Insegnamenti

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Docente
LUCA PILIA (Tit.)
Periodo
Primo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
ITALIANO 



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[70/75]  INGEGNERIA BIOMEDICA [75/00 - Ord. 2017]  PERCORSO COMUNE 6 60

Obiettivi

Il corso di lezioni è dedicato alla presentazione dei più fondamentali concetti della Chimica. La comprensione degli equilibri chimici e dei meccanismi di trasformazione, in relazione alla struttura atomica ed alla natura dei legami chimici, rappresenta l’obiettivo principale del corso. Lo studio sistematico del comportamento chimico è limitato ad alcuni elementi ed ai loro derivati di interesse applicativo. Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding): Lo studente al termine del Corso avrà conoscenza delle problematiche inerenti la struttura della materia e i principi che regolano le sue trasformazioni chimiche e fisiche (trasformazioni di fase, reazioni chimiche ecc..).
Conoscenza e capacità di comprensione applicate (applying knowledge and understanding): Lo studente sarà in grado di utilizzare gli strumenti relativi alla conoscenza della struttura della materia per correlare in modo qualitativo le sue proprietà con la struttura (relazione struttura-proprietà).
Autonomia di giudizio (making judgements): Lo studente sarà in grado di valutare autonomamente: - la validità e i limiti di approssimazione dei modelli interpretativi della struttura della materia; - gli ambiti di utilizzo dei principi della termodinamica e della cinetica ai fini della conduzione delle reazioni chimiche. Abilità comunicative (communication skills): Lo studente acquisirà la capacità di comunicare ed esprimere problematiche inerenti la struttura atomica, molecolare termodinamica e cinetica delle reazioni chimiche. Capacità di apprendere (learning skills): Le conoscenze acquisite contribuiranno alla formazione del bagaglio di conoscenza delle discipline fenomenologiche (fisiche e chimiche) e questo consentirà allo studente di proseguire gli studi ingegneristici con maggiore autonomia e discernimento.

Prerequisiti

Conoscenze di base di matematica e di fisica; in particolare, i logaritmi, le equazioni di secondo grado, le unità di misura e la loro conversione, l’energia e il lavoro.

Contenuti

STRUTTURA ATOMICA E CLASSIFICAZIONE PERIODICA DEGLI ELEMENTI (6 ore di lezione-1 ora di esercitazione): Particelle fondamentali di un atomo; Numero atomico e numero di massa; Nuclidi, isotopi ed elementi chimici; Massa atomica relativa; La mole; struttura dell'atomo di idrogeno e modelli atomici di Bohr, Bohr-Sommerfeld e quantistico-ondulatorio. Numeri quantici, principio di esclusione e regola di Hund; Costruzione della struttura elettronica di un atomo nel suo stato fondamentale; Sistema periodico e proprietà periodiche degli elementi.
LEGAMI CHIMICI (6 ore di lezione-1 ora di esercitazione): Legami ionico, covalente e metallico; interazioni intermolecolari. Legame semplice, doppio e triplo; Geometria molecolare, teoria dell'ibridazione e della risonanza (esempio del carbonio); Cenni sulla teoria degli orbitali molecolari.
SOSTANZE E CALCOLI STECHIOMETRICI (4 ore di lezione-3 ore di esercitazione): Composizione elementare di un composto chimico; formule chimiche; reazioni chimiche e calcoli stechiometrici.
STATO DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA (4 ore di lezione): Stato gassoso; Proprietà macroscopiche dei gas; Gas ideale ed equazione di stato; Applicazione della legge dei gas in chimica; Miscugli gassosi: frazioni molari, pressioni parziali, massa molecolare (media); Stato solido: solidi ionici, solidi molecolari, solidi covalenti e solidi metallici.
CONCETTI DI TERMODINAMICA (4 ore di lezione-1 ora di esercitazione): I e II principio della termodinamica; Entalpia (legge di Hess) Entropia ed Energia libera in una reazione. Criterio di spontaneità.
EQUILIBRI DI FASE (2 ore di lezione): Equilibri tra fasi diverse di una stessa sostanza: equazione di Clausius-Clapeyron; Diagramma di stato dell’acqua e dell’anidride carbonica.
PROPRIETÀ DELLE SOLUZIONI (5 ore di lezione-1 ora di esercitazione): Proprietà colligative: abbassamento relativo della pressione di vapore; abbassamento della temperatura di congelamento; innalzamento della temperatura di ebollizione di una soluzione e pressione osmotica.
CENNI DI CINETICA CHIMICA E CATALISI (2 ore di lezione): Legge di velocità e ordine di reazione; Equazione di Arrhenius, Energia di attivazione, Catalisi e catalizzatori
EQUILIBRI CHIMICI (4 ore di lezione-1 ore di esercitazione): Legge di azione di massa; Equilibri chimici omogenei ed eterogenei; Principio di le Chatelier ed influenza della temperatura sull'equilibrio.
EQUILIBRI IONICI IN SOLUZIONE ACQUOSA (5 ore di lezione-2 ore di esercitazione): Definizione di acido e di base secondo Arrhenius, Reazione acido-base secondo Bronsted; Soluzioni neutre, acide e basiche: pH; Calcolo del pH di soluzioni; Titolazione acido forte-base forte.
ELETTROCHIMICA (6 ore di lezione-2 ore di esercitazione): Reazioni redox; conversione di energia chimica in energia elettrica, e viceversa, in dispositivi elettrochimici: celle galvaniche e celle di elettrolisi; L’equazione di Nernst; Forza elettromotrice di una cella galvanica; Elettrodo standard a idrogeno; Potenziali standard di riduzione e serie elettrochimica; Potere ossidante e riducente delle coppie redox; Elettrolisi e leggi di Faraday.

Metodi Didattici

Il corso è articolato in 48 ore di lezione frontale e in 12 ore di esercitazione sugli argomenti trattati. Inoltre, in aggiunta alla facoltà di richiedere colloqui individuali col docente, per avere ulteriori delucidazioni su specifici argomenti, è prevista un’attività tutoriale. Quest’ultima prevede sia lo svolgimento settimanale di esercitazioni in aula, sia la possibilità di avere spiegazioni individuali sulla parte teorica e sulla risoluzione dei relativi esercizi.

Verifica dell'apprendimento

Prova scritta/prova orale/prove in itinere
L’esame finale si compone di una parte scritta e di una orale (facoltativa). Lo scritto finale, così come la prova intermedia, prevede sia la risoluzione di diversi esercizi numerici della stessa tipologia di quelli svolti a lezione, sia domande a risposta aperta sugli argomenti oggetto del corso. La prova scritta, il cui voto viene espresso in trentesimi, si ritiene superata solo nel caso in cui il candidato ottenga una valutazione uguale o superiore a 18/30, che corrisponde alla soglia di sufficienza.
La prova scritta è volta ad appurare che lo studente abbia acquisito sia le conoscenze teoriche sia la capacità di applicarle a problemi numerici. Nello specifico, il candidato deve dimostrare di conoscere:

- la materia, la sua struttura, le sue trasformazioni e i principi che le governano;
- gli elementi e le loro proprietà chimiche;
- il legame chimico, le interazioni secondarie e la relazione tra la struttura di una sostanza e le sue proprietà;
- la termochimica;
- gli equilibri chimici;
- i principi dell’elettrochimica.

Le risposte alle domande di teoria consentiranno inoltre, di valutare la capacità, da parte del candidato, di esprimere in modo chiaro e compiuto i concetti e le nozioni acquisiti.

Testi

D.W.Oxtoboy, N.H.Nachtrib – “Chimica moderna” – Edises Napoli;
Schiavello-Palmisano, “Fondamenti di Chimica”, Edises Napoli;
Silvestroni, “Fondamenti di Chimica”; ed. Veschi.

Altre Informazioni

Il materiale didattico, interamente reperibile nel sito internet people.unica.it/lucapilia nella sezione didattica, è composto da:

- slide delle lezioni;
- testi delle esercitazioni svolte;
- schede che, per ciascuno dei moduli svolti, riportano i concetti presentati, le capacità che lo studente deve acquisire in merito agli stessi, esercizi e relative soluzioni;
- testi degli esami delle sessioni precedenti.

Questionario e social

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