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60/58/159 - CHIMICA INORGANICA E LABORATORIO

Anno Accademico ​2020/2021

Docente
MASSIMILIANO ​ARCA (Tit.)
Periodo
Primo Semestre ​
Modalità d'Erogazione
Convenzionale ​
Lingua Insegnamento
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Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[60/58] ​ ​CHIMICA [58/10 - Ord. 2017] ​ ​CHIMICA12112
[60/68] ​ ​FISICA [68/00 - Ord. 2014] ​ ​PERCORSO COMUNE12112
Obiettivi

Conoscenza e comprensione: il corso di Chimica Inorganica si propone di approfondire i concetti sul legame chimico e di fornire le conoscenze di base sulla chimica degli elementi dei gruppi principali utilizzando le nozioni sul legame chimico.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: lo studente deve mostrare di saper usare correttamente tutte le informazioni ricevute. Il laboratorio di chimica inorganica permetterà la verifica e la conferma dei concetti di chimica inorganica forniti nella parte didattica frontale.
Autonomia di giudizio: uno studio critico, basato sul ragionamento e sul confronto delle fonti bibliografiche di riferimento, in confronto allo studio meramente nozionistico sarà valutato molto positivamente
Abilità comunicative: lo studente dovrà essere capace di chiarezza espositiva e proprietà di linguaggio nella discussione degli argomenti trattati nel corso
Capacità di apprendimento: le capacità di apprendimento sono altamente soggettive e richiedono tempi differenti per ciascuno studente; alla fine del corso le nozioni apprese costituiranno un personale patrimonio su cui costruire la successiva formazione professionale. La pratica di laboratorio servirà da supporto e verifica degli argomenti teorici trattati.

Prerequisiti

Per la frequenza del corso occorre avere superato gli esami di Chimica Generale e Laboratorio di Chimica Generale.
Per sostenere l'esame, in accordo con le propedeuticità previste dal Regolamento Didattico del CdS, è indispensabile aver superato gli esami di Chimica Generale, Laboratorio di Chimica Generale e Matematica 1.

Contenuti

1. Struttura del nucleo. Bilanciamento delle reazioni nucleari. Nucleosintesi. Difetto di massa. Fusione e fissione. Carta dei nuclidi. Spettri di emissione e struttura elettronica. Dualismo onda-particella. Equazione d’onda. Molteplicità di spin. Correlazione e repulsione interelettronica. Schematura e carica nucleare efficace. Atomi di He e di Li. Periodicità di raggi ionici, energia di ionizzazione, affinità elettronica. Scale di elettronegatività. Numero di ossidazione. Momento di dipolo elettrico. Polarizzabilità. Regole di Fajans. (T1, cap. 1; T2, cap. 1, 2; T2, cap. 3. pp. 73-75, cap. 8, pp 254-258)
2. Approssimazione orbitalica e di Born-Oppenheimer. LCAO-MO. Diagrammi di Orbitali Molecolari per molecole/ioni biatomici mono ed eteronucleari. Cenni alla teoria OM per molecole polinucleari. Ipercoordinazione. Localizzazione e ibridizzazione. Legame in molecole elettron-deficienti. Diagrammi di correlazione di Walsh (T1, cap. 2, pp 44-65; T2, cap. 5, pp 126-149; T3, cap. 5, pp 201-210)
3. I cristalli. La cella elementare. Sistemi cristallini. Impaccamento compatto e non compatto di atomi. Interstizi. Solidi metallici e intermetallici. Leghe sostituzionali e interstiziali. Solidi ionici binari e ternari. Fattori geometrici. Mappe di struttura. Entalpia reticolare. Stabilità di carbonati, sali di ioni metallici in elevati stati di ossidazione, poliinteralogenuri. Solubilità e idratazione. Solubilità di idrossidi e solfati alcalino-terrosi. (T1, cap. 3, pp 68-100, 112-113)
4. Affinità protonica, affinità protonica effettiva, solvatazione. Effetto livellante del solvente. Acidi di Brønsted: aquoacidi, idrossoacidi, ossoacidi. Andamenti periodici ed effetto dei sostituenti negli aquoacidi. Regole di Pauling. Ossidi anidri acidi, basici, anfoteri. Poliossidi e poliossoanioni. Solventi non acquosi. Acidi di Lewis dei gruppi 1, 2, 13-17. Teoria HSAB. Superacidi e superbasi. (T1, cap. 4, pp 116-142, 144-149; T2, cap. 6, pp 175-182, 191-195, 204-216)
5. Proprietà degli ioni dei MT. Leganti e complessi. Stato di ossidazione. Numero di coordinazione. Denticità. Classificazione elettronica dei leganti. Nomenclatura dei composti di coordinazione. Geometrie di coordinazione ed isomeria geometrica. Flussionalità. Isomeria ottica. Complessi polimetallici. Costanti di formazione di complessi. Effetto chelato ed effetto macrociclico. (T1, cap. 7; T2, cap. 9, pp 321-335, 346-353. T3, pp 47-59, 60-73)
6. La teoria del campo cristallino (CFT). Serie spettrochimica. Alto e basso spin. Colore e magnetismo. (T1, cap. 20, pp 493-503, 408-409; T2, cap. 10, pp 362-366, 409-410; T3, pp 645-648, 660-668)
7. Prevenzione e sicurezza in laboratorio: normativa, DPI e DPC. Trattamento dei dati sperimentali. Norme di comportamento. Conservazione di reagenti e solventi. Smaltimento dei rifiuti. Segnali di divieto, di prescrizione, di salvataggio. Etichettatura. Frasi di rischio. Classificazione degli incendi e modalità di estinzione incendi. Chimica computazionale. Utilizzo di G16 e Molden per la chimica computazionale. Impostazione dei calcoli e analisi degli orbitali atomici e molecolari. Costruzione dei diagrammi OM.

Esperienze: 1) calcolo degli orbitali atomici e delle energie di prima ionizzazione; 2) modellazione molecolare molecole omo ed eteronucleari; 2) saggi per via secca; 3) proprietà periodiche dei gruppi II e VII; 4) sintesi ed analisi del decavanadato di ammonio esaidrato; 5) introduzione alla chimica di coordinazione. (T4, cap. 1, pp 5-13, 16-17; cap. 2, 19-25, 27; cap. 3; T3, cap. 8, 14, 16-4, 17, 19 (consul.); T5, pp 316-325 (consult.)

Metodi Didattici

Chimica Inorganica: Lezioni frontali tradizionali per un totale di 64 ore.
Laboratorio: lezioni di laboratorio e discussione dei risultati per un totale di 48 ore.

Poiché il corso comprende parte di laboratorio, l'obbligo di frequenza è esteso all'intero corso, come previsto dal regolamento didattico del CdS in Chimica. Nell'A.A. 2020/2021 il corso verrà svolto presentando inizialmente l'intera parte teorica (lezioni frontali) mentre nella seconda parte del corso sarà svolta la parte di laboratorio.

Per soddisfare esigenze didattiche specifiche connesse alla situazione epidemiologica, è prevista la possibilità di lezioni frontali in diretta streaming (Adobe Connect) o registrazioni delle stesse disponibili on-line. Inoltre, le eventuali esercitazioni e le prove in itinere potranno essere svolte mediante forme di interazione a distanza con i supporti informatici disponibili.
Analogamente, sulla base delle condizioni di contesto legate alla pandemia Covid-19, potranno essere previste turnazioni e/o attività sostitutive on-line per le parti di laboratorio.

Verifica dell'apprendimento

La valutazione dello studente prevede una prova scritta in cui sono proposti esercizi atti a verificare le conoscenze di base proposte dal corso, seguita da un colloquio orale di approfondimento.
Lo studente dovrà dimostrare di possedere le conoscenze proprie della materia, sia da un punto di vista teorico sia in relazione alle sperimentazioni condotte in laboratorio, di averle elaborate autonomamente, e di saperle comunicare con efficacia e proprietà di linguaggio.
Il punteggio della prova d'esame è attribuito mediante un voto espresso in trentesimi e deriva nella stessa misura dalle valutazioni della prova scritta e della prova orale, tenuto conto del lavoro svolto individualmente in laboratorio.
Nella valutazione dell'esame la determinazione del voto finale tiene conto di elementi quali il rigore concettuale, la correttezza delle procedure logiche individuate per la soluzione dei quesiti, l’adeguatezza della soluzione proposta in relazione alle competenze che lo studente si presuppone abbia acquisito alla fine del corso e impiego di un adeguato linguaggio.
La pratica di laboratorio richiede manualità, comprensione dei fondamenti teorici delle esperienze, capacità di collegamenti interdisciplinari e capacità di interagire positivamente con i colleghi nel pieno rispetto delle norme di sicurezza evitando qualunque comportamento rischioso.
Il soddisfacimento dei primi due aspetti elencati ed una positiva valutazione della pratica di laboratorio sono condizione necessaria per il raggiungimento di una valutazione sufficiente. I voti superiori saranno attribuiti agli studenti le cui prove soddisfano tutti e quattro gli aspetti sopra elencati. Per conseguire un punteggio pari a 30/30 e lode, lo studente deve invece dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di ogni argomento trattato durante il corso.

Una dettagliata Tabella docimologica è disponibile sul sito docente (http://people.unica.it/massimilianoarca/files/2017/03/tabella_docimologica.pdf)

Le modalità d'esame potranno essere eccezionalmente modificate per ragioni organizzative o sanitarie previste dalle autorità competenti in funzione dell'evoluzione del contesto sanitario.

Testi

T1) P. Atkins, T. Overton, J. Rourke, M. Weller, F. Armstrong, “Chimica Inorganica”, II ed., Zanichelli.
T2) G. L. Miessler, D. A. Tarr, “Chimica Inorganica”, IV ed., Piccin.
T3) F. A. Cotton, G. Wilkinson, “Chimica Inorganica”, CEA
T4) Z. Szafran, R. M. Pike, M. M. Singh, “Microscale Inorganic Chemistry”, J. Wiley & Sons, Inc.
T5) G. Charlot, “Analisi Chimica Qualitativa”, Piccin
Dispense e materiale per le single esperienze fornite dal docente e accessibili da “http://people.unica.it/massimilianoarca”

Altre Informazioni

Dispense e materiale per le single esperienze fornite dal docente e accessibili da “http://people.unica.it/massimilianoarca” e sulla piattaforma telematica. Gli studenti del corso saranno iscritti ad uno specifico Team su Microsoft Teams dove saranno pubblicati tutti gli avvisi ed i link al materiale disponibile su Adobe Connect (registrazioni, esercizi svolti, traccia delle esperienze, presentazioni in formato pdf).

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