Chimica Generale ed Inorganica (CTF)

Notazione esponenziale dei numeri, cifre significative ed arrotondamento, equazioni di primo e secondo grado e loro rappresentazione grafica, logaritmi decimali.
Unità di misura delle grandezze fisiche, prefissi, conversioni metriche.

International units system and prefixes; significant figures; scientific notation of numbers; first and second order equations and their graphical representation; decimal logarithms.

- introdurre gli studenti al linguaggio e alla metodologia scientifica con particolare riguardo ai fenomeni chimici

- fornire le nozioni necessarie a comprendere  le proprietà degli elementi, delle sostanze inorganiche, della loro struttura e reattività, con particolare riguardo ai fenomeni in soluzione acquosa.

- fornire le nozioni necessarie a comprendere le proprietà delle miscele di più sostanze

- fornire le basi per la risoluzione di calcoli relativi ai processi chimici.

 

The course is aimed at:

- an overview of the scientific language and methodology, with a special attention to chemical processes

- providing students with the basic knowledge necessary to understand the properties of the elements and of the inorganic substances, their structure and their reactivity, with a special attention to the processes in aqueous solutions.

- providing students with the basic knowledge necessary to understand the properties of mixtures of substances

- providing the basic knowledge for the resolution of calculations related to chemical processes.

Gli studenti dovranno dimostrare di possedere una buona padronanza di tutti gli argomenti trattati nel corso, con particolare riferimento a quelli maggiormente collegati con le applicazioni nei settori chimico, biologico e farmaceutico.

 

The students must demonstrate the acquisition of a good knowledge of all topics, and particularly of those more linked to the applications in the chemical,  biological and pharmaceutical fields.

Concetti di base

- Stati di aggregazione della materia.

- Sostanze elementari e composti.

- Miscugli omogenei ed eterogenei

- Numero atomico, numero di massa, isotopi,  massa atomica.

- Molecole: formule,  massa molecolare.

- Ioni.

- Mole, costante di Avogadro, massa molare.

- Reazioni chimiche: formalismi e bilanciamento.

L’atomo

- Radiazioni elettromagnetiche e particelle subatomiche.

- Teorie atomiche: teoria di Bohr e teoria quanto-meccanica, numeri quantici, orbitali atomici, spin elettronico e nucleare, diamagnetismo, paramagnetismo e ferromagnetismo.

- Struttura degli atomi polielettronici, configurazione elettronica e configurazione elettronica esterna.

- Tavola degli elementi e proprietà periodiche: dimensione degli atomi, energia di ionizzazione e affinità elettronica.

Il legame chimico

- Legame ionico.

- Legame covalente, simbologia e strutture di Lewis,  regola dell’ottetto,  formule di risonanza, i radicali.

- Legame covalente dativo.

- Elettronegatività, polarità dei legami.

- Geometria e polarità delle molecole.

- Teoria del legame di valenza, teoria dell’ibridazione e teoria degli orbitali molecolari (cenni).

- Legame metallico, teoria delle bande, conduttori e semiconduttori.

- Composti di coordinazione , nomenclatura, legame coordinativo, struttura elettroica, geometria e isomerie.

I composti inorganici

- Numero di ossidazione.

- Sistematica dei composti inorganici e nomenclatura: ossidi, idruri, acidi, idrossidi, sali.

Le forze di van der Waals

- Interazione dipolo-dipolo.

- Forze e dispersione (London),  polarizzabilità delle molecole.

 Il legame a idrogeno

Gli stati di aggregazione della materia

- Stato solido: solidi amorfi e cristallini. Cenni sulle proprietà dei solidi ionici, covalenti, covalenti macromolecolari, metallici.

- Stato liquido: pressione vapore, tensione superficiale, viscosità.

- Stato gassoso: legge dei gas ideali, miscele di gas e pressioni parziali, gas reali ed equazione di Van der Waals.

- Transizioni di fase e diagrammi di stato.

Le soluzioni

- miscibilità delle sostanze, legame dipolo-dipolo indotto, ione-dipolo.

- Soluzioni, concentrazione delle soluzioni.

- Soluzioni elettrolitiche.

- Proprietà colligative delle soluzioni: tensione di vapore, legge di Raoult, variazione di punti di ebollizione e congelamento, pressione osmotica.

Dispersioni colloidali.

Come avvengono le trasformazioni chimiche

- Calore e lavoro , energia interna, entalpia, entropia, energia libera , legge di Hess,  energia libera e costante di equilibrio, spontaneità dei fenomeni chimici.

- Equilibrio chimico: quoziente di reazione e costante di equilibrio, spostamento dell’equilibrio (principio di Le Chatelier)

- Velocità delle reazioni chimiche, equazioni cinetiche, ordine di reazione e reazioni a più stadi. Teoria delle collisioni, energia di attivazione, catalisi.

Equilibri in soluzione acquosa

- Definizioni di acidi e basi (Arrhenius, Brønsted-Lowry, Lewis).

- Acidità/basicità di una soluzione acquosa: scala di pH e metodi per misurare il pH.

- Acidi forti e deboli, Ka e pKa, grado di dissociazione.

- Proprietà acido-base dei sali.

- Soluzioni tampone

- Solubilità e prodotto di solubilità, reazioni di precipitazione.

- Costanti di stabilità degli ioni complessi.

Elettrochimica

- Reazioni di ossido-riduzione.

- Celle voltaiche, potenziali standard di riduzione, equazione di Nernst.

- Elettrolisi ed applicazioni.

La radioattività naturale e artificiale

-  Radioattività: isotopi radioattivi, decadimento ed emissione di radiazioni.

-  Fissione e fusione nucleare.

-  Isotopi radioattivi in medicina

Chimica degli elementi

- Idrogeno

- Elementi alcalini e alcalino terrosi

- Elementi del blocco p

- Metalli di transizione e composti di coordinazione

Stechiometria
Nomenclatura chimica. Composizione percentuale degli elementi in un composto. Mole. Bilanciamento delle reazioni chimiche, reagente limitante, resa di un reazione. Comportamento dei gas ideali. Concentrazione delle soluzioni. Proprietà colligative. Equilibrio chimico e spostamento. pH di soluzioni di acidi e basi forti, deboli, sali e soluzioni tampone. Solubilità e prodotto di solubilità.

 

Fundamental concepts

- The physical state of the substances.

- Elemental substances and compounds.

- Homogeneous and heterogeneous systems.

- Atomic number, mass number, isotopes,  atomic mass.

- Molecules: formulae,  molecular mass.

- Ions.

- Mole, Avogadro constant, molar mass.

- Symbolizing and balancing chemical reactions

The atom

- Electromagnetic waves and subatomic particles.

- Atomic theories: Bohr theory,  quantum-mechanical theory, quantum numbers, atomic orbitals, electronic and nuclear spin, diamagnetism, paramagnetism and ferromagnetism.

- The structure of polyelectronic atoms, electronic configuration and external electronic configuration.

- Periodic table and  periodic properties of elements: dimension of  atoms, ionization energy and  electronic affinity.

The chemical bonds

- Ionic bond.

- Covalent bond, Lewis structures, octet rule,  resonance, radicals.

- Dative covalent bond.

- Electronegativity, polarity of covalent bonds.

- Geometry and  polarity of molecules.

- Valence bond theory, theory of hybridization, molecular bond theory (outlines).

- Metallic bond , band theory, conductors and  semiconductors.

- Coordination compounds, coordinative bond, electronic structure, geometry and isomerism.

Inorganic compounds

- Oxidation number.

- Inorganic compounds and  chemical nomenclature: oxides, hydrides, acids, hydroxides, salts.

Intermolecular forces (Van der Waals)

- Dipole-dipole interactions.

-London dispersion forces, polarizability of molecules.

Hydrogen bond

The physical state of the substances

- Solid state: amorphous and crystalline solids. Outlines on the properties of ionic, covalent, macromolecular and metallic solids. 

- Liquid state: Vapour pressure, surface tension, viscosity.

- Gases: ideal gases law, gases solutions and partial pressure, real gases and Van der Waals equation.

- Phase transitions  and  phase diagrams.

The solutions

- Miscibility of substances, dipole- induced dipole interactions and  ione-dipole interactions.

- Solutions, concentration.

- Electrolytic solutions .

- Colligative properties: vapour pressure, Raoult law, boiling point, melting point, osmotic pressure

Colloids

Chemical reactions

- Chemical equilibrium: equilibrium constants and  Le Chatelier principle.

- Heat and work, internal energy, enthalpy and Hess law, entropy, Gibbs free energy and equilibrium constants, spontaneous reactions

- The rates of reactions, kinetic equations, reaction order and mechanisms, theory of collisions,  activation energy, catalysis.

Equilibrium  in aqueous solutions

- Acids and bases (Arrhenius, Brønsted-Lowry, Lewis).

- Acidity/alkalinity of aqueous solutions,  pH and methods to measure the pH.

- Strong and weak acids, Ka e pKa,  dissociation degree.

- Acidic/alkaline character of salts.

- Buffer solutions.

- Solubility and  solubility equilibria,  precipitation reactions. 

- Stability constants of coordination compounds.

Electrochemistry

- Redox reactions.

- Electrochemical cells, standard reduction potential, Nernst equation.

- Electrolysis and applications.

Natural and artificial radioactivity

-  Radioactivity: radioactive isotopes, radioactive decay and radiations.

-  Nuclear fission and fusion.

-  Radioactive isotopes in medicine

Concepts of chemistry of the elements

- Hydrogen

- Alkaline and alkaline earth metals

- Elements of block p

- Transition metals and coordinative compounds

Stoichiometry

Nomenclature, percent elemental composition of compounds. Mole. Chemical reactions balance, limiting reagents and reaction yield. Ideal gases and mixtures of gases. Concentration and properties of solutions. Chemical equilibrium and Le Chatelier principle, pH of strong and weak acids/bases, salts, buffers.  Solubility and solubility equilibria.

L'insegnamento consiste di 64 ore di attività in aula in cui vengono fornite le nozioni teoriche della materia  insieme ad esempi e calcoli.

 

The course consists in 64 hours of activity consisting in theoretical lessons and training.

L'esame consiste in una prova scritta e una prova orale.  La prova scritta consiste in 6 esercizi di stechiometria e 6 domande di teoria a risposta chiusa. Il superamento della prova,   che avviene con una valutazione minima di 18/30, da accesso alla prova orale che riguarderà l'enunciazione e descrizione  dei principi teorici della chimica la loro applicazione. Il voto finale sarà la media del voto conseguito nelle due prove.

Per accedere all'esame scritto è necessario iscriversi attraverso la piattaforma MYUNITO. In caso di problemi è necessario contattare il docente con sufficiente anticipo.

E' inoltre necessario contattare il docente per effettuare  prove di integrazione o speciali (DSA).

Non è necessario registrarsi per la prova orale, basta presentarsi il giorno indicato.

 

The exam  consists  in a written test and an oral examination. The access to the oral examination is reserved  to students that obtained a score equal or above the threshold value of 18/30 in the written text.

The written test  consists in 6 exercises of stoichiometry and 6 questions concerning the theory, the oral examination concerns the enunciation and explanation of the theoretical principles and  applications.  

The final score will be the mean of the sore obtained in the two examination.

To attend the written test the students need to be registered on the MYUNITO platform.   In case of failure of the system  the students have to contact the professor.  At the same time the student need to contact the professor for special (Learning Disabilities) or integrative examinations.

To attend the oral examination the students need just to sit for the exam in the fixed day.  

Durante l'intera durata dell'insegnamento si svolgono le esercitazioni aggiuntive rispetto a quelle proprie dell'insegnamento, per la ripetizione di alcuni argomenti e lo svolgimento di problemi di stechiometria. Tali attività sono tenute da laureati/dottori di ricerca.

La frequenza è altamente consigliata.

 

During the same period of the lessons the students may attend an optional  tutorship in which a tutor (a PhD student or a Postdoc) will recall the main concepts  and will train the students for the resolution of stoichiometric problems. 

The  attendance is highly recommended.

I lucidi proiettati durante le lezioni saranno scaricabili dalla piattaforma e. learning.  E' necessario procurarsi  una tavola periodica degli elementi e una calcolatrice scientifica.

 

Teoria

- J C. Kotz, O.M. Treichel, J.R. Townsend CHIMICA EdiSES

-  N.J. Tro CHIMICA un approccio molecolare EdiSES

- Zanello, Gobetto, Zanoni CONOSCERE LA CHIMICA Ambrosiana

 

Stechiometria

- Elementi di stechiometria P.Giannoccaro, S. Doronzo   EdiSES

- Stechiometria per la Chimica Generale  P. Michelin Lausarot, G.A. Vaglio Piccin

- Stechiometria M. Freni e A. Sacco, EdiSES

- Chimica Generale, principi e applicazioni moderne Petrucci, Herring, Madura, Bissonnette Piccin

The slides presented during the course may be downloaded  by the e. learning  platform.  A periodic table of the elements and a scientific calculator are necessary.

Theory

-  J C. Kotz, O.M. Treichel, J.R. Townsend CHIMICA EdiSES

-  N.J. Tro CHIMICA un approccio molecolare EdiSES

- Zanello, Gobetto, Zanoni CONOSCERE LA CHIMICA Ambrosiana

 

Stoichiometry

- Elementi di stechiometria P.Giannoccaro, S. Doronzo   EdiSES

- Stechiometria per la Chimica Generale  P. Michelin Lausarot, G.A. Vaglio Piccin

- Stechiometria M. Freni e A. Sacco, EdiSES

- Chimica Generale, principi e applicazioni moderne Petrucci, Herring, Madura, Bissonnette Piccin