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



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[70/89]  INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA E INFORMATICA [89/10 - Ord. 2016]  ELETTRICA 6 60
[70/89]  INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA E INFORMATICA [89/20 - Ord. 2016]  ELETTRONICA 6 60
[70/89]  INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA E INFORMATICA [89/30 - Ord. 2016]  INFORMATICA 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 alla 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 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 (5 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 (5 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.
PROPRIETÀ DELLE SOLUZIONI (3 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 (1 ore di lezione): Legge di velocità e ordine di reazione; Equazione di Arrhenius, Energia di attivazione, Catalisi e catalizzatori.
EQUILIBRI CHIMICI (6 ore di lezione-1 ore di esercitazione): Legge di azione di massa; Equilibri chimici omogenei ed eterogenei; Principio di Le Châtelier e fattori che influenzano l'equilibrio chimico.
EQUILIBRI IONICI IN SOLUZIONE ACQUOSA (6 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; soluzioni tampone.
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.
La didattica verrà erogata prevalentemente in presenza, integrata e “aumentata” con strategie online, allo scopo di garantirne la fruizione in modo innovativo e inclusivo. Pertanto, sono previste lezioni frontali tradizionali e lezioni online utilizzando strategie di apprendimento misto.

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. In particolare, gli esercizi commentati sono volti ad accertare la capacità di applicare le conoscenze sulla struttura della materia e sui principi che regolano la sua trasformazione con riferimento all’interpretazione e bilanciamento stechiometrico di reazioni chimiche, alle proprietà chimiche elementari di liquidi, gas e soluzioni, all’interpretazione e calcolo di fenomeni energetici relativi a sistemi chimici ed elettrochimici. Attraverso le domande di teoria si accerterà il livello di comprensione del legame chimico, della termochimica, degli equilibri chimici e dei meccanismi di trasformazione. Le domande a risposta aperta consentiranno inoltre, di valutare la capacità, da parte dello studente, di esprimere in modo chiaro e compiuto i concetti e le nozioni acquisiti.
Il punteggio della prova d’esame è espresso in trentesimi. Previo superamento della parte scritta (voto minimo 18/30), la verifica dei risultati di apprendimento può essere completata dalla prova orale (non obbligatoria) nella quale viene anche discusso il compito. Sono inoltre previste due prove scritte in itinere, che vengono valutate con le stesse modalità previste per la prova completa; la media delle due prove costituisce il voto finale della prova scritta.
Per il superamento dell’esame (voto minimo 18/30), lo studente deve dimostrare di avere una conoscenza sufficiente dei principi fondamentali che regolano le proprietà e le trasformazioni della materia, deve saper individuare ed utilizzare i procedimenti necessari per la soluzione di alcuni dei quesiti proposti. Per conseguire un punteggio pari a 30/30 e lode lo studente deve dimostrare di aver conseguito una eccellente conoscenza degli argomenti del corso, con un livello di approfondimento ottimo. Dovrà, inoltre, essere in grado di proporre e sviluppare l’approccio più opportuno per la risoluzione dei problemi posti. Lo studente dovrà essere capace di collegare agevolmente i differenti argomenti del corso e illustrare con proprietà di linguaggio e chiarezza espositiva gli argomenti in oggetto.

Testi

Bertani-Dettin-Mozzon-Sgarbarossa, “Fondamenti di Chimica per le Tecnologie”; ed. CEA;

Michelin-Munari, “Fondamenti di Chimica”; ed. CEA;

Schiavello-Palmisano, “Fondamenti di Chimica”, Edises Napoli;

Silvestroni, “Fondamenti di Chimica”; ed. CEA;

Brown-LeMay-……-Stoltzfus, “Fondamenti di Chimica”, Edises Napoli.

Altre Informazioni

Il materiale didattico è interamente reperibile nel sito internet del docente e nella pagina del corso presente sulla piattaforma Moodle. Il materiale 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, con relativi esercizi e soluzioni;
- testi degli esami delle sessioni precedenti.

Questionario e social

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