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FONDAMENTI CHIMICI DELLE TECNOLOGIE
REGGIO DI CALABRIA
Dati Generali
Periodo di attività
Syllabus
Obiettivi Formativi
Il corso di Chimica ha l'obiettivo di fornire allo studente le principali nozioni teoriche per la comprensione dei processi chimici a livello industriale. Il corso comprende anche esercitazioni in aula, durante le quali saranno svolti esercizi pratici inerenti agli argomenti trattati. Lo studente verrà gradualmente indirizzato ad acquisire il linguaggio chimico di base, le nozioni fondamentali della struttura della materia e delle trasformazioni chimiche. Al termine del corso, lo studente avrà inoltre acquisito gli elementi di base per la comprensione processi chimici industriali.
Prerequisiti
Nessuno
Metodi didattici
Lezioni frontali, Esercitazioni in aula
Verifica Apprendimento
La prova d'esame consiste in una verifica scritta finale ed in una prova orale alla quale si accede in caso di superamento della verifica scritta. La verifica scritta prevede la risoluzione di 5 esercizi di stechiometria. Il livello di soglia per il superamento della prova scritta consiste nello svolgimento di 3 esercizi su 5. Il superamento di eventuali prove scritte in itinere esonera lo Studente dalla verifica scritta finale.
Il superamento della prova scritta dà diritto a sostenere l'esame orale negli appelli della medesima sessione.
I possibili argomenti su cui verterà l'esame scritto sono:
1. Bilanciamento reazione redox con determinazione della nomenclatura delle specie chimiche coinvolte (6 pt)
2. Risoluzione di un problema di stechiometria avente per oggetto l’argomento delle reazioni ponderali con particolare riferimento ai reagenti limitanti ed in eccesso (6 pt)
3. Risoluzione di un problema Legge di Hess (6 pt)
4. Risoluzione di un problema di stechiometria avente per oggetto l’argomento del calcolo del pH (acidi/basi forti, deboli e in miscela) o della precipitazione di un sale (6 pt)
5. Risoluzione di un problema di stechiometria avente per oggetto l’argomento delle pile o dell’elettrolisi (6 pt)
Nella prova scritta si valutano le capacità critiche raggiunte dallo Studente nell'inquadrare le tematiche oggetto del Corso ed il rigore metodologico delle risoluzioni proposte in risposta ai problemi di stechiometria chimica. Tale prova ha la durata massima di due ore e lo Studente può fare uso della tavola periodica oltre che della calcolatrice non programmabile. La prova orale consiste in un colloquio sugli argomenti del programma del corso e si valuta la capacità dello studente di comunicare le nozioni acquisite attraverso un linguaggio scientifico adeguato, nonché la capacità di esposizione dei contenuti teorici che stanno alla base delle varie tipologie di esercizi presenti nella prova scritta.
Il voto finale sarà attribuito secondo il seguente criterio di valutazione:
30 - 30 e lode: conoscenza completa, approfondita e critica degli argomenti, ottima proprietà di linguaggio, completa ed originale capacità interpretativa, piena capacità di applicare autonomamente le conoscenze degli argomenti trattati durante il corso;
26 - 29: conoscenza completa e approfondita degli argomenti, piena proprietà di linguaggio, completa ed efficace capacità interpretativa, in grado di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
24 - 25: conoscenza degli argomenti con un buon grado di apprendimento, buona proprietà di linguaggio, corretta e sicura capacità interpretativa, capacità di applicare in modo corretto la maggior parte delle conoscenze degli argomenti trattati durante il corso;
21 - 23: conoscenza adeguata degli argomenti, ma mancata padronanza degli stessi, soddisfacente proprietà di linguaggio, corretta capacità interpretativa, limitata capacità di applicare autonomamente le conoscenze degli argomenti trattati durante il corso;
18 - 20: conoscenza di base degli argomenti principali, conoscenza di base del linguaggio scientifico, capacità interpretativa sufficiente, capacità di applicare le conoscenze basilari acquisite;
Insufficiente: Importanti carenze nella conoscenza e nella comprensione degli argomenti trattati durante il corso.
Testi
La chimica di base con esercizi (Nobile, Mastrorilli - Zanichelli)
Chimica: materia, tecnologia, ambiente (Bertini, Luchinat, Mani - Casa Editrice Ambrosiana)
Contenuti
STRUTTURA ATOMICA: Modello di Thomson; modello di Rutherford; spettri atomici; la teoria quantistica; teoria di Bohr; principio di Pauli; il principio di indeterminazione; dualismo onda-particella; la meccanica ondulatoria; l'equazione di Schroedinger; numeri quantici e livelli energetici; costruzione ideale degli atomi.
SISTEMA PERIODICO - NOMENCLATURA DEI COMPOSTI CHIMICI – REAZIONI CHIMICHE: Raggio atomico, potenziali di ionizzazione, elettronegatività, affinità elettronica, carattere metallico. Formule brute e di struttura; reazioni chimiche e calcoli stechiometrici, reazioni redox, dismutazione.
LEGAME CHIMICO: Teoria del legame di valenza; legame omopolare, covalente, ionico, metallico; angoli di legame; ibridazione; teoria VSEPR; risonanza; legami intermolecolari; teoria dell’Orbitale Molecolare.
STATO GASSOSO: Gas ideale; leggi di Boyle, Gay Lussac, Charles, Avogadro; equazioni di stato dei gas ed esercitazioni numeriche; legge di Avogadro; pressioni parziali; legge di Dalton; equazione di Van der Waals; stato critico dei gas reali; diagramma di Andrews.
TERMODINAMICA CHIMICA: Concetti generali di termodinamica; energia interna; I° principio della Termodinamica; entalpia; legge di Hess; entropia e II° principio della Termodinamica; III° principio della Termodinamica; energia libera e processi spontanei.
STATI CONDENSATI E PASSAGGI DI STATO: Stato solido; solidi covalenti, ionici, molecolari, metallici; difetti reticolari: di punto, di linea e di superficie; stato liquido; pressione di vapore; temperatura di ebollizione e solidificazione. Passaggi di stato; fusione, evaporazione, sublimazione; equazione di Clausius-Clapeyron; varianza e regola delle fasi; diagrammi di stato; sistemi ad un componente: acqua, zolfo, anidride carbonica.
STATO DI SOLUZIONE: Tipi di soluzione; solubilità di una specie; concentrazione e modo di esprimerla; interazioni soluto-solvente; soluzioni ideali e non ideali; legge di Raoult: relazioni tra la composizione di una miscela di due liquidi e quella del suo vapore; sistemi con azeotropo di massimo e di minimo; soluzioni diluite di soluti non volatili; proprietà colligative; crioscopia; ebullioscopia; pressione osmotica; dissociazione elettrolitica; elettroliti forti e deboli; grado di dissociazione; coefficiente di Van't Hoff.
EQUILIBRIO CHIMICO: Legge dell'azione chimica delle masse; principio di Le Chatelier; relazioni tra le costanti di equilibrio; equilibri omogenei ed eterogenei; equilibri gassosi; influenza di pressione, temperatura e concentrazione sulle condizioni di equilibrio; energia libera e costante di equilibrio. EQUILIBRIO IN SOLUZIONE ACQUOSA: Acidi e basi; teorie di Arrhenius, Bronsted e Lewis; prodotto ionico dell'acqua; definizione di pH; calcolo del pH di soluzioni di acidi e basi forti; calcolo del pH di soluzioni di acidi e basi deboli; idrolisi salina; soluzioni tampone; prodotto di solubilità ed effetto dello ione in comune.
CINETICA CHIMICA: Velocità di reazione; molecolarità e ordine di reazione; influenza della temperatura; energia di attivazione; catalisi omogenea ed eterogenea
ELETTROCHIMICA: Pile galvaniche; potenziale standard e sua misura; serie elettrochimica degli elementi; equazione di Nernst; pile a concentrazione; elettrolisi; tensione di decomposizione; leggi di Faraday; elettrolisi di sali fusi; elettrolisi di NaCl in soluzione acquosa; elettrolisi dell'acqua; cenni sulla corrosione
PROCESSI CHIMICI INDUSTRIALI: Produzione Ammoniaca, Acido Solforico, Alluminio, Soda Solvay.
Altre informazioni
Il materiale didattico proiettato a lezione verrà messo a disposizione dello studente in formato elettronico tramite la piattaforma VIRTUALE.
Il materiale didattico fornito agli studenti, anche se integrato dagli appunti presi a lezione, non è sostitutivo dei testi di riferimento ma costituisce una guida per la selezione e la comprensione degli argomenti da trattare.