Struttura atomica della materia.
Struttura elettronica dell’atomo e sistema periodico.
Legami chimici.
Forze intermolecolari e stati della materia.
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.
Dapporto, Paoli, Rossi, Lezioni di Chimica, ed. Progetto Leonardo, V 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
Atkins, Jones, Fondamenti di chimica generale, ed. Zanichelli
Bertini, Luchinat, Mani, Chimica, ed. Casa Editrice Ambrosiana
Silberberg, Chimica, ed. McGraw-Hill
Whitten, Davis, Peck, Stanley, Chimica Generale, ed. PICCIN
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
Per ognuno dei 7 appelli annui, la verifica dell'apprendimento prevede una prova scritta che, se superata, può essere seguita, a discrezione dello studente, da un eventuale colloquio.
La prova scritta consiste nella risoluzione di esercizi (stechiometria, formule di struttura, bilanciamento di reazioni redox, potenziali di elettrodo e fem, elettrolisi e leggi di Faraday) e due-tre domande a risposta aperta sulla parte restante del programma. Ad ogni quesito e’
assegnato un punteggio, per un totale di 30/30. Il tempo assegnato è di due ore. Durante la prova e’ consentita la consultazione della tavola periodica degli elementi e relative tabelle, mentre non e’
consentito consultare libri, dispense e appunti; è consentito l'utilizzo della calcolatrice .
Possono accedere alla prova orale solo i candidati che ottengono una valutazione almeno pari a 18/30 nella prova scritta. La prova orale inizia con la discussione dell'elaborato e prosegue con l'approfondimento di argomenti del programma.
Gli studenti che non superano la prova orale devono ripetere la prova scritta.
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; 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. Polimeri conduttori(cenni).