento e l’innalzamento continuo delle proprie competenze nell’ambito della chimica generale;
- lo studente avrà acquisito la capacità di risolvere problemi stechiometrici.
At the end of the course:
- the student will acquire not only skills and knowledges for passing the examination, but especially stimuli, ability and learning methods suitable for the upgrading and continuous promotion of skills in the chemistry field;
- the student will acquire the ability to solve stoichiometric problems.
Durante lo svolgimento del corso saranno effettuate lezioni di accertamento durante le quali lo studente dovrà dimostrare di:
- avere acquisito la capacità di svolgere esercizi di stechiometria;
- avere acquisito la capacità di interconnettere tra loro i diversi aspetti che regolano le reazioni chimiche.
During the course assessment lessons will be carried out, during which the student must prove:
- to have acquired the ability to solve stoichiometric exercises;
- to have acquired the ability to interconnect the different aspects which regulate the chemical reactions.
Alla fine del corso lo studente avrà acquisito e/o sviluppato:
- la capacità di bilanciare una reazione chimica, operare una diluizione, calcolare la costante di equilibrio e il pH delle soluzioni, preparare una soluzione tampone, impiegare i potenziali redox e determinare la spontaneità di una reazione.
At the end of the course the student will acquire and/or develop:
- the ability to balance a chemical reaction, operate a dilution, calculate the equilibrium constant and pH of solutions, prepare a buffer, use redox potentials and determine the spontaneousness of a chemical reaction.
La verifica dei comportamenti sarà effettuata:
- durante le esercitazioni numeriche in cui si valuterà il grado di accuratezza e precisione delle attività svolte;
- durante le esercitazioni di accertamento finalizzate a valutare il comportamento dello studente di fronte alle problematiche poste dal docente.
The behaviour verification will be carried out:
- during numerical practice exercises in which the degree of accuracy and precision of the activities will be evaluated;
- during the assessment exercises aimed at evaluating the student’s behaviour in response to the problems posed by the teacher.
Per affrontare l’insegnamento di Chimica generale sono necessarie le conoscenze iniziali di:
- tavola periodica (gruppi e periodi);
- nomenclatura chimica.
The General Chemistry course requires initial knowledges concerning:
- periodic table (groups and periods);
- chemical nomenclature.
- le lezioni frontali si svolgono con l’ausilio di diapositive, mentre le esercitazioni numeriche sono effettuate in classe;
- viene utilizzato il sito E-learning del CdS dove viene fornito il materiale didattico utilizzato nelle lezioni frontali e sono pubblicate le comunicazioni di qualsiasi tipo con gli studenti;
- l’interazione tra docente e studenti avviene anche mediante ricevimenti, posta elettronica e studenti consiglieri;
- sono presenti prove intermedie scritte.
- lectures are held with the help of slides, whereas the numerical practice exercises are carried out in a classroom;
- the E-learning site of the study course provides the teaching material used during lectures and disseminates information to students;
- the interaction between teacher and students takes also place through meetings, e-mail and counselling students;
- intermediate written test are present.
Struttura dell'atomo: struttura della materia - unità di misura e fattori di conversione - sostanze pure e composti – concetto di atomo, molecola e mole – massa atomica e molecolare - formule chimiche (formula minima, molecolare e di struttura) – composizione percentuale dei composti chimici – calcolo della formula minima e molecolare – stechiometria delle miscele – costituzione degli atomi (nucleo ed elettroni, numero atomico e numero di massa) - isotopi ed unità di massa atomica – teoria atomica - modello atomico planetario e spettri atomici – il modello di Thomson e l’esperienza di Rutherford – onde luminose (spettro continuo, a bande, a righe) - il modello di Bohr dell’atomo di idrogeno – teoria di Sommerfeld - postulato di De Broglie - principio di indeterminazione di Heisenberg – il modello quanto-meccanico dell’atomo – soluzioni dell’equazione di Schrödinger per l’idrogeno – elettroni ed orbitali - numeri quantici di un orbitale atomico – descrizione degli orbitali atomici – atomi polielettronici – principio di esclusione di Pauli e regola di Hund – configurazioni elettroniche degli elementi della tavola periodica – principio di Aufbau – struttura elettronica e tavola periodica degli elementi.
Sistema periodico degli elementi: proprietà periodiche degli elementi (raggio atomico, potenziale di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività) – elettroni di valenza – cenni sulle caratteristiche dei vari elementi divisi per gruppi e periodi - regola dell’ottetto.
Legame chimico: legame chimico ed energia – energia di legame e ordine di legame - legame chimico ed elettronegatività - teoria del legame di valenza (teoria valence bond VB) - legame covalente s e p - legame covalente omopolare ed eteropolare - legame dativo - orbitali di legame e loro forma - legami multipli nelle molecole secondo la teoria VB - strutture di Lewis di molecole e ioni poliatomici - regola dell’ottetto e suo superamento – promozione elettronica – formule limite e ibrido di risonanza - carica formale – composti di coordinazione – isomeria (strutturale, geometrica e ottica) - legame ionico (formazione del legame, dimensione degli ioni, numero di coordinazione).
Geometria molecolare: geometria delle molecole poliatomiche (teoria VSEPR) – numero sterico - orbitali atomici ibridi – promozione e ibridazione (orbitali ibridi sp, sp2, sp3) – teoria dell’orbitale molecolare (teoria MO) e delocalizzazione elettronica.
Interazioni intermolecolari: forze di London –– interazione dipolo-dipolo - interazione dipolo-dipolo indotto - legame a ponte di idrogeno.
Nomenclatura chimica: nomenclatura dei composti binari (composti con l’idrogeno, composti con l’ossigeno, sali binari) e dei composti ternari (idrossidi, ossiacidi, acidi, sali ternari) secondo la notazione tradizionale, di Stock e IUPAC.
Reazioni chimiche: legge di conservazione della massa – equazione chimica (reagenti e prodotti) – verso di una reazione chimica - scrittura delle equazioni chimiche in forma neutra e ionica – bilanciamento di una reazione chimica (regole ed esempi) – reagente limitante e in eccesso – reazioni di precipitazione - reazioni acido-base - reazioni di ossido-riduzione - bilancio elettronico, di carica e di massa - resa teorica e resa percentuale.
Stati di aggregazione della materia: stato solido – strutture a massimo impacchettamento - solido cristallino (solidi ionici, covalenti e molecolari) e solido amorfo - legame metallico - stato gassoso – variabili di stato (volume, pressione, temperatura) – definizione di gas ideale – legge universale dei gas - leggi dei gas (legge di Boyle, legge di Charles, legge di Gay-Lussac, legge di Avogadro) - volume molare e densità di un gas – legge delle pressioni parziali di Dalton - stato liquido – tensione superficiale e viscosità di un liquido – tensione di vapore di un liquido - temperatura di ebollizione - stati di aggregazione della materia e passaggio di stato - diagrammi di stato (acqua e biossido di carbonio).
Termodinamica: elementi di termodinamica - il primo principio della termodinamica – energia interna, calore e lavoro - funzioni di stato – l’entalpia – entalpia molare standard di reazione e legge di Hess – capacità termica e calore specifico - l’entropia - il secondo principio della termodinamica – la variazione di energia libera e la spontaneità di una reazione.
Soluzioni: composizione delle soluzioni (soluto e solvente) – unità di misura delle concentrazione delle soluzioni (composizione percentuale, frazione molare, molalità, molarità, normalità e concetto di equivalente) – processo di dissoluzione – solubilità di un gas in un liquido - diluizioni delle soluzioni - proprietà colligative delle soluzioni - abbassamento relativo della tensione di vapore (legge di Raoult) – abbassamento crioscopico ed innalzamento ebullioscopico - pressione osmotica e osmosi.
Equilibrio chimico: definizione di equilibrio chimico - equilibrio fisico e chimico - le condizioni di equilibrio - costante di equilibrio - legge di azione di massa - – spostamento dell’equilibrio: principio di Le Châtelier – fattori che influenzano l’equilibrio (concentrazione, pressione, volume e temperatura) – equilibri omogenei ed eterogenei - relazione tra DG° e costante di equilibrio.
Equilibri chimici in soluzione acquosa: - definizione di acidi e basi: teorie di Arrhenius, Brønsted e Lowry e di Lewis – prodotto ionico dell’acqua - costante di ionizzazione acida e basica – forza di acidi e basi - acidi poliprotici e basi poliacide – relazione tra costanti di ionizzazione di coppie di acidi e basi coniugate – il pH - calcolo del pH di soluzioni di acidi e basi forti e deboli –proprietà acido-base dei sali: idrolisi – calcolo del pH di soluzioni di sali - soluzioni tampone - calcolo del pH delle soluzioni tampone – equazione di Henderson-Hasselbach - titolazioni e indicatori – punto equivalente – il prodotto di solubilità – solubilità di un precipitato in acqua pura – effetto dello ione in comune sulla solubilità di un precipitato – il quoziente di reazione nelle reazioni di precipitazione – solubilità in funzione di pH, temperatura e concentrazione delle specie chimiche – solubilità e complessazione.
Elettrochimica: celle galvaniche – pila Daniell - potenziali standard di elettrodo – elettrodo a idrogeno - calcolo del potenziale di una cella elettrochimica - equazione di Nernst - relazione tra E°, DG° e keq – elettrolisi - legge di Faraday.
Esercitazioni: conversione della massa in moli, composizione percentuale dei composti, calcolo di formule empiriche e molecolari, numero di ossidazione e nomenclatura chimica, rapporti quantitativi in una reazione (calcolo quantità dei prodotti dai reagenti e viceversa, reagente limitante e in eccesso, resa di reazione, bilanci di massa), bilanciamento di reazioni redox e non-redox, calcolo della composizione di una soluzione (percentuale, molalità, molarità, frazione molare e normalità), preparazione di soluzioni a titolo e composizione nota, esercizi sulle proprietà colligative, calcoli riguardanti gli equilibri acido-base (pH) e soluzioni tampone, prodotto di solubilità e reazioni di precipitazione, elettrochimica.
Atomic theory, periodic properties, stoichiometry, nomenclature, bonding, physical properties of states of matter, solutions, equilibrium constant, acid-base reactions, balancing equations, redox reactions, thermodynamics, electrochemistry.
- Bertini, Luchinat, Mani (2011) Chimica. Casa Editrice Ambrosiana.
- Bertani, Clemente, Depaoli, Di Bernardo, Gleria, Longato, Mazzi, Rizzi, Sotgiu, Vidali (2006) Chimica Generale e Inorganica. Casa Editrice Ambrosiana.
- Atkins, Jones (2014) Fondamenti di Chimica generale. Zanichelli.
- Bruschi (2011) Stechiometria e Laboratorio di Chimica generale. Pearson.
- Lausarot, Vaglio (2004) Stechiometria per la Chimica generale. Piccin.
- Bertini, Luchinat, Mani (2009) Stechiometria. Casa Editrice Ambrosiana.
Il materiale didattico utilizzato dal docente sarà disponibile online all’indirizzo: http://elearning.agr.unipi.it
- Bertini, Luchinat, Mani. CHIMICA. Casa Editrice Ambrosiana, 2006
- Bertani, Clemente, Depaoli, Di Bernardo, Gleria, Longato, Mazzi, Rizzi, Sotgiu, Vidali CHIMICA GENERALE ED INORGANICA. Casa Editrice Ambrosiana, 2006
- Chang. FONDAMENTI DI CHIMICA GENERALE. McGraw-Hill, 2009
- Lausarot, Vaglio. STECHIOMETRIA PER LA CHIMICA GENERALE. Piccin, 2005
- Bertini, Luchinat, Mani. STECHIOMETRIA. Casa Editrice Ambrosiana, 2009
- The teaching material will be available at the E-learning website: http://elearning.agr.unipi.it
Gli studenti non frequentanti possono seguire lo svolgimento delle lezioni utilizzando il materiale didattico messo a disposizione dal docente prima dell’inizio del corso sul sito E-learning del CdS e seguendo il registro delle lezioni.
Not-attending students can follow the lessons using the teaching material provided on the E-learning web site by the teacher before the beginning of the lectures, and consulting the lesson log.
- l’esame è composto da tre prove scritte in itinere;
- le prove scritte consistono in una serie di domande/esercizi/problemi da risolvere inerenti gli argomenti trattati nell’insegnamento sino ad una settimana antecedente la verifica e si svolgono in un’aula con una durata di due ore. Le prove in itinere positive valgono per l’intero anno accademico;
- la prova scritta è superata se si acquisisce una votazione pari a 18/30. Se lo studente acquisisce una valutazione positiva (almeno 18/30) in ciascuna delle tre prove scritte, il superamento dell’esame avviene calcolando la valutazione media. Nel caso in cui lo studente acquisisca valutazioni inferiori a 18/30 in una delle prove in itinere, deve sostenere l’esame orale su quella parte di programma valutata insufficiente;
- gli studenti non frequentanti e coloro che decidono di non sostenere le prove scritte in itinere debbono effettuare una prova scritta per l’accesso all’orale. La prova scritta per l’accesso all’orale ha una durata di 2 ore e si ritiene superata con una valutazione di 6/10. La durata media del colloquio varia tra i 30 ed i 45 minuti. Per chi ha sostenuto le verifiche in itinere e deve recuperare a seguito di valutazione insufficiente, l’orale consiste in un colloquio sulla parte di programma presente nella verifica non superata. Per chi volesse migliorare la valutazione acquisita con le verifiche in itinere, il colloquio verterà su tutto il programma;
- La prova orale è superata quando il candidato è in grado di esprimersi in modo chiaro e di usare una terminologia corretta, quando dimostra di aver compreso il metabolismo cellulare ed è in grado di mettere in relazione le diverse parti del programma.
- the examination consists of three ongoing written tests;
- the written tests consist of a series of questions/exercises/problems concerning the topics covered in the course till one week before the examination, and are carried out in classrooms with a duration of 2 hours. The positive ongoing tests are valid for the whole academic year;
- the written test id passed if a mark of 18/30 is reached. If the student has a positive mark (at least 18/30) in all tests, the examination is considered passed and an average mark is calculated. In case the mark is below 18/30, the student must take an examination on the part of the programme considered insufficient;
- not-attending students, those who did not pass the ongoing tests or decided not to take them must pass a written examination for the admission to the oral interview. The written examination will last 2 hours and will be considered passed with a mark of 6/10 at least. The average duration of the interview is about 30 to 45 minutes. The students who have to recover insufficient written test(s) must take an oral examination on the programme of the deficient test. For the students who want to improve the evaluation coming from the ongoing tests, the interview will concern the whole programme;
- the oral examination is passed when the candidate is able to speak clearly and to use a correct terminology, when understand the cellular metabolism and is able to relate each other different parts of the programme.