Struttura atomica della materia.
Struttura elettronica dell’atomo e sistema periodico.
Legami chimici e loro caratteristiche generali.
Forze intermolecolari e stati della materia.
Lo stato solido: caratteristiche strutturali dei solidi. Tipi di solidi e loro proprietà.
Reazioni chimiche.
Elettrochimica: generalità sui processi elettrochimici. Pile e potenziali elettrodici. Pile usate nella pratica. Il fenomeno della corrosione. Elettrolisi. Leggi dell'elettrolisi.
Proprietà elettriche dei solidi. Semiconduttori intrinseci ed estrinseci.
Dapporto, Paoli, Rossi, Lezioni di Chimica, ed. Progetto Leonardo, IV edizione
Fusi, Bacchi, Dei, Giorgi, Marchetti, Messori, Paoli, Punzo, Sortino, Tolazzi
CHIMICA Generale e Inorganica, ed. Idelson Gnocchi
Nobile, Mastrorilli, La chimica di base con esercizi, ed. Casa Editrice Ambrosiana
Schiavello, Palmisano, Fondamenti di Chmica, ed. EdiSeS
Bertini, Luchinat, Mani, Chimica, ed. Casa Editrice Ambrosiana
Manotti Lanfredi, Tiripicchio, Fondamenti di chimica, ed. Casa Editrice Ambrosiana
Spinicci, Elementi di chimica, ed. FUP
Silberberg, Chimica, ed. McGraw-Hill
Whitten, Davis, Peck, Stanley, Chimica Generale, ed. PICCIN
Per gli esercizi:
Dapporto, Chimica Temi di esame per ingegneria, ed. Progetto Leonardo
Obiettivi Formativi
L’insegnamento si propone di fornire allo studente le conoscenze di base della chimica indispensabili per comprendere le relazioni tra struttura microscopica e proprietà della materia, contribuendo in tal modo alla formazione di un bagaglio di conoscenze scientifiche di base a cui aggiungere le specificità proprie del Corso di Studio. In particolare gli argomenti del corso sono selezionati in modo tale da mettere in grado gli studenti di affrontare e comprendere due argomenti fondamentali per la loro preparazione di base: lo stato solido, con particolare riguardo al comportamento chimico-fisico dei materiali per l'elettronica, e l’elettrochimica. In questo ambito verrà introdotta anche la problematica della corrosione dei metalli e le strategie per la protezione degli stessi.
Prerequisiti
Non sono richieste conoscenze particolari in ingresso.
Metodi Didattici
Il corso prevede lezioni frontali (circa 80% delle ore totali di insegnamento previste) ed esercitazioni (circa 20% delle ore totali di insegnamento previste).
Altre Informazioni
Il docente fornirà del materiale didattico relativo a particolari argomenti
ed anche testi di compiti assegnati gli anni precedenti.
Modalità di verifica apprendimento
E’ prevista una prova scritta che se superata può essere seguita, a discrezione dello studente, da un eventuale colloquio
Programma del corso
Atomi, ioni e molecole: il modello atomico della materia; le particelle subatomiche; peso atomico, peso molecolare, mole.
Il principio di indeterminazione di Heisenberg; la radiazione elettromagnetica; interazione luce-materia: spettri di assorbimento e di emissione; il dualismo onda-particella e la relazione di De Broglie; la meccanica ondulatoria; l'equazione di Schrodinger; autofunzioni ed autovalori; i numeri quantici; orbitali s, p, d, f; la funzione d'onda in coordinate polari; significato fisico della funzione d'onda.
Gli atomi polielettronici; il numero quantico di spin; l'effetto schermo; andamento dell'energia degli orbitali in funzione di Z; regole per il riempimento degli orbitali (minima energia, Pauli; Hund); tavola periodica degli elementi; grandezze periodiche: energia di ionizzazione, affinità elettronica, raggio atomico.
Il legame covalente; ibridazione e geometria delle molecole; teoria VSEPR, espansione dell’ottetto; risonanza; elettronegatività; legami covalenti puri e polari; momento di dipolo; molecole polari ed apolari; il legame ionico; il legame a ponte di idrogeno.
I metalli: caratteristiche generali. Il legame nei metalli secondo la teoria del mare di elettroni.
Forze intermolecolari e stati della materia.
Lo stato solido: solidi amorfi e solidi cristallini. Reticoli cristallini e celle elementari. Tipi di solidi cristallini: cristalli metallici, ionici, covalenti e molecolari. Proprietà principali dei differenti tipi di solidi. Allotropia, polimorfismo e isomorfismo. Difetti nei cristalli.
Le reazioni chimiche. Le reazioni di ossido-riduzione. Il numero di ossidazione. Bilanciamento di una reazione di ossido-riduzione.
Le pile: l’equazione di Nernst; spontaneità e spostamento delle reazioni redox; reazioni di ossido-riduzione dell’acqua; pile di concentrazione.
Elettrolisi: elettrolisi di sali fusi; elettrolisi in soluzione;elettrolisi industriali; leggi dell’elettrolisi.
Esempi di pile utilizzate nella pratica. Il fenomeno della corrosione. Strategie per la protezione dalla corrosione.
Cenni sulla Teoria dell’Orbitale Molecolare. Teoria delle bande. Semiconduttori intrinseci ed estrinseci. Modello a legame covalente e modello a bande di energia.