UniCa Chimica Didattica Insegnamenti

Insegnamenti

Seleziona l'Anno Accademico:     2017/2018 2018/2019 2019/2020 2020/2021 2021/2022 2022/2023
Docente
VITO LIPPOLIS (Tit.)
CLAUDIA CALTAGIRONE
Periodo
Primo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
 



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[60/58]  CHIMICA [58/00 - Ord. 2017]  PERCORSO COMUNE 13 124

Obiettivi

Conoscenze e capacità di comprensione:
Il modulo di Chimica Generale si propone di fornire le conoscenze sulle basi atomiche della chimica per la costruzione della tavola periodica degli elementi e per una predizione ragionevole sul come e perché gli atomi reagiscono; sul legame chimico e sua correlazione con le proprietà della materia; sulla spontaneità o equilibrio delle reazioni chimiche (reazioni di combustione, acido/base, precipitazione, red-ox ); e sugli aspetti cinetici delle reazioni chimiche.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione (competenze):
Lo studente dovrà essere in grado di fare previsioni sulla reattività di un elemento in base alla sua posizione nella tavola periodica; di saper scrivere una formula di struttura di Lewis; di classificare i composti sulla base del legame chimico e proprietà; di scrivere e leggere una reazione chimica nei suoi aspetti quantitativi; di saper discutere un equilibrio chimico ed i fattori che lo influenzano con particolare attenzione per gli equilibri acido/base e di precipitazione; di saper definire una specie ossidante e riducente; di saper definire una pila e di saper utilizzare la scala dei potenziali standard; di saper discutere l’ elettrolisi e di capire gli aspetti termodinamici e cinetici delle reazioni chimiche.
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.
Abilità comunicative:
capacità di comunicare le conoscenze e le competenze acquisite con un linguaggio formale ed appropriato prevalentemente nella forma scritta, capacità che deve anche estendersi ai campi interdisciplinari della Chimica e della Biologia.
Capacità di apprendimento:
necessaria per intraprendere con sufficiente grado di autonomia studi successivi in particolare nella chimica analitica e nella chimica organica.
Comportamenti:
Ci si aspetta che gli studenti partecipino attivamente ed assiduamente alle lezioni verificando il loro apprendimento attraverso gli esercizi e le esercitazioni in classe.
Il modulo di Laboratorio di Chimica Generale si propone:
1) di fornire allo studente le basi di stechiometria che gli permettano di impostare e prevedere l’evoluzione di una reazione chimica;
2) di far verificare empiricamente i concetti teorici appresi dallo studente nel corso di Chimica Generale ed a stimolare il suo senso critico rispetto ai risultati ottenuti;
3) di educare lo studente al corretto comportamento in un laboratorio chimico.
Capacità:
Lo studente sarà in grado di:
1) Scrivere e bilanciare una reazione chimica (di metatesi, acido-base, redox, di precipitazione) e su di essa effettuare i calcoli stechiometrici che permettano di determinare le quantità relative dei reagenti e prodotti;
2) Valutare l’effetto di variazione delle condizioni sperimentali sull’equilibrio chimico;
3) Determinare empiricamente l’acidità di una soluzione, la solubilità di un sale, il potenziale di una cella galvanica, l’entalpia di formazione di una sostanza nonché di prevedere e verificare l’andamento di reazioni acido-base, di idrolisi, redox e di precipitazione.
Comportamenti:
Lo studente dovrà acquisire:
1) dimestichezza e manualità rispetto alle strumentazioni, attrezzature, prodotti chimici e vetreria presenti in un laboratorio chimico;
2) autonomia intellettuale e pratica nel preparare e condurre l’esperimento chimico;
3) capacità di lavorare costruttivamente in gruppo.

Prerequisiti

E’ indispensabile essere in possesso delle nozioni di fisica e matematica acquisite nella scuola superiore come l’algebra delle frazioni, dei logaritmi e delle potenze, le equazioni di 1° e 2° grado e la rappresentazione grafica di funzioni semplici nel piano cartesiano.

Contenuti

Struttura atomica (Cenni di sviluppo storico dei modelli atomici e Orbitali atomici). Configurazioni elettroniche. Principio di Auf bau.
Tavola Periodica e Proprietà periodiche.
Legame Chimico e molecole, i concetti di legame ionico e covalente, Teoria di Lewis e VSEPR. Momento Dipolare, Carica Formale, Numero di ossidazione. Cenni sulla teoria del Legame di Valenza e dell’ Orbitale Molecolare. Le reazioni chimiche e le informazioni quantitative sulle reazioni chimiche. Stato Solido. Legame Metallico; Legame Ionico; Legame di Idrogeno; Forze di van der Waals.
Correlazione Struttura-Proprietà.
Bilancio energetico delle reazioni. Energia Interna ed Entalpia. Legge ed equazione di Hess.
Entropia ed Energia Libera. Spontaneità ed Equilibrio.
Equilibrio Chimico. Legge di azione di massa. Reazioni in fase omogenea ed eterogenea.
Elementi di cinetica chimica.
Reazioni in soluzione: proprietà del solvente. Acidi e basi, varie definizioni. Acidi e basi deboli; acidi e basi forti, effetto livellante dell’acqua. Anioni basici, cationi acidi. Soluzioni tampone.
Solubilità e reazioni di precipitazione. Prodotto di solubilità.
Elettrochimica, Reazioni redox, specie ossidanti e specie riducenti.
Pile, Elettrolisi. Applicazioni.
Teoria e Calcoli stechiometrici
Misure ed Unità di misura. Incertezza della misura. Cifre significative. Notazione scientifica. Atomo e peso atomico. Composti, molecole e ioni. Formula molecolare e peso molecolare. Mole e massa molare. Formula chimica: empirica e molecolare. Nomenclatura dei composti inorganici. Equazioni chimiche. Bilanciamento delle equazioni chimiche. Calcolo stechiometrico delle quantità molari e delle masse. Reagente limitante. Resa di reazione. Soluzioni e loro concentrazione. Metodi di separazione delle componenti di una miscela. Acidi e Basi. Reazioni di ossidoriduzione e loro bilanciamento. Leggi dei gas ideali (cenni). Equilibrio chimico gassoso ed in soluzione acquosa. Legge di azione di massa. Principio di Le Châtelier e quoziente di reazione. Equilibri Acido-Base: autoprotolisi dell’acqua; pH; idrolisi di sali; soluzioni tampone; titolazioni acido-base (cenni). Equilibrio di solubilità: solubilità e prodotto di solubilità; previsione di precipitazione; effetto dello ione in comune, del pH, della temperatura. Elettrochimica: serie elettrochimica; celle galvaniche.
Tecniche di laboratorio
Norme di sicurezza in laboratorio. Misure di peso, di volume, di temperatura.
Esercitazioni di Laboratorio
1)Previsione e riconoscimento di reazioni di metatesi e Reazioni cromatiche di ossidoriduzione (scrivere e bilanciare reazioni di metatesi e reazioni redox; acquisire familiarità con i più comuni sali inorganici e imparare a descrivere i cambiamenti che avvengono in soluzione durante la reazione; predire e riconoscere i prodotti che si formano come precipitati o gas).
Preparazione di soluzioni a titolo noto (uso di matracci e pipette, diluizioni, pesate)
Proprietà dei sistemi in equilibrio (applicare il principio di Le Chatelier su reazioni acido-base, di precipitazione e di compessazione; capire il verso in cui si sposta l’equilibrio sulla base di variazioni di concentrazione di reagenti e prodotti e al variare della temperatura)
Acidi e basi: idrolisi di sali; indicatori e pH; soluzioni tampone (acquisire familiarità con gli indicatori acido-base, svolgere una serie di reazioni di idrolisi, misurare il pH con la cartina al tornasole, preparare una soluzione tampone e studiarne la reattività).
Reazioni di precipitazione e prodotto di solubilità (obiettivo dell’esperienza è capire come l’equilibrio di solubilità è influenzato dal pH, dalla temperatura e dall’effetto dello ione a comune).
La serie elettrochimica: i metalli; l’idrogeno; la coppia Ag+/Ag (ricostruire una parte della serie elettrochimica sulla base di osservazioni sperimentali).

Metodi Didattici

Il corso prevede che lo studente segua attivamente le lezioni frontali ed autovaluti l’apprendimento degli argomenti risolvendo gli esercizi relativi rinvenibili nei testi consigliati. Settimanalmente parteciperà alle ore di tutorato dedicate ad eventuali chiarimenti riguardanti le lezioni teoriche e la soluzione degli esercizi. Lo studente dovrà seguire contemporaneamente il Corso di Laboratorio, che fornisce il necessario supporto sperimentale ed è coordinato per argomenti ed esercizi al corso di Chimica Generale. Per le lezioni verranno utilizzati strumenti multimediali (computer e proiettore), didattica tradizionale (lezione euristica, lavagna e gesso) e partecipativa (brainstorming, problem solving, cooperative learning).

Verifica dell'apprendimento

2 prove scritte durante il corso (test sugli argomenti principali). In alternativa prova scritta prima dell’orale. E’ richiesta la sufficienza nella prova scritta per poter sostenere l’orale. Il voto finale terrà conto del risultato della prova scritta e dell’orale valutate in genere con peso rispettivo del 50%. La prova orale potrà essere pesata maggiormente nel caso che lo studente dimostrasse di aver colmato le lacune evidenziate dallo scritto (o inversamente dimostrasse evidenti lacune su argomenti dello scritto).
Di conseguenza, il giudizio può essere:
a) Sufficiente (da 18 a 20/30)
Il candidato dimostra poche nozioni acquisite, livello superficiale, molte lacune. capacità espressive modeste, ma comunque sufficienti a sostenere un dialogo coerente; capacità logiche e consequenzialità nel raccordo degli argomenti di livello elementare; scarsa capacità di sintesi e capacità di espressione grafica piuttosto stentata; scarsa interazione con il docente durate il colloquio.
b) Discreto (da 21 a 23)
Il candidato dimostra discreta acquisizione di nozioni, ma scarso approfondimento, poche lacune; capacità espressive piú che sufficienti a sostenere un dialogo coerente; accettabile padronanza del linguaggio scientifico; capacità logiche e consequenzialità nel raccordo degli argomenti di moderata complessità; più che sufficiente capacità di sintesi e capacità di espressione grafica accettabile.
c) Buono (da 24 a 26)
Il candidato dimostra un bagaglio di nozioni piuttosto ampio, moderato approfondimento, con piccole lacune; soddisfacenti capacità espressive e significativa padronanza del linguaggio scientifico; capacità dialogica e spirito critico ben rilevabili; buona capacità di sintesi e capacità di espressione grafica piú che accettabile.
d) Ottimo (da 27 a 29)
Il candidato dimostra un bagaglio di nozioni molto esteso, ben approfondito, con lacune marginali; notevoli capacità espressive ed elevata padronanza del linguaggio scientifico; notevole capacità dialogica, buona competenza e rilevante attitudine alla sintesi logica; elevate capacità di sintesi e di espressione grafica.
e) Eccellente (30)
Il candidato dimostra un bagaglio di nozioni molto esteso e approfondito, eventuali lacune irrilevanti; elevate capacità espressive ed elevata padronanza del linguaggio scientifico; ottima capacità dialogica, spiccata attitudine a effettuare collegamenti tra argomenti diversi; ottima capacità di sintesi e grande dimestichezza con l’espressione grafica.
La lode si attribuisce a candidati nettamente sopra la media, e i cui eventuali limiti nozionistici, espressivi, concettuali, logici risultino nel complesso del tutto irrilevanti.
Il modulo di laboratorio verrà valutato sulla base di due test in itinere sulla parte di stechiometria ad eclusione (se non si consegue il voto di almeno 17/30 al primo test non si può svolgere il secondo) e un test sulla parte pratica. L'esame finale consisterà in un compito scritto di stechiometria.

Testi

a) V. Fusi, L. Giorgi, V. Lippolis, N. Zaccheroni "CHIMICA: principi generali con esercizi", (Idelson-Gnocchi)
b) Atkins, Jones “Principi di Chimica”, (Zanichelli)
c) Kotz, Treichel, Townsend; “Chimica”; EdiSes
d) Dickerson, Gray, Haight, “Principi di Chimica”; (Zanichelli Ed.).
e) Gillespie, Humphreys, Baird, Robinson “Chimica” (SES Ed.).

Modulo di laboratorio:
Kotz John, Treichel Paul jr., Weaver Gabriela C, “Chimica”, EdiSes., 2009.
Peloso Armando, Demartin Francesco, “Esercizi numerici di Chimica generale”, Edizioni Libreria Progetto Padova, 2010.
Lausarot Paola, Vaglio Gian Angelo, "Stechiometria per la chimica generale", Piccin, 2015

Altre Informazioni

Esempio di Scritto:
Test di Chimica Generale, CdL in CHIMICA Cagliari, 18 Giugno 2013

Kps (PbCl2)= 1.7x10-5; Entalpie standard di formazione (KJ mol-1): H2O=-241,8; CO2=-393,5; C2H2=-226,7.
1 Faraday = 96500 Coulomb/mol . Potenziale Standard di Rid. (V): Sn2+/Sn = -0.14; Mg2+/Mg = -2.34; Pd2+/Pd = +0.97 V; Ag+/Ag = +0.80 V; Cu2+/Cu = +0.34 V.



1) L’elemento con numero atomico 20 è un (metallo, metalloide, non metallo) con simbolo…. che appartiene al gruppo..... e periodo.....della tavola periodica. L'elemento ha …. protoni nel nucleo, ha configurazione elettronica ….. e ….. elettroni di valenza nel guscio esterno. Il numero di ossidazione varia da ….. a ….. . I suoi ossidi hanno proprietà (acide, basiche, anfotere).


2) Scrivere le formule di struttura secondo Lewis dell’anione carbonato, prevederne la forma geometrica e la polarità, calcolare il numero di ossidazione, la carica formale su ciascun atomo, e l'ordine di legame CO.


3) Quali orbitali ibridi utilizza il carbonio nel carbonato?



4) Prevedere la sequenza della distanza di legame in CO, CO-, CO+, sulla base della dipendenza dall’ordine di legame, calcolato mediante la teoria dell’orbitale molecolare.


5) Le temperature di ebollizione di HF, HCl, HBr, HI sono rispettivamente +20, -80, -60, -40°C. Spiegare questo andamento.


6) Quale dei seguenti è un acido di Lewis? A) PH3; B) AlH3; C) NH3; D) HCl.


7) Qual è la solubilità in mol/L del PbCl2 in una soluzione 1,00 M di HCl?

8) Calcolare la variazione di entalpia nella reazione di combustione di 880 g di acetilene (C2H2). La reazione è endo- o esotermica?


9) Quante moli di oro sono depositate al catodo per elettrolisi di una soluzione acquosa di oro(III), se una corrente di 10.0 A passa nella soluzione per 8.0 ore?


10) Una lamina di Sn viene immersa in una soluzione dei seguenti ioni: Ag+; Pd2+ ; Cu2+ ; Mg2+. Stabilire con quali ioni la lamina reagisce in successione.

Questionario e social

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