CHIMICA GENERALE ED INORGANICA

Crediti: 
9
Settore scientifico disciplinare: 
CHIMICA GENERALE E INORGANICA (CHIM/03)
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

Conoscenze e comprensione: il corso di "Chimica Generale ed Inorganica" ha lo scopo di fornire agli studenti di Biotecnologie i concetti fondamentali della Chimica necessari per interpretare a livello molecolare i fenomeni biologici.

Il corso consta di 9 CFU dei quali 7 di didattica frontale e 2 di esercitazioni di calcolo e di laboratorio.

La parte teorica è suddivisa in quattro sezioni, ciascuna delle quali fornisce gli strumenti chimici di base per il futuro biotecnologo, vale a dire:

1. Implicazioni della teoria atomica e molecolare (chimica inorganica, nomenclatura e stechiometria)

2. Teoria del legame chimico (struttura atomica, teoria del legame secondo Lewis, teoria VSEPR, teoria VB e MO)

3. Termodinamica chimica (i tre principi della termodinamica applicati alla chimica, equilibri in soluzione, cenni di elettrochimica)

4. Cinetica chimica.

La parte di esercitazioni di calcolo mira a concretizzare la teoria trattata a lezione mettendo in evidenza i protocolli da applicare nelle diverse tipologie di problemi (bilanciamenti, calcoli stechiometrici, calcoli di pH etc). Quella di laboratorio è indirizzata allo sviluppo delle capacità di osservazione e alle abilità di comunicazione orale e scritta. Una particolare attenzione verrà data all’uso corretto del linguaggio specialistico della chimica.

Applicazione delle conoscenze: Le conoscenze imparate a lezione vengono concretizzate con esercitazioni di calcolo ed esercitazioni di laboratorio. Nel corso delle esercitazioni pratiche gli studenti devono tenere un quaderno di laboratorio nel quale devono riportare il lavoro svolto ed i risultati dell’esperimento condotto.

Capacità di comunicare: il corso porta all’acquisizione di linguaggio tecnico-specialistico che permette allo studente di dialogare su argomenti di tipo chimico utilizzando un linguaggio formale corretto.

Contenuti dell'insegnamento

Gli strumenti della chimica. Atomi ed elementi. Composti e molecole. Reazioni chimiche: introduzione. Le reazioni in soluzione acquosa. Termochimica. Strutture atomica e molecolare. La struttura dell’atomo. Configurazione elettronica degli atomi e periodicità. Concetti di base sul legame chimico e sulla struttura molecolare. Ulteriori concetti sul legame chimico: ibridazione di orbitali, orbitali molecolari e legame metallico. Stati di aggregazione della materia: i gas e le leggi che regolano il loro comportamento. Le forze intramolecolari: i liquidi e i solidi. Le soluzioni ed il loro comportamento. Il controllo delle reazioni chimiche: aspetti termodinamici e cinetici. Termodinamica: i principi della termodinamica e le loro implicazioni nel contesto chimico. La spontaneità delle reazioni. Entropia e energia libera. Equilibrio chimico: concetti generali. La chimica degli acidi e delle basi. Reazioni tra acidi e basi. Sistemi tampone. Reazioni di precipitazione. Termodinamica delle reazioni di ossidoriduzione. Elettrochimica. Cinetica: velocità e meccanismi delle reazioni chimiche. La chimica degli elementi e dei loro composti: i blocchi s e p e gli elementi di transizione di importanza biologica.

Modulo di esercitazioni
Stechiometria. Peso equivalente. Reazioni chimiche. Normalità. Reazioni redox. Principi dell'analisi volumetrica. Equilibri in soluzione. pH. Soluzioni tampone.

Esercitazioni pratiche: determinazione dello zero assoluto da misure di variazioni di volumi di gas in funzione della temperatura - Determinazione del titolo di una soluzione a concentrazione incognita per via volumetrica - Titolazione per via pHmetrica.

Programma esteso

Teoria atomica e molecolare

Atomi ed elementi - Composti e molecole – Nomenclatura chimica Inorganica - Reazioni chimiche: introduzione - Le reazioni in soluzione acquosa

Struttura atomica e molecolare

La struttura dell'atomo - Configurazione elettronica degli atomi e periodicità - Concetti di base sul legame chimico e sulla struttura molecolare: Teoria di Lewis e VSEPR (forma e polarità delle molecole), Teoria VB (ibridizzazione) e Teoria MO (applicazione con molecole biatomiche omo- e eteronucleari) -

Termodinamica

Stati di aggregazione della materia - I gas ed il loro comportamento - Forze intermolecolari - Termodinamica: i principi della termodinamica e le loro implicazioni nel contesto chimico – Termochimica - La spontaneità delle reazioni chimiche: l'entropia e l'energia libera di Gibbs - Equilibrio chimico: concetti generali - La chimica degli acidi e delle basi - Sistemi tampone – Solubilità -

Cinetica

Velocità di reazione – Equazioni cinetiche – Ordine di reazione – Equazione di Arrhenius – Teoria dello stato attivato - Meccanismi delle reazioni chimiche –

Esercitazioni

Stechiometria. Bilanciamento delle reazioni chimiche. Reagente limitante. Principi dell'analisi volumetrica. Equilibri in soluzione. Calcolo del pH in soluzioni di acidi e basi deboli. Soluzioni tampone. Calcoli di solubilità.

Bibliografia

Brian B Laird Chimica Generale
McGraw-Hill, Milano
Raymond Chang FONDAMENTI DI CHIMICA GENERALE McGraw Hill, Milano

Metodi didattici

Il corso e' basato su lezioni orali supportate da materiale accessibile online nel sito di Biotecnologie (biotecnologie.unipr.it). In corso d'anno sono previste prove estemporanee per verificare il livello di comprensione degli studenti.
L'esame e' scritto e consiste in una serie di domande che ripercorrono, nell'ordine, l'organizzazione del corso: teoria atomica e molecolare (nomenclatura e stechiometria), legame chimico (forma delle molecole), termodinamica (termochimica ed equilibri in soluzione) e cinetica (meccanismi di reazione).

Modalità verifica apprendimento

I risultati dell'apprendimento sono verificati attraverso un esame finale scritto che consta di una serie di 13 domande delle quali:

1. Quattro sui concetti della teoria atomica e molecolare (10 punti)

2. Tre sulla teoria del legame chimico (6 punti)

3. Quattro sulla termodinamica chimica (10 punti)

4. Due sulla cinetica chimica (4 punti)

Affinché l’esame sia superato tuttavia non basta accumulare 18 punti, ma lo studente dovrà ottenere almeno la metà dei punti associati a ciascuna sezione.