Chimica generale e inorganica

Introduzione al corso. Nozioni propedeutiche Materia e stati della materia. Classificazione della materia (elementi, composti e miscele).
Proprietà della materia. Introduzione alla teoria atomica moderna. Simboli chimici, numero atomico e numero di massa. Isotopi. Masse atomiche, mole e massa molare.
Introduzione alla tavola periodica Composti puri: molecole e composti ionici.
Formula minima, formula molecolare e formula di struttura. Reazioni chimiche ed equazioni chimiche. Bilanciamento di reazioni. Calcoli stechiometrici: resa teorica e resa percentuale, reagente limitante e reagente in eccesso.
Soluzioni. Elettroliti forti, deboli e non elettroliti. Numeri di ossidazione. Reazioni di ossidoriduzione.
Natura ondulatoria della luce. Radiazione elettromagnetica. Quantizzazione dell'energia. Problema del corpo nero ed effetto fotoelettrico. Spettri di emissione a righe. Modello atomico di Bohr. Meccanica quantistica. Principio di indeterminazione di Heisenberg. Equazione di Schrödinger, funzioni d'onda e densità di probabilità. Numeri quantici e orbitali atomici. Effetto schermo ed energie degli orbitali. Diagrammi degli orbitali. Configurazioni elettroniche degli atomi. Principio di esclusione di Pauli e regola di Hund. Proprietà periodiche: dimensioni atomiche e degli ioni, energia di ionizzazione, affinità elettronica. Elettronegatività.
Legame covalente e legame ionico. Formule di struttura di Lewis. Legami multipli.
Teoria VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion). Geometrie dell'intorno elettronico e geometrie molecolari. Doppietti di non legame, legami singoli e legami multipli: effetto sulla geometria molecolare. Polarità del legame e polarità delle molecole. Correlazione tra geometria e polarità delle molecole.
Teoria del legame di valenza. Orbitali ibridi e geometria dell' intorno elettronico. Legami sigma e pi-greco (legami singoli e doppi legami). Isomeri. Isomeria cis-trans.
Diamagnetismo e paramagnetismo. Teoria degli orbitali molecolari. Orbitali di legame e di antilegame (di tipo sigma e pi-greco). Ordine di legame. Energie orbitaliche per molecole biatomiche. Orbitali di non legame. Risonanza.
I Gas a livello molecolare - gas ideali. Pressione (e sue unità di misura. Leggi dei gas (ideali): Boyle (V∝1/P) , Charles (V∝T), Gay-Lussac (P∝T) e Avogadro (P∝T). Equazione di stato dei gas ideali. Miscele di gas, pressioni parziali e volumi parziali.
Le forze intermolecolari. Interazioni ione-dipolo, dipolo dipolo, di London (di dispersione). Il legame a idrogeno. Alcune proprietà dei liquidi: la tensione superficiale, la viscosità e l'azione capillare.
Funzioni di stato. Entalpia, entalpia standard di formazione, entalpia di reazione.
Lo stato solido. Solidi cristallini. Solidi ionici, metallici, molecolari e covalenti. Passaggi di stato e diagrammi di fase.
Soluzioni insature, sature e sovrassature. Solubilità. Effetto di temperatura e pressione sulla solubilità dei gas. Proprietà colligative.
Introduzione all' equilibrio chimico. Costanti di equilibrio. Principio di Le Chatelier.
Acidi e basi. Teoria di Arrhenius e suoi limiti. Teoria di Broensted-Lowry. Prodotto ionico dell'acqua. Coppie coniugate acido-base. Forza degli acidi e delle basi. Acidi poliprotici. Scala del pH e calcolo del pH. Relazione tra Kw, Ka
Solubilità e prodotto di solubilità. Reazioni di precipitazione. Ioni complessi. Leganti ionici, neutri, monodentati e polidentati. Equilibri di formazione dei complessi (ed effetto sulla solubilità). Altre reazioni in soluzione: reazioni che sviluppano gas (ed effetto sulla solubilità)
Entropia, energia libera di Gibbs. Spontaneità delle reazioni chimiche.
Elementi di cinetica chimica. Velocità di reazione media e istantanea. Leggi cinetiche e costanti cinetiche. Equazioni cinetiche integrate e tempo di dimezzamento (cinetiche di primo ordine). Teoria delle collisioni. Energia di attivazione. Catalizzatori. Aspetti cinetici e termodinamici e spontaneità delle reazioni.
Celle voltaiche, potenziale di cella. Potenziali standard di riduzione. Spontaneità delle reazioni. Dissoluzione di metalli in acidi e corrosione dei metalli. Energia libera di Gibbs e differenza di potenziale. Dipendenza del potenziale di cella dalle concentrazioni: equazione di Nernst.
Decadimento radioattivo. Tipi di decadimento (alfa, beta-, gamma, beta+, cattura elettronica). Famiglie di decadimento. Cinetica del decadimento radioattivo. Formazione del 14C e importanza per la datazione dei materiali.