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. Leggi dei Gas. Termochimica. Equilibrio chimico. Reazioni chimiche. Elettrochimica:processi elettrochimici; pile e potenziali elettrodici; il fenomeno della corrosione; elettrolisi. Cinetica chimica.
- Dapporto, Paoli, Rossi, Lezioni di Chimica, ed. Progetto Leonardo
- Fusi, Bacchi, Dei, Giorgi, Marchetti, Messori, Paoli, Punzo, Sortino, Tolazzi, CHIMICA Generale e Inorganica, ed. Idelson Gnocchi
- Silberberg, Chimica, ed. McGraw-Hill
- McQuarrie, Rock, Gallogly, Chimica Generale, ed. Zanichelli
-Shultz, Chimica Generale, Ed. Zanichelli
-Silberberg, Chimica, ed. McGraw-Hill
-Bertini, Luchinat, Mani, Stechiometria, ed. Casa Editrice Ambrosiana
Obiettivi Formativi
Obiettivo del corso è fornire allo studente quelle conoscenze di chimica indispensabili per formare il bagaglio culturale del futuro ingegnere in vista del ruolo professionale che andrà a ricoprire. In particolare verranno privilegiati quegli aspetti della chimica rilevanti nel campo dell’ingegneria industriale, tra i quali ad esempio: lo studio delle reazioni chimiche ed in particolar modo della loro spontaneità, la chimica dei metalli, la corrosione, l’ elettrochimica, la termochimica.
Prerequisiti
nessuno
Metodi Didattici
Il corso prevede sia lezioni frontali (che occuperanno circa il 70-80% delle ore totali di insegnamento previste) che esercitazioni volte a preparare gli studenti a sostenere l'esame finale.
Altre Informazioni
Verrano forniti dal docente testi di compiti di prova e materiale didattico relativo a particolari argomenti.
Modalità di verifica apprendimento
E'prevista una prova finale scritta che verterà sull'intero programma. Tale prova avrà come obiettivo la verifica delle capacità dello studente di risolvere problemi di chimica e di esporre in forma scritta le sueconoscenze in ambito chimico. A scelta dello studente sarà possibile sostenere, in aggiunta alla prova scritta, un eventuale esame orale.
Programma del corso
- Struttura atomica della materia. Atomi, ioni e molecole: il modello atomico della materia; le particelle subatomiche; peso atomico, peso molecolare, isotopi, mole.
-Struttura elettronica dell'atomo. 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; la funzione d'onda in coordinate polari, significato fisico della funzione d'onda. orbitali s, p, d, f; 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).
-Sistema periodico. Tavola periodica degli elementi; grandezze periodiche: energia di ionizzazione, affinità elettronica, raggio atomico.
-Legame chimico. Introduzione al legame chimico. Il legame covalente; ibridazione e geometria delle molecole; teoria VSEPR, espansione dell'ottetto; risonanza; carica formale. Formule di struttura; Elettronegatività; legami covalenti puri e polari; momento di dipolo; molecole polari e apolari; il legame ionico. Caratteristiche generali dei metalli. Il legame nei metalli secondo la teoria del mare di elettroni e la teoria delle bande. Semiconduttori intrinseci ed estrinseci. Modello a legame covalente e modello a bande di energia.
-Forze intermolecolari e stato solido. Il legame a ponte di idrogeno. Forze intermolecolari e stati di aggregazione della materia. Tipi di solidi: metallici, ionici, covalenti e molecolari. Proprietà principali dei differenti tipi di solidi. Lo stato solido: solidi amorfi e solidi cristallini. Reticoli cristallini e celle elementari (cenni).
-Stato gassoso. equazione di stato dei gas perfetti; equazione di stato di van der Waals.
-Equilibri tra fasi. Diagramma di stato.
-Elementi di termodinamica chimica. Lavoro e calore. Primo principio. Termochimica (entalpia di reazione, legge di Hess).
-Equilibrio chimico. Legge di azione di massa. Principio di Le Chatelier. Criterio di spontaneità di una trasformazione.
-Le reazioni chimiche. Reazioni in soluzione (molarità e pH). Le reazioni di ossido-riduzione e combustione. Il numero di ossidazione. Bilanciamento di una reazione di ossido-riduzione.
-Elettrochimica. Le pile; l'equazione di Nernst; spontaneità e spostamento delle reazioni redox; reazioni di ossido-riduzione dell'acqua; elettrolisi di sali fusi ed in soluzione acquosa; leggi di Faraday. Il fenomeno della corrosione. Strategie per la protezione dalla corrosione.
-Cinetica chimica. Velocità delle reazioni chimiche; ordine di reazione e meccanismi di reazione; energia di attivazione; catalisi.