Scheda programma d'esame
CHIMICA GENERALE E INORGANICA
FABIO MARCHETTI
Anno accademico2021/22
CdSSCIENZE AGRARIE
Codice013CC
CFU9
PeriodoPrimo semestre

ModuliSettoreTipoOreDocente/i
CHIMICA GENERALE ED INORGANICACHIM/03LEZIONI84
FABIO MARCHETTI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Obiettivi del corso:

1) cogliere la bellezza e il fascino del mondo nanoscopico, e la chimica nella quotidianità

2) acquisire una cultura chimica di base permanente

Al termine del corso, lo studente avrà la possibilità di acquisire uno spirito critico per la valutazione di questioni chimiche fondamentali.

Knowledge

Objective of the course:

1) understanding the beauty and the charm of nanoscopic World, and Chemistry in the daily life

2) achieving a basic, permanent chemical culture

At the end of the course, the student will develop a critical knowledge so to assess important issues related to chemistry.

Modalità di verifica delle conoscenze

Esercitazioni svolte in aula inerenti problemi di stechiometria.

Assessment criteria of knowledge

Exercitations in the hall (stoichiometry exercises).

Capacità

Vedi conoscenze.

Skills

See Knowledge section above.

Modalità di verifica delle capacità

Non previste in itinere.

Assessment criteria of skills

Not planned in itinere.

Comportamenti

Lo studente potrà sviluppare sensibilità critica nei confronti di problematiche ecologiche, energetiche e industriali.

Behaviors

The student will be able to develop mental criticism towards ecological, energetic and industrial issues.

Modalità di verifica dei comportamenti

Non previste in itinere.

Assessment criteria of behaviors

Not planned in itinere.

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Prerequisiti essenziali per la comprensione degli argomenti trattati durante il corso:

Nozioni algebriche fondamentali. Equazioni di primo e secondo grado. Logaritmi, esponenziali, funzioni trigonometriche. Uso della calcolatrice scientifica.

Prerequisites

Essential pre-requisites for the comprehension of the topics treated during the course:

Basic notions of algebra. First and second order equations. Logarhythms, exponentials, trigonometric functions. Use of scientific calculator.

Indicazioni metodologiche

Le lezioni si svolgono con l'ausilio di slide powerpoint. Le slide rappresentano una traccia degli argomenti trattati a lezione, non sono dispense. Costituiscono valido materiale di studio: buoni appunti presi a lezione, testi di riferimento o integrazione. La frequentazione delle lezioni è altamente consigliata.

Teaching methods

The lessons will be held with the auxilium of powerpoint slides. The slides represent a trace of the topics treated in the lesson, they are not a book where to study! Valid material for studying is: good notes taken during lessons, reference books. Attending lessons is highly recommended.

Programma (contenuti dell'insegnamento)

Definizione di Chimica. La Chimica nel quotidiano, sfide e pregiudizi.

Modelli atomici: Thomson, Rutherford, Bohr. Tavola periodica e simboli degli elementi. Numero atomico, numero di massa, isotopi. Quantizzazione dell’energia: effetto fotoelettrico, spettro di emissione dell’atomo di idrogeno. Natura ondulatoria e corpuscolare degli elettroni. Principio di indeterminazione. Definizione di orbitale. Numeri quantici e livelli energetici. Orbitali atomici di tipo s, p e d. Configurazioni elettroniche. Raggio atomico, energia di prima ionizzazione, affinità elettronica.

Legame covalente. Teoria del legame di valenza (VB). Formule di Lewis. Risonanza. Legami sigma e pi-greco. Ibridazioni e geometria molecolare secondo VSEPR. Eccezioni. Teoria dell’orbitale molecolare (MO): predizione del paramagnetismo della molecola di O2.

Legame ionico. Modello elettrostatico e predizione dell’energia di reticolo. Proprietà dei solidi ionici. Legame metallico. Proprietà dei metalli. Teoria delle bande. Leghe.

Stati di aggregazione della materia. Diagrammi di stato e passaggi di stato. Interazioni intermolecolari. Legame idrogeno. Interpretazione degli andamenti delle temperature di ebollizione di classi di sostanze.

Lo stato gassoso. Equazione di stato dei gas ideali. Legge di Dalton delle pressioni parziali. Lo stato liquido. Evaporazione, tensione di vapore, ebollizione, tensione superficiale, viscosità. Lo stato liquido-cristallino. Lo stato solido. Solidi molecolari, ionici, covalenti, e metallici. Solidi amorfi e cristallini. Alluminosilicati.

Definizioni di soluzione, solvente, soluto, concentrazione. Elettroliti. Proprietà colligative delle soluzioni: abbassamento crioscopico, innalzamento ebullioscopico.

Formule chimiche e composizione percentuale. Nomenclatura. Definizione di mole. Bilanciamento di equazioni chimiche. Reagente limitante e resa.

Termochimica. Variazioni di entalpia, entropia, ed energia libera di Gibbs nelle reazioni chimiche. Legge di Hess. Criteri di spontaneità di un processo chimico.

Cinetica chimica. Energia di attivazione, equazione di Arrhenius. Relazione tra meccanismi di reazione ed equazione cinetica. Catalizzatori: principi ed esempi.

Equilibrio chimico. Attività e costanti di equilibrio. Principio di Le Chatelier. Il processo Haber. Equilibri in fase gassosa e in fase eterogenea. Prodotto di solubilità. Criteri di solubilità e precipitazione. Definizione di complessi di coordinazione. Autoionizzazione dell’acqua. Definizioni di acido e base: definizioni di Arrhenius, Brönsted, Lewis. Acidità di ioni metallici e implicazioni in natura. Definizione di pH. Soluzioni tampone. Titolazioni acido forte-base forte e indicatori.

Elettrochimica. La pila Daniell. Semireazioni, potenziali standard di riduzione. Equazione di Nernst. Bilanciamento di reazioni di ossido-riduzione. Processi elettrolitici: principio ed esempi.

Proprietà, sintesi e utilizzi dei seguenti elementi e dei loro composti (come da slide delle lezioni): idrogeno; elementi del gruppo 1; elementi del gruppo 2; elementi del gruppo 13; elementi del gruppo 14; elementi del gruppo 15; elementi del gruppo 16; elementi del gruppo 17; elementi del gruppo 18; elementi di transizione. Tossicità dei metalli pesanti. Visione generale degli andamenti periodici.

Syllabus

Definition of Chemistry. Chemistry in the daily life, challanges and prejudges.

Models of atom: Thomson, Rutherford, Bohr. Periodic table and symbols of the elements. Atomic number, mass number, isotopes. Quantization of energy: photoelectric effect, emission spectrum of the atom of hydrogen. Ondulator and corpuscolar nature of electrons. Principle of uncertainty of Heisenberg. Definition of orbital. Quantum numbers and energy levels. Atomic orbitals of type s, p and d. Electronic configurations. Atomic radius, first ionization energy, electron affinity.

Covalent bond. Theory of valence bond (VB). Lewis formulas. Resonance. sigma and pi-greco bonds. Hybridization and molecular geometry according to VSEPR method. Exceptions. Theory of the molecular orbital (MO): prediction of the paramagnetism of the O2 molecule.

Ionic bond. Electrostatic model and prediction of the lattice energy. Properties of ionic solids. Metal bonds. Properties of metals. Band theory. Alloys.

States of aggregation of the matter. Phase diagrams and phase transitions. Intermolecular interactions. Hydrogen bond. Interpretation of the trends of boiling temperature of classes of substances.

The gas state. Equation of ideal gases. Dalton Law of the partial pressures. The liquid state. Evaporation, vapour tension, ebollition, superficial tension, viscosity. the liquid-cristallyne state. the solid state. Molecular solids, ionic solids, covalent solids, solid metals. Amorphous and crystalline solids. Aluminium-sylicates.

Definition of solution, solvent, solute, concentration. Electrolytes. Colligative properties of solutions: cryoscopic decrease and ebullioscopic increase.

Chemical formulas and percentage composition. Nomenclature. Definition of mole. Balance of chemical equations. Limiting reagent and yield.

Thermochemistry. Enthalpy, entropy and Gibbs free energy variations during chemical reactions. Hess Las. Criteria of spontaneity for a chemical process.

Kinetics. Activation energy, Arrhenius equation. Relation between reaction mechanism and kinetic equation. Catalysts: principles and examples.

Chemical equilibrium. Activity and equilibrium constants. Principle of Le Chatelier. The Haber process. Equilibria in gas phase and in heterogeneous phase. Solubility product. Criteria of ssolubility and precipitation. Definition of coordination complexes. Autoionization of water. Definition of acid and base: definitions of Arrhenius, Brönsted and Lewis. Acidity of ionic metals and implications in Nature. Definition of pH. Buffer solutions. Titrations stron acid-strong base and indicators.

Electrochemistry. The Daniell cell. Semireactions, standard potentials of reduction. Nernst equation. Balance of redox reactions. Electrolytic processes: principle and examples.

Properties, synthesis and uses of the following elements and of some of their compounds (according to the slides of lessons): hydrogen; elements of group 1; elements of group 2; elements of group 13; elements of group 14; elements of group 15; elements of group 16; elements of group 17; elements of group 18; transition elements. Toxicity of heavy metals. Overview of periodic trends.

Bibliografia e materiale didattico

Possibile testo di riferimento per approfondimento e consultazione:

"Chimica”, Kotz ed altri (ultima edizione o precedente); ed. Edises.

Per esercizi numerici:

“Stechiometria per la Chimica Generale”, Lausarot, Vaglio; ed. Piccin.

N.B.: qualunque moderno testo di Chimica Generale per l'Università può essere considerato soddisfacente. Per chi frequenta le lezioni in modo appropriato, buoni appunti rappresentano il materiale di studio di riferimento.

Bibliography

Possible reference book for consultation or deeper treatment of topics:

"Chimica”, Kotz et al. (last edition or previous one); ed. Edises.

For stoichiometric exercises:

“Stechiometria per la Chimica Generale”, Lausarot, Vaglio; ed. Piccin.

N.B.: any modern book of General Chemistry addressed to University students can be considered adequate. For students attending lessons in a proper manner, good notes represent the reference material to study.

Indicazioni per non frequentanti

Si consiglia di reperire, presso colleghi studenti, buoni appunti delle lezioni.

Non-attending students info

It is recommended to find good notes of the lessons.

Modalità d'esame

- Esame orale, preceduto da test di ammissione.

È necessario portare sempre con sè il libretto universitario, è consentito l'uso di calcolatrice scientifica e tavola periodica. Non è consentito in alcun modo l'uso di dispositivi elettronici di comunicazione: l'infrazione di questa regola porterà all'immediato annullamento della prova di esame.

- Iscrizioni: sito Esami-Unipi.

Assessment methods

- Oral esam preceded by admission test.

It is compulsory to present the libretto universitario; it is allowed to use the scientific calculator and the periodic table. It is strictly forbidden the use of electronic devices for communication; the violation of this rule will determine the immediate annulment of the proof.

- Subscriptions: Esami-Unipi website.

Altri riferimenti web

http://people.unipi.it/fabio_marchetti1974/

 

 

Additional web pages

http://people.unipi.it/fabio_marchetti1974/

Note

Dati del docente

Prof. Fabio Marchetti

Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale

Via G. Moruzzi 13

56124 Pisa

Telefono: 050 2219245

E-mail: fabio.marchetti1974@unipi.it

Pagina web: http://www.dcci.unipi.it/fabio-marchetti.html

Orario di ricevimento: il Giovedì, dalle 17 alle 19 (avvisare in anticipo via e-mail).

Luogo di ricevimento: Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale, stanza 251.

Tutte le informazioni riguardanti il corso e gli esami saranno disponibili, aggiornate, sulla piattaforma E_Learning.

Notes

Prof. Fabio Marchetti

Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale

Via G. Moruzzi 13

56124 Pisa

Phone: 050 2219245

E-mail: fabio.marchetti1974@unipi.it

Webpage: http://www.dcci.unipi.it/fabio-marchetti.html

Receiving day: every Thursday, from 17 to 19 (please advise in advance via e-mail).

Where: Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale, room 251.

All the information concerning the course and the exams will be available and updated on E_Learning.

Ultimo aggiornamento 04/08/2021 19:05