Struttura atomica della materia.
Struttura elettronica dell’atomo e sistema periodico.
Legami chimici.
Forze intermolecolari e stati della materia.
Stato solido: caratteristiche strutturali dei solidi. Tipi di solidi e loro proprietà.
Reazioni chimiche e stechiometria.
Elettrochimica: generalità sui processi elettrochimici. Pile e potenziali elettrodici. Pile usate nella pratica. Il fenomeno della corrosione. Elettrolisi. Leggi dell'elettrolisi.
Proprietà elettriche dei solidi.
Dapporto, Paoli, Rossi, Lezioni di Chimica, ed. Progetto Leonardo, V edizione
Fusi, Bacchi, Dei, Giorgi, Marchetti, Messori, Paoli, Punzo, Sortino, Tolazzi
CHIMICA Generale e Inorganica, ed. Idelson Gnocchi
Nobile, Mastrorilli, La chimica di base con esercizi, ed. Casa Editrice Ambrosiana
Schiavello, Palmisano, Fondamenti di Chmica, ed. EdiSeS
Atkins, Jones, Fondamenti di chimica generale, ed. Zanichelli
Bertini, Luchinat, Mani, Chimica, ed. Casa Editrice Ambrosiana
Silberberg, Chimica, ed. McGraw-Hill
Whitten, Davis, Peck, Stanley, Chimica Generale, ed. PICCIN
Obiettivi Formativi
L’insegnamento si propone di fornire allo studente le conoscenze di base della chimica indispensabili per comprendere le relazioni tra struttura microscopica e proprietà della materia, contribuendo in tal modo alla formazione di un bagaglio di conoscenze scientifiche di base a cui aggiungere le specificità proprie del Corso di Studio. In particolare gli argomenti del corso sono selezionati in modo tale da mettere in grado gli studenti di affrontare e comprendere due argomenti fondamentali per la loro preparazione di base: lo stato solido, con particolare riguardo al comportamento chimico-fisico dei materiali per l'elettronica, e l’elettrochimica. In questo ambito verrà introdotta anche la problematica della corrosione dei metalli e le strategie per la protezione degli stessi.
Conoscenze erogate:
La conoscenza delle leggi della chimica e del comportamento dei materiali da un punto di vista chimico, collegando i concetti ed i modelli della chimica con le proprietà chimico-fisiche dei materiali.
Capacita' di applicazione:
La capacità di applicare la propria conoscenza in campo chimico per risolvere problemi mono-disciplinari della chimica interpretando ed utilizzando le leggi che li governano nei successivi insegnamenti di applicazione ingegneristica.
Prerequisiti
Non sono richieste conoscenze particolari in ingresso.
Metodi Didattici
Il corso prevede lezioni frontali (circa 80% delle ore totali di insegnamento previste) ed esercitazioni (circa 20% delle ore totali di insegnamento previste).
Altre Informazioni
Il docente fornirà del materiale didattico relativo a particolari argomenti
ed anche testi di compiti assegnati gli anni precedenti (disponibili sulla piattaforma Moodle).
Modalità di verifica apprendimento
La valutazione dello studente prevede una prova scritta costituita da 4 domande teoriche a risposta aperta e 4 esercizi.
Nelle domande a risposta aperta lo studente dovrà dimostrare, oltre ad una buona conoscenza degli argomenti trattati, anche di avere una sufficiente capacità di esposizione e di possedere un lessico specialistico almeno sufficiente. Negli esercizi lo studente dovrà, invece, dimostrare di avere una buona capacità di applicare le conoscenze acquisite per risolvere problemi in ambito chimico.
A scelta dello studente, nel caso abbia raggiunto una valutazione pari almeno a 18/30 nella prova scritta, questi potrà poi sostenere una prova orale nella quale verrà valutata anche la sua capacità di organizzare discorsivamente le sue conoscenze in campo chimico. Tale capacità dovrà essere almeno sufficiente.
Programma del corso
Atomi, ioni e molecole: il modello atomico della materia; le particelle subatomiche; peso atomico, peso molecolare, mole.
Il principio di indeterminazione di Heisenberg; la radiazione elettromagnetica; interazione luce-materia: spettri di assorbimento e di emissione; il dualismo onda-particella e la relazione di De Broglie; l'equazione di Schrodinger; i numeri quantici; orbitali s, p, d, f; la funzione d'onda in coordinate polari; significato fisico della funzione d'onda.
Gli atomi polielettronici; il numero quantico di spin; l'effetto schermo; andamento dell'energia degli orbitali in funzione di Z; regole per il riempimento degli orbitali (minima energia, Pauli; Hund); tavola periodica degli elementi; grandezze periodiche: energia di ionizzazione, affinità elettronica, raggio atomico, elettronegatività.
Il legame covalente; ibridazione e geometria delle molecole; teoria VSEPR, espansione dell’ottetto; risonanza; carica formale; legami covalenti puri e polari; momento di dipolo; molecole polari ed apolari; il legame ionico.
I metalli: caratteristiche generali. Il legame nei metalli secondo la teoria del mare di elettroni.
Forze intermolecolari e stati della materia. Il legame a ponte di idrogeno. Lo stato gassoso e la legge di stato dei gas perfetti.
Lo stato solido: solidi amorfi e solidi cristallini. Reticoli cristallini e celle elementari. Tipi di solidi cristallini: cristalli metallici, ionici, covalenti e molecolari. Proprietà principali dei differenti tipi di solidi. Allotropia, polimorfismo e isomorfismo. Difetti nei cristalli.
Le reazioni chimiche. Reazioni in soluzione (molarità e pH). Le reazioni di ossido-riduzione. Il numero di ossidazione. Bilanciamento di una reazione di ossido-riduzione.
Le pile: l’equazione di Nernst; spontaneità e spostamento delle reazioni redox; reazioni di ossido-riduzione dell’acqua; pile di concentrazione.
Elettrolisi: elettrolisi di sali fusi; elettrolisi in soluzione; leggi dell’elettrolisi.
Esempi di pile utilizzate nella pratica. Il fenomeno della corrosione. Strategie per la protezione dalla corrosione.
Cenni sulla Teoria dell’Orbitale Molecolare. Teoria delle bande. Modello a legame covalente e modello a bande di energia. Semiconduttori intrinseci ed estrinseci. Polimeri conduttori (cenni).