MODULO 1 DI CHIMICA

MODULO 1 DI CHIMICA

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Codice
56542
ANNO ACCADEMICO
2019/2020
CFU
6 cfu al 1° anno di 10375 INGEGNERIA CHIMICA E DI PROCESSO (L-9) GENOVA

6 CFU al 1° anno di 8716 INGEGNERIA ELETTRICA (L-9) GENOVA

SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE
CHIM/07
LINGUA
Italiano
SEDE
GENOVA (INGEGNERIA CHIMICA E DI PROCESSO )
periodo
1° Semestre
moduli
Questo insegnamento è un modulo di:
materiale didattico

PRESENTAZIONE

L’insegnamento è orientato allo studio dei fondamenti chimici e chimico-fisici delle tecnologie, con particolare riguardo a quelli che si riferiscono ai materiali, alle loro proprietà e alla loro interazione con l'ambiente, fornendo una sintesi dei principi comuni di stato e trasformazione della materia.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Il modulo si propone di fornire agli allievi i fondamenti di una cultura chimica di base indispensabile per descrivere la struttura e la reattività dei materiali e per interpretare le trasformazioni nei processi naturali, ambientali e tecnologici.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Le attività formative proposte sotto forma di lezioni frontali, esercizi ed applicazioni numeriche, associate allo studio individuale, permetteranno allo studente di:

conoscere la struttura atomica;

comprendere i meccanismi di formazione del legame chimico forte e debole;

conoscere la struttura dei solidi, dei liquidi e di comprendere le equazioni stato dei gas;

comprendere le relazioni tra struttura e proprietà elettriche, magnetiche e meccaniche;

conoscere le principali grandezze termodinamiche e cinetiche coinvolte nella trasformazione della materia;

valutare le condizioni dell’equilibrio chimico;

determinare quantitativamente gli equilibri gassosi, in soluzioni acquose e nei sistemi elettrochimici;

discutere tutte le attività proposte con metodo scientifico e linguaggio appropriato.

Modalità didattiche

Lezioni ed esercitazioni numeriche in aula. La verifica dell'apprendimento e delle capacità operative durante il corso avverrà attraverso il monitoraggio svolto durante le esercitazioni.

Le competenze trasversali in termini di autonomia di giudizio verranno acquisite tramite l'esecuzione in aula delle esercitazioni numeriche da svolgere in gruppo.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Struttura della materia: quantizzazione dell’energia e dualismo onda-particella; equazione di Schrodinger e sua applicazione alla struttura atomica; periodicità delle proprietà chimiche; teoria del legame di valenza e orbitali molecolari; teoria delle bande per i solidi; coesione e struttura di solidi amorfi e cristallini; cenni sulle proprietà dei liquidi e dei cristalli liquidi; gas ideali e reali; relazioni tra struttura e proprietà meccaniche elettriche e magnetiche. Nomenclatura dei composti chimici.

Fondamenti della reattività chimica: primo principio della termodinamica; entalpia per le trasformazioni chimiche; secondo principio della termodinamica e trasformazioni spontanee; entropia assoluta e terzo principio della termodinamica; spontaneità delle trasformazioni chimiche ed energia libera; equilibrio chimico; diagrammi di stato di sostanze pure e di miscele; equilibri in soluzione, acidi e basi forti, acidi e basi deboli, sali in ambiente acquoso, effetto dello ione a comune; equilibri di solubilità; equilibri elettrochimici, equazione di Nernst, serie elettrochimica, elettrolisi e legge di Faraday; pile e accumulatori; velocità di reazione ed equazioni cinetiche; legge di Arrhenius, teoria del complesso attivato e catalisi.

Applicazioni numeriche: unità di misura; mole; formule chimiche; peso atomico; peso molecolare; reazioni chimiche; leggi dei gas; concentrazione delle soluzioni; termodinamica e termochimica; posizione dell’equilibrio; calcolo del pH.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Il materiale didattico utilizzato durante le lezioni sarà disponibile in aulaweb, così come gli esempi di test finale proposti negli anni precedenti con le relative soluzioni. Gli appunti presi durante le lezioni e il materiale in aulaweb sono sufficienti per la preparazione dell’esame, ma i libri seguenti sono suggeriti come testi di appoggio e approfondimento.

Teoria

P. Atkins, L. Jones, L. Laverman, Fondamenti di chimica generale, Zanichelli;

Autori vari a cura di M. Speranza, Chimica generale e inorganica, Edi.Ermes;

Autori vari a cura di P. Tagliatesta, Chimica generale e inorganica, Edi-ermes;


R. Chang, Fondamenti di chimica generale, McGrow-Hill;
V. Lorenzelli, Elementi di Chimica per le Facoltà di Ingegneria, Genova, Ed. Univ.;
D.W. Oxtoby, H.P. Gills, A. Campion, Chimica moderna, EdiSES;
R.H. Petrucci, W.S Harwood, F.G. Herring, Chimica generale, Piccin;
M.S. Silberberg, Chimica, McGrow-Hill

Esercizi

R.A. Michelin, P. Sgarbossa, M. Mozzon, A. Munari, Chimica – test ed esercizi, Ambrosiana;

M. Panizza, G. Cerisola, Esercizi di Chimica per Ingegneria, ECIG.
 

DOCENTI E COMMISSIONI

Ricevimento: Ricevimento studenti su appuntamento preso gli uffici dei docenti al Polo Marconi della Spezia.

Ricevimento: Su appuntamento

LEZIONI

Modalità didattiche

Lezioni ed esercitazioni numeriche in aula. La verifica dell'apprendimento e delle capacità operative durante il corso avverrà attraverso il monitoraggio svolto durante le esercitazioni.

Le competenze trasversali in termini di autonomia di giudizio verranno acquisite tramite l'esecuzione in aula delle esercitazioni numeriche da svolgere in gruppo.

INIZIO LEZIONI

Secondo quanto indicato nel Manifesto degli Studi

ESAMI

Modalità d'esame

L'esame prevede una prova scritta e una orale con domande aperte.

La prova scritta ha la funzione di stabilire esclusivamente il livello minimo di conoscenze necessarie per accedere alla successiva prova orale. Questa non ha una valutazione numerica e si basa sulla soluzione di 9 quesiti sui seguenti argomenti trattati durante le esercitazioni e presenti nella apposita sezione disponibile a tutti gli allievi in Aulaweb:

1) Nomenclatura inorganica;

2) Bilanciamento reazioni di scambio ionico;

3) Calcoli stechiometrici o applicazione numerica della legge sui gas perfetti;

4) Radiochimica o rappresentazione delle configurazioni elettroniche di atomi e molecole o legame chimico;

5) Leggi e definizioni di grandezze termodinamiche o calcolo del pH di acidi e basi forti;

6) Bilanciamento reazioni redox o calcolo della differenza di potenziale di una pila o dimensionamento di una cella elettrolitica o calcolo del calore di reazione;

7) Calcolo della costante o della composizione di equilibrio;

8) Descrizione di un diagramma di stato o descrizione della relazione tra la struttura e una proprietà o cinetica e catalizzatori;

9) Calcolo del pH di acidi e basi deboli o nomenclatura organica o metallurgia e corrosione.

La prova scritta si ritiene superata con un numero di risposte esatte maggiore o uguale a 5. Saranno disponibili 3 appelli nella sessione invernale e 3 nella sessione estiva.

La prova orale è strutturata su 3 domande di peso 10/30, una per ognuno dei 3 capitoli relativi a:

1) struttura della materia; 2) trasformazione della materia; 3) relazioni tra struttura e proprietà dei materiali. Più in dettaglio, per ogni capitolo verrà posta una fra le 16 domande elencate di seguito.

Parte 1:

Onde e.m., spettri e colore; Onde e.m. associate a particelle; Numeri quantici; Radioattività; Energia nucleare; Configurazioni molecola biatomiche; Legami σ e π; Ibridizzazione; Molecole polari; Elettroni delocalizzati e risonanza; Legami deboli e a idrogeno; Teoria delle bande e legami nei solidi; Strutture metalliche e leghe; Reticoli ionici ed energia reticolare; Difetti e superficie; Teoria cinetica e leggi dei gas.

Parte 2:

Primo principio ed entalpia; Secondo principio ed entropia; Energia libera ed equilibrio chimico; Costante di equilibrio e temperatura; Costante di equilibrio e pressione; Prodotto di solubilità; Diagramma di stato H2O; Potenziali di elettrodo; Pila di Daniell; Elettrolisi; Definizione e calcolo del pH; Acidi e basi deboli in acqua; Idrolisi dei sali e pH; Soluzioni tampone e pH; Velocità di reazione e teoria degli urti; Catalisi.

Parte 3:

Carattere chimico degli elementi; Diamante e grafite; Polarità e passaggi di stato; Reazioni polimerizzazione; Strutture dei polimeri; Cristalli liquidi; Semiconduttori e giunzioni n-p; Proprietà magnetiche; Ferroelettricità e piezoelettricità; Distillazione semplice e frazionata; Pila secco Zn-C; Accumulatori al Pb, Me-H e Li; Celle a combustibile; Corrosione dei metalli e protezione; Elettrometallurgia; Pirometallurgia.

Per ogni prova scritta superata sono possibili 2 appelli orali nella medesima sessione.

Modalità di accertamento

Le prove d’esame con lo studente consentiranno di:

valutare la conoscenza della struttura atomica;

verificare la comprensione dei meccanismi di formazione del legame chimico forte e debole;

valutare comprensione della struttura dei solidi, dei liquidi e la comprensione delle equazioni stato dei gas;

valutare la capacità di individuare le relazioni tra struttura e proprietà elettriche, magnetiche e meccaniche;

valutare la conoscenza delle principali grandezze termodinamiche e cinetiche coinvolte nella trasformazione della materia e le condizioni dell’equilibrio chimico;

verificare l’abilità nella valutazione quantitativa degli equilibri gassosi, in soluzioni acquose e nei sistemi elettrochimici;

discutere tutte le attività proposte con metodo scientifico e linguaggio appropriato.

Calendario appelli

Data Ora Luogo Tipologia Note
14/01/2020 09:30 GENOVA Scritto
28/01/2020 09:30 GENOVA Scritto
18/02/2020 09:30 GENOVA Scritto
09/06/2020 09:30 GENOVA Scritto
07/07/2020 09:30 GENOVA Scritto
01/09/2020 09:30 GENOVA Scritto