Insegnamenti

 

CHIMICA

Il corso di chimica è un corso comune a tutti i corsi di studio della Facoltà di Ingegneria e viene impartito nel primo semestre del primo anno.

Nel pdf allegato sono contenute le informazioni relative al corso di chimica insieme al programma dettagliato

Scheda del corso

Orario di ricevimento
L’orario di ricevimento è il lunedì e il mercoledì dalle 15:00 alle 17:00 presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica e Materiali.

70/0001-M - CHIMICA

Anno Accademico ​2019/2020

Docente
ANNALISA ​VACCA (Tit.)
Periodo
Secondo Semestre​
Modalità d'Erogazione
Convenzionale​
Lingua Insegnamento
ITALIANO​



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[70/89] ​ ​INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA E INFORMATICA [89/10 - Ord. 2016] ​ ​ELETTRICA660
[70/89] ​ ​INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA E INFORMATICA [89/20 - Ord. 2016] ​ ​ELETTRONICA660
[70/89] ​ ​INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA E INFORMATICA [89/30 - Ord. 2016] ​ ​INFORMATICA660
Obiettivi

Il corso si propone di fornire le basi necessarie per l'interpretazione di fenomeni chimici, per la conoscenza della struttura e proprietà della materia per la comprensione ed il calcolo dei fenomeni energetici relativi a sistemi chimici ed elettrochimici.
In particolare lo studente avrà come obiettivi formativi le seguenti:
Conoscenza e capacità di comprensione: lo studente al termine del corso acquisirà le conoscenze di base delle scienze chimiche. In particolare le conoscenze riguardano la struttura della materia e i principi che regolano le sue trasformazioni chimico-fisiche (trasformazioni di fase e reazioni chimiche). La comprensione degli equilibri chimici, dei fenomeni energetici e dei meccanismi di trasformazione, in relazione alla struttura atomica ed alla natura dei legami chimici, rappresenta l’obiettivo principale del corso.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate: Lo studente sarà in grado 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, la conoscenza della struttura dei solidi (ionici, covalenti, metallici e molecolari), alle proprietà chimiche elementari di liquidi, gas e soluzioni, all’interpretazione e calcolo di fenomeni energetici relativi a sistemi chimici ed elettrochimici. Lo studente sarà in grado di applicare tali conoscenze alla soluzione di problemi numerici.
Autonomia di giudizio: 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 stechiometria e della termodinamica ai fini della conduzione delle reazioni chimiche.
Abilità comunicative: Lo studente acquisirà la capacità di comunicare ed esprimere concetti inerenti la struttura della materia, le sue trasformazioni ed i principi della termodinamica delle reazioni chimiche utilizzando un linguaggio scientifico appropriato
Capacità di apprendere: 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

Il corso si colloca al primo anno e pertanto i prerequisiti sono quelli richiesti per il superamento della prova di accesso alla Facoltà di Ingegneria. Le conoscenze delle nozioni elementari sui costituenti dell’atomo e sulla tavola periodica degli elementi, la simbologia di elementi e composti, il bilanciamento delle reazioni elementari, semplici calcoli stechiometrici costituiscono un utile base per seguire il corso. La conoscenza delle unità di misura e la loro conversione, dei logaritmi e delle equazioni algebriche a una variabile sono indispensabili per frequentare (o studiare autonomamente) il corso.

Contenuti

- STRUTTURA ATOMICA E CLASSIFICAZIONE PERIODICA DEGLI ELEMENTI (5 ore di lezione-2 ore di esercitazione): Particelle fondamentali di un atomo; Numero atomico e numero di massa di un atomo; 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 (5 ore di lezione-1 ora di esercitazione): Il legame ionico, covalente, metallico ed i legami intermolecolari. Legame semplice, doppio e triplo. Geometria molecolare, teoria dell'ibridazione e VSEPR. Cenni sulla teoria degli orbitali molecolari.

- SOSTANZE E CALCOLI STECHIOMETRICI (3 ore di lezione-3 ore di esercitazione): Composizione elementare di un composto chimico e sua formula minima; reazioni chimiche e calcoli stechiometrici.

- STATO DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA (4 ore di lezione-2 ore di esercitazione): 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; Stato solido. Solidi ionici, solidi molecolari, solidi covalenti, solidi metallici.

- CONCETTI DI TERMODINAMICA: (3 ore di lezione-2 ore di esercitazione): I e II principio della termodinamica- Entalpia (legge di Hess Energia libera ed entropia in una reazione. Criterio di spontaneità.

- EQUILIBRI DI FASE (3 ore di lezione): Equilibri tra fasi diverse di una stessa sostanza: diagramma di stato dell’acqua e dell’anidride carbonica.

- PROPRIETÀ DELLE SOLUZIONI (3 ore di lezione-2 ore di esercitazione): Proprietà colligative: abbassamento della pressione di vapore del solvente nel passare da solvente puro a soluzione; abbassamento della temperatura di congelamento e innalzamento della temperatura di ebollizione di una soluzione.

- CENNI DI CINETICA CHIMICA E CATALISI (2 ore di lezione)
Velocità di reazione. Energia di attivazione e catalizzatori.

- EQUILIBRI CHIMICI (4 ore di lezione-3 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 (4 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 (4 ore di lezione-3 ore di esercitazione): Reazioni redox e possibilità di conversione di “energia chimica” e viceversa in dispositivi elettrochimici: celle galvaniche e celle di elettrolisi; L’equazione di Nernst; Forza elettromotrice di un elemento galvanico; Semielemento standard ad idrogeno; Tabelle dei potenziali standard di riduzione di coppie redox, potere ossidante e riducente delle coppie redox; Elettrolisi e legge di Faraday.

Metodi Didattici

Il corso prevede 40 ore di didattica frontale e 20 di esercitazioni in classe. Per valutare il livello delle conoscenze acquisite dalla classe durante le lezioni, saranno svolti dei test a risposta multipla eseguibile da smartphone al termine di ciascun argomento del corso. L’analisi delle risposte raccolte in tempo reale consentirà di stabilire quali argomenti riprendere prima di proseguire ai temi successivi. Sono inoltre previsti dei tutorati facoltativi nei quali gli studenti possono chiedere spiegazioni sulla teoria e lo svolgimento degli esercizi.

Verifica dell'apprendimento

L'esame finale è costituito da una prova scritta e da una eventuale prova orale. La prova scritta comprende la risoluzione di uno o più problemi numerici, analoghi a quelli svolti nelle esercitazioni in aula, e una serie di domande sulla parte teorica. 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 degli equilibri chimici, dei fenomeni energetici e dei meccanismi di trasformazione. Inoltre le risposte alle domande di teoria darà indicazioni sulle abilità comunicative (chiarezza e sintesi) e sull’uso del linguaggio tecnico-scientifico. Il punteggio della prova d’esame è espresso in trentesimi: la prova scritta concorre al voto finale fino ad un massimo di 27/30. La verifica dei risultati di apprendimento è completata dalla prova orale (non obbligatoria) nella quale viene anche discusso il compito. Sono inoltre previste due prove scritte in itinere aventi come punteggio massimo 12 e 15: la somma delle due prove costituisce il voto finale della prova scritta.
Per il superamento dell’esame (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 dell materia, con un ottimo grado di approfondimento. Sarà inoltre in grado di proporre e sviluppare l’approccio più opportuno per la risoluzione dei problemi posti. Saprà anche collegare agevolmente i differenti argomenti del corso e illustrare con proprietà di linguaggio e chiarezza espositiva gli argomenti oggetto della prova orale.

Testi

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

Altre Informazioni

Il materiale didattico comprensivo di lucidi di lezione, esercitazioni svolte e testi di esame delle sessioni precedenti sono scaricabili dal sito internet people.unica.it/annalisavacca nella sezione didattica.

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