Il corso descrive inizialmente le leggi generali della chimica applicate alla materia nei suoi diversi stati di aggregazione ed il funzionamento degli equilibri chimici. Successivamente fornisce nozioni di organica, di biochimica, di scienza dei polimeri e descrive alcuni biomateriali, con lo scopo di dare all'ingegnere biomedico una base di conoscenza dei materiali che saranno oggetto od applicazione del suo futuro lavoro.
Silvestroni: Fondamenti di chimica.
Bertini Luchinat Mani: Chimica
Obiettivi Formativi
Rendere lo studente edotto sui principi di base della chimica, della struttura della materia nei diversi stati di aggregazione e degli equilibri, in particolare in soluzione.
Prerequisiti
Non sono richiesti
Metodi Didattici
Lezioni frontali con uso di slide e svolgimento collettivo e guidato di esercizi.
Altre Informazioni
Il corso non prevede prove in itinere, ma vengono garantiti almeno 7 appelli l'anno.
Modalità di verifica apprendimento
Esame scritto al termine del corso.
Programma del corso
La materia e la sua struttura. Teoria atomica. Struttura dell'atomo. Nucleoni ed elettroni. Gli isotopi. Massa dei nucleoni e degli elettroni. Difetto di massa. Radiazioni alfa, beta e gamma. Grandezze microscopiche e grandezze macroscopiche. La mole. Peso atomico. Le molecole. Peso molecolare. La tavola periodica. Struttura elettronica degli atomi. Energie di ionizzazione. Affinità elettronica. Elettronegatività. Il legame chimico. Il legame covalente. Legami sigma e pi-greco. Molecole poliatomiche. Il modello della repulsione delle coppie elettroniche. Significato delle formule chimiche. Relazioni struttura-proprietà. Polarità dei legami. Il legame chimico e gli stati di aggregazione. La materia allo stato gassoso. L'equazione di stato dei gas perfetti. Legge delle pressioni parziali. Legge di Graham. Solidi amorfi e cristallini. Il legame ionico. Solidi molecolari. Forze di van der Waals. Interazioni dipolo-dipolo. I metalli e le loro principali caratteristiche. Lo stato liquido. Fusione, evaporazione e sublimazione. Tensione di vapore. Soluzioni e legge di Raoult. Proprietà colligative. I principi della termodinamica. Le reazioni chimiche. Conservazione della massa e dell'energia nelle reazioni chimiche. Calore di reazione. Entalpia di reazione. Entalpia standard di formazione. Entropia, energia libera e trasformazioni spontanee. Calore, energia e moti molecolari. Entropia e disordine. Criteri per valutare le variazioni di entropia in una trasformazione. Energia libera e spontaneità delle trasformazioni. Energia libera standard di formazione. L'equilibrio chimico. Reazioni spontanee. Equilibrio e costante d'equilibrio. Equilibrio e velocità di reazione. Legge dell'azione di massa. Fattori che influenzano l'equilibrio. Il principio di Le Chatelier: effetto delle variazioni delle quantità di materia, della pressione, della temperatura. Velocità e meccanismi delle reazioni chimiche. Velocità di reazione. Ordine delle velocità di reazione. Energia di attivazione e diagramma di Arrhenius. Catalisi e catalizzatori. Equilibri in soluzione acquosa. Ionizzazione dell'acqua e scala del pH. Acidi forti e acidi deboli. Basi forti e basi deboli. Solubilità ed equilibri coinvolgenti sali poco solubili. Equilibri di ossido¬riduzione. Potenziali di elettrodo. Equazione di Nernst. Elettrochimica. Elettrolisi. Processi elettrolitici industriali. Elettrolisi dell'acqua. Cenni di chimica organica: principali classi delle molecole organiche e loro reattività funzionale. Polimeri. Cenni di biochimica. Compatibilità di materiali inorganici ed organici con l’ambiente biologico. Biomateriali.