Insegnamenti

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Docente
VALENTINA MAMELI (Tit.)
MARCO SANNA ANGOTZI
Periodo
Primo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
 



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[60/76]  BIOTECNOLOGIE [76/10 - Ord. 2018]  Industriale e Ambientale 10 96

Obiettivi

L’insegnamento si propone di trasmettere le conoscenze di base della Chimica Generale ed Inorganica.
LA CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
-degli atomi, delle proprietà degli elementi in funzione della configurazione elettronica e della posizione nella tavola periodica, dei composti ionici e molecolari;
-delle formule chimiche e della nomenclatura degli ossidi, idrossidi, idracidi, acidi, basi, sali, composti molecolari di uso comune e loro struttura, con particolare riferimento alla formazione dei legami chimici intra- e intermolecolari;
-dei diversi stati della materia e relativi passaggi di stato;
-della classificazione delle reazioni e loro bilanciamento;
-delle soluzioni e delle loro proprietà. I principi dell’equilibrio chimico, acidi, basi, sali, soluzioni tampone e pH;
-delle proprietà chimico-fisiche di alcuni elementi e dei loro composti;
-delle norme di sicurezza, uso della vetreria e di piccola strumentazione quale bilance elettroniche e pH-metri;
-delle tecniche di preparazione di soluzioni a titolo noto e della loro analisi qualitativa e quantitativa;
-delle unità di misura, le cifre significative, l’incertezza sperimentale.
CAPACITÀ di APPLICARE CONOSCENZA e COMPRENSIONE
-individuare, nominare e scrivere le formule dei composti inorganici (ossidi, idrossidi, idracidi, acidi, basi, sali, composti molecolari di uso comune);
-ed associare ad essi sia i legami chimici presenti sia il loro stato di aggregazione. Prevedere forma, geometria e polarità delle molecole;
-saper scrivere e descrivere gli aspetti qualitativi e quantitativi per la preparazione di una soluzione a titolo noto e prevederne il pH;
-saper scrivere e descrivere gli aspetti qualitativi e quantitativi (stechiometrici) di una reazione chimica, anche in relazione all’equilibrio chimico omogeneo ed eterogeneo;
-saper portare avanti semplici esperienze in un laboratorio chimico;
-saper presentare i dati sperimentali.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Capacità di interpretare conoscenze e dati sperimentali per inquadrare ogni argomento nel relativo campo di applicazione sapendo quindi individuare il modo opportuno per la sua trattazione o risoluzione. Lo svolgimento degli esercizi pertinenti gli argomenti trattati durante le lezioni frontali offrirà allo studente la possibilità di valutare e verificare le conoscenze acquisite. Lo svolgimento delle esperienze in laboratorio offrirà la possibilità di mettere alla prova le nozioni acquisite relativamente alle diverse tematiche proposte.
ABILITÀ NELLA COMUNICAZIONE
Acquisizione della terminologia e conoscenze chimiche. La condivisione delle attrezzature e degli spazi durante le esperienze in laboratorio svilupperà la capacità degli studenti di lavorare in gruppo. La compilazione di questionari inseriti nelle esperienze di laboratorio e la costruzione di grafici permetterà agli studenti di acquisire dimestichezza con le calcolatrici scientifiche, con i fogli di calcolo elettronici e fornirà competenze riguardo alla presentazione di dati sperimentali che abbiano rigore scientifico.
CAPACITÀ DI APPRENDERE
Ogni argomento verrà trattato prima da un punto di vista teorico, poi verrà sviluppato praticamente attraverso delle esperienze in laboratorio e i risultati ottenuti saranno poi vagliati attraverso test in itinere ed esercizi in laboratorio. Questo approccio dovrebbe sviluppare nello studente la capacità di interconnessione e quindi di apprendimento.

Prerequisiti

Conoscenze della matematica di base (algebra di base, equazioni di I e II grado, potenze, logaritmi, esponenziali, notazione scientifica, cifre significative, grafici, ecc…) e della fisica di base (grandezze e unità di misura del Sistema Internazionale).
È richiesto il superamento del test di accesso al Corso di Laurea in Biotecnologie.

Contenuti

MODULO I (TEORIA, 6 CFU-48 ORE):
• Introduzione alla Chimica e al metodo scientifico. (2 ore)
• La materia: gli stati di aggregazione, elementi e composti, sostanze pure e miscugli. Le trasformazioni fisiche e chimiche. (1 ora)
• Il modello atomico: le particelle subatomiche (elettroni, neutroni, protoni), il numero atomico, la massa atomica, gli isotopi. (2 ore)
• Stechiometria, la mole, calcoli di conversione massa-mole-numero di particelle. (2 ore)
• Configurazione elettronica e principio di Aufbau, principio di esclusione di Pauli, regola di Hund. Configurazione elettronica e proprietà periodiche. (4 ore)
• La tavola periodica: elementi, gruppi, periodi, regioni. Nomenclatura convenzionale e IUPAC. (4 ore)
• Le reazioni chimiche, loro classificazione e bilanciamento. Le soluzioni e le unità di misura della concentrazione. Calcoli stechiometrici. (4 ore)
• Il legame chimico: elettroni di valenza, formule di Lewis, Regola dell’ottetto e sue eccezioni. (3 ore)
• Legame ionico. Legame Covalente. Formule di struttura di Lewis, polarità di legame, elettronegatività, numero di ossidazione. Geometria molecolare. Ibridizzazione orbitalica. (5 ore)
• Le reazioni di ossido-riduzione ed il loro bilanciamento. (3 ore)
• Gli stati della materia: gas, liquidi e solidi. Forze intra- e intermolecolari. Processi esotermici ed endotermici. (5 ore)
• L’equilibrio chimico e la legge di azione di massa. La costante di equilibrio, quoziente di reazione, principio di Le Chatelier. (2 ore)
• Equilibrio acido-base: definizione di acido e di base (Arrhenius, Bronsted-Lowry, Lewis), forza, reattività. Equilibrio di autoionizzazione dell'acqua, pH e pOH. Calcoli stechiometrici. (6 ore)
• Equilibri di idrolisi dei sali e soluzioni tampone. Calcoli stechiometrici. (3 ore)
• Equilibri di solubilità: la Kps. Previsione della precipitazione di un sale ed effetto dello ione in comune. Calcoli stechiometrici. (2 ore)
MODULO II (LABORATORIO, 4 CFU-48 ORE):
• Introduzione al laboratorio. Norme e dotazioni di sicurezza. (1 ora)
Esperienza. Attrezzatura e vetreria per laboratorio: uso, pulizia e manutenzione; misure di volume (vetreria graduata e tarata, prelievo, portata a volume); misure di massa (tipi di bilance, tara); agitatori magnetici.; tecniche di separazione e purificazione, decantazione, filtrazione per gravità, (3 ore)
• Unità di misura e conversioni (S.I.) e trattamento dei dati. Cifre significative, incertezza sperimentale, errore. (1 ora)
• Soluzioni, Solubilità. Unità di misura delle concentrazioni. Solubilità e miscibilità, fattori che influenzano la solubilità. (1 ora)
Esperienza: Preparazione di soluzioni di diversi sali, acidi e basi, per pesata e per diluizione e determinazione della solubilità di un sale. (8 ore)
• Reattività chimica. Esperienza: (i) Reazioni di metatesi che coinvolgono diversi metalli (alluminio, zinco, piombo, ferro, rame). (8 ore), (ii) reazioni di decomposizione, (iii) reazioni con formazione di gas, (iv) reazioni redox (2 ore).
• Esperienza: preparazione di diverse soluzioni di sali e previsione del pH, preparazione di una soluzione tampone e verifica dell’effetto tamponante. (8 ore)
• Analisi volumetrica. Principi generali, standard primari e secondari, titolazioni acido-base e per precipitazione. Curve di titolazione. Le curve di titolazione acido forte-base forte e acido debole-base forte. (2 ore)
• Esperienze: (i) Titolazione di un acido forte con una base forte con indicatore di pH e con pHmetro. (4 ore) (ii)Titolazione dell’aceto. (3 ore) (iii) Titolazione per precipitazione per la determinazione dei cloruri nell’acqua. (3 ore)
• Cristallizzazione. Esperienza: Cristallizzazione di un composto inorganico (2 ore)
• Saggi alla fiamma per il riconoscimento di alcuni metalli (2 ore)

Metodi Didattici

Il corso si svolge nel primo semestre del primo anno del Corso di Laurea in Biotecnologie (indirizzo Industriali e Ambientali) e ha una durata di circa 13 settimane (6-7 ore di lezione settimanali in 2 giorni differenti). Il corso è articolato in lezioni frontali (50 ore), esercitazioni di stechiometria (10 ore), tre compiti parziali (6 ore) e 6-7 esperienze di laboratorio (30 ore).
Le lezioni in aula sono comprensive di esercitazioni e test di verifica e sono accompagnate da attività di tutorato da parte di un tutor selezionato.
Ai fini del contenimento della pandemia Covid-19, per soddisfare esigenze didattiche specifiche, è prevista la possibilità di lezioni in diretta streaming o registrazioni delle stesse disponibili on-line. Inoltre, le esercitazioni potranno essere svolte mediante forme di interazione a distanza con i supporti informatici disponibili.
Sulla base delle condizioni di contesto legate alla pandemia Covid-19, l’attività laboratoriale potrà essere svolta attraverso turnazioni e/o attività sostitutive on-line.

Verifica dell'apprendimento

La valutazione dello studente prevede una prova scritta, in cui vengono proposti circa 10 esercizi relativi al programma svolto durante le lezioni frontali e esercitazioni, e una prova orale.
Il punteggio della prova d'esame è attribuito mediante un voto in trentesimi. Sul voto finale fattori quali la partecipazione dello studente alle lezioni, alle esercitazioni e al lavoro individuale all’interno del gruppo di lavoro in laboratorio e le relazioni di laboratorio verranno considerati. Gli studenti che ottengano nella prova scritta un voto >27/30 dovranno sostenere anche la prova orale. Gli studenti che ottengano un voto ≤27/30 possono comunque sostenere la prova orale per migliorare la valutazione complessiva.
In base al contesto legato alla pandemia Covid-19, le modalità di verifica previste in forma scritta potranno essere svolte a distanza mediante ausili informatici (Moodle e Microsoft Teams) e, se necessario, associate ad un colloquio orale aggiuntivo.
Nella valutazione la determinazione del voto finale tiene conto dei seguenti elementi:
1. la correttezza della procedura individuata per la soluzione del quesito;
2. la chiarezza nella presentazione della soluzione;
3. la logica seguita nella risoluzione;
4. l'adeguatezza della soluzione in relazione alle competenze che lo studente si presuppone abbia acquisito alla fine del corso;
5. l'impiego di un adeguato linguaggio.
Il soddisfacimento degli aspetti n. 1 e 2 è condizione necessaria per il raggiungimento di una valutazione pari a 18/30. I voti fino al 27/30 verranno attribuiti se verranno soddisfatti i primi 4 aspetti. I voti superiori a 27/30 verranno attribuiti agli studenti le cui prove soddisfino tutti i 5 aspetti.
In dettaglio:
30/30 cum laude. Lo svolgimento della prova scritta è corretto. Sono stati descritti chiaramente tutti i passaggi. Sono stati applicati metodi rigorosi per la risoluzione degli esercizi. Lo studente ha partecipato attivamente alle attività laboratoriali dimostrando eccellenti capacità pratiche e critiche. L’esposizione orale è risultata eccellente. Le competenze, l’autonomia di giudizio, le abilità comunicative e la capacità di apprendimento sono eccellenti.
28-30/30 Lo svolgimento della prova scritta è corretto. Sono stati descritti chiaramente tutti i passaggi. Sono stati applicati metodi rigorosi di soluzione. L’esposizione orale è risultata ottima. Lo studente ha partecipato alle attività laboratoriali dimostrando ottime capacità pratiche. Le competenze, l’autonomia di giudizio, le abilità comunicative e la capacità di apprendimento sono ottime.
25-27/30 Lo svolgimento della prova scritta risulta corretto con qualche imprecisione su qualche esercizio. Lo studente ha partecipato alle attività laboratoriali dimostrando buone capacità pratiche. Le competenze, l’autonomia di giudizio, le abilità comunicative e la capacità di apprendimento sono buone anche se non particolarmente ricche di dettagli.
22-24/30 Lo svolgimento della prova scritta è affetto da alcuni errori, spesso di distrazione, e talvolta gli esercizi ed i temi non risultano completi anche se comunque correttamente impostati. Lo studente ha dimostrato di saper lavorare in gruppo e di poter svolgere semplici esperimenti in laboratorio. Le competenze, l’autonomia di giudizio, le abilità comunicative e la capacità di apprendimento sono adeguate.
18-21/30. Lo svolgimento della prova scritta è affetto da diversi errori, spesso di distrazione, e talvolta gli esercizi ed i temi non risultano completi, anche se comunque correttamente impostati. Lo studente ha dimostrato di sapere lavorare in gruppo e di poter svolgere semplici esperimenti in laboratorio. Le competenze, l’autonomia di giudizio, le abilità comunicative e la capacità di apprendimento sono nel loro complesso appena sufficienti.

Testi

Modulo I:
Suggerito:
- Kotz, Treichel, Townsend, “CHIMICA”, EdiSES (terza/quarta/quinta/sesta edizione)
Altri testi
-Atkins, Jones, "PRINCIPI DI CHIMICA", Zanichelli
- Moore, Stanitski, Wood, Kotz, Joesten, “CHIMICA”, Zanichelli
Modulo II
A) Dispense varie
B) D. C. Harris, “ELEMENTI DI CHIMICA ANALITICA”, Zanichelli.

Altre Informazioni

Tutte le slide del corso, gli esercizi, alcuni dei quali svolti, sono reperibili presso il sito del Consorzio Uno (https://consorziouno.it/materiale-didattico/) e sul sito dedicato al corso sulla piattaforma Moodle (https://elearning.unica.it/course/view.php?id=496).

Questionario e social

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