Chimica generale e inorganica

Aspetti qualitativi e quantitativi della chimica (7 ore)
Introduzione al corso.
Cenni di storia della chimica: dall'alchimia ad oggi. Miscele e composti. Teoria atomica di Dalton e leggi delle combinazioni chimiche. Sistematizzazione delle proprietà atomiche: la tavola periodica di Mendeleev.
Nucleosintesi degli atomi leggeri e cenni di nucleosintesi degli atomi pesanti. Atomi, elementi chimici ed isotopi: numero e peso atomico. La moderna tavola periodica.
Molecole, composti e formule molecolari. Massa molecolare, peso molecolare, peso formula. Numero di Avogadro e concetto di mole.
Nomenclatura dei composti. Metalli, non metalli e metalloidi. Ossidi. Acidi e basi. Sali. Composti ionici e composti molecolari.

Struttura della materia (14 ore)
Struttura dell'atomo. Le particelle subatomiche. La radiazione elettromagnetica e lo spettro atomico. Atomo di Bohr. Descrizione quantomeccanica dell'atomo e funzioni d'onda.
Configurazione dell'atomo. Numeri quantici e orbitali. Principio di Pauli e regola di Hund. Conformazione elettronica degli elementi e tavola periodica. Proprieta' periodiche: grandezza degli atomi e degli ioni, energia di ionizzazione e affinità elettronica.
Legame chimico e struttura molecolare. Distribuzione degli elettroni. Legame ionico, covalente e metallico. Simboli e struttura di Lewis. Regola dell'ottetto. Risonanza. Elettronegatività. Momento dipolare e polarità delle molecole. Forma delle molecole (teoria VSEPR). Teoria del legame di valenza. Orbitali ibridi. Legami e legami multipli. Alcune strutture di molecole inorganiche e organiche (amminoacidi, basi azotate). Teoria degli orbitali molecolari. Forze intermolecolari deboli. Legame idrogeno.

Stechiometria (9 ore)
Unità di misura. Analisi dimensionale.
Varianza, deviazione standard ed errore standard. Errori nelle misure e cifre significative.
Formule ed unità chimiche. Moli, peso atomico e peso molecolare. Composizione percentuale e analisi elementare. Peso equivalente e valenza.
Reazioni chimiche: stechiometria e bilanciamento delle relative equazioni. Resa delle reazioni e agente limitante. Reazioni in soluzione acquosa. Reazione in fase gassosa. Equazioni ioniche nette. Espressioni di concentrazione. Diluizione.
Numeri di ossidazione. Reazione di ossidoriduzione (redox) e bilanciamento delle equazioni relative. Pesi equivalenti e normalità.

Stati di aggregazione della materia (6 ore)
Proprietà dei gas. Leggi dei gas ideali. Equazioni di stato dei gas ideali. Miscele di gas e pressioni parziali. Teoria cinetica dei gas. Effusione e diffusione. Gas non ideali ed equazione di van der Waals.
Proprietà dei liquidi. Diffusione dei gas in soluzione. Transizione di stato ed equilibri di fase. Tensione di vapore. Tensione superficiale. Viscosità. Descrizione qualitativa dei diagrammi di stato dell'acqua e dell'anidride carbonica. Proprietà dell'acqua.
Tipi di soluzione, processo di dissoluzione e tipologie di solventi di uso più comune. Unità di concentrazione e principi di solubilità. Legge di Raoult. Proprietà colligative. Osmosi. Colloidi e dispersioni colloidali.
Solidi. Solidi ionici, covalenti, molecolari e metallici. Reticoli cristallini. Cenni di diffrattometria di raggi X.

Controllo delle reazioni chimiche (12 ore)
Energia e sue unità di misura. Prima legge della termodinamica. Energia interna. Concetti generali di Termochimica ed energia nelle reazioni chimiche. Entalpia e calori di reazione: Legge di Hess. Calore specifico e capacita' termica. Calorimetria.
Termodinamica chimica. Seconda legge della termodinamica. Energia libera di Gibbs e criteri di spontaneità. Potenziale chimico. Descrizione termodinamica delle transizioni di fase.
Equilibrio chimico. Legge d'azione di massa. Costante di equilibrio. Quoziente di reazione. Principio di Le Chatelier.
Cinetica chimica. Velocità di una reazione chimica. Meccanismo di reazione. Energia di attivazione. Catalisi.

Chimica delle soluzioni acquose (6 ore)
Chimica degli acidi e delle basi. Prodotto ionico dell'acqua, pH, pOH e pKw. Elettroliti forti e deboli. Acidi e basi secondo Arrhenius e Brönsted-Lowry. Coppie coniugate di acido-base. Forza degli acidi e basi. Soluzioni acquose di acidi e basi forti e deboli. Grado di ionizzazione. Acidi poliprotici. Effetto ione a comune. Acidi e basi secondo Lewis. Legami covalenti dativi e ioni complessi. Reazioni tra acidi e basi. Idrolisi di sali. Soluzioni tampone. Titolazioni acido-base. Stechiometria nelle titolazioni. Indicatori acido-base. Calcolo del pH in soluzioni contenenti acidi, basi e Sali. Diagrammi di neutralizzazione.
Sali poco solubili e prodotto di solubilità. Reazioni di precipitazione. Solubilità e Kps. Solubilità e ione a comune. Influenza del pH sulla solubilità. Precipitazioni selettive. Solubilità e ioni complessi. Equilibri simultanei. Titolazioni redox.

Cenni di chimica bioinorganica (2 ore)
Amminoacidi naturali, pKa e punto isoelettrico. Metalli di transizione e chimica di coordinazione nei sistemi proteici: rame e zinco. Trasporto di ossigeno. Ossidoriduzioni di interesse biologico.

Elettrochimica (8 ore)
Celle elettrochimiche e celle elettrolitiche. Potenziali standard di riduzione. Forza elettromotrice di una pila. Energia libera e f.e.m. Celle voltaiche in condizione non standard: equazione di Nernst. F.e.m. e costante di equilibrio. Pile a concentrazione. Determinazioni potenziometriche del Kps e del pH. Elettrodi indicatori e di riferimento. Piaccametro. Elettrolisi e sue leggi. Elettrolisi di sali fusi e di soluzioni acquose. Elettrolisi dell'acqua. Batterie comuni e accumulatori. Corrosione dei metalli.