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

Fornire le conoscenze chimiche e chimico-fisiche fondamentali di struttura atomica, legame chimico, termodinamica e cinetica chimica indispensabili per la comprensione dello stato e della trasformazione della materia, dei fenomeni naturali e ambientali e della natura dei processi 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;

valutare le condizioni dell’equilibrio chimico;

conoscere le cinetiche coinvolte nella trasformazione della materia;

determinare quantitativamente gli equilibri gassosi e in soluzioni acquose;

conoscere le principali fonti energetiche fossili e rinnovabili;

conoscere i fondamenti del trattamento delle acque;

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

MODALITA' 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: energia libera ed equilibrio chimico; equilibri in soluzione, acidi e basi forti, acidi e basi deboli, sali in ambiente acquoso, effetto dello ione a comune; equilibri di solubilità; velocità di reazione ed equazioni cinetiche; legge di Arrhenius, teoria del complesso attivato e catalisi.

Materiali polimerici: introduzione alla chimica organica; relazioni proprietà e struttura dei polimeri di sintesi (fibre, plastiche, elastomeri, polimeri termoindurenti, Tm, Tg, cristallinità, proprietà meccaniche, polimeri conduttori); cristalli liquidi; aspetti di impatto ambientale dei polimeri di sintesi.

Energia e ambiente: fonti energetiche e sviluppo sostenibile; produzione di idrogeno; risorse rinnovabili. Trattamento fumi ed acque.

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

TESTI/BIBLIOGRAFIA

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

Commissione d'esame

ANTONIO BARBUCCI (Presidente)

GIANGUIDO RAMIS (Presidente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Secondo quanto indicato nel Manifesto degli Studi

Orari delle lezioni

CHIMICA

ESAMI

MODALITA' 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) Calcolo del pH di acidi e basi forti;

6) Descrizione e sfruttamento delle fonti energetiche o trattamento delle acque;

7) Calcolo della costante o della composizione di equilibrio;

8) Descrizione di materiale polimerico o descrizione della relazione tra la struttura e una proprietà o cinetica e catalizzatori;

9) Calcolo del pH di acidi e basi deboli o della solubilità di un sale o nomenclatura organica.

La prova 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) stato della materia; 2) proprietà e trasformazioni; 3) applicazioni. 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; Fissione e fusione nucleare; Molecole biatomiche; Legami σ e π; Ibridizzazione; Molecole polari; Elettroni delocalizzati e risonanza; Legami deboli e a idrogeno; Teoria delle bande e stato solido; Strutture metalliche e leghe; Reticoli ionici ed energia reticolare; Difetti e superficie; Teoria cinetica e leggi dei gas.

Parte 2:

Carattere chimico degli elementi; Diamante e grafite; Polarità e passaggi di stato; Semiconduttori e giunzioni n-p; Proprietà magnetiche; Ferroelettricità e piezoelettricità; Energia libera ed equilibrio chimico; Costante di equilibrio e temperatura; Costante di equilibrio e pressione; Prodotto di solubilità; 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:

Strutture dei polimeri; Polimerizzazione a catena; Polimerizzazione a stadi; Comportamento termico dei polimeri; Cristalli liquidi; Siliconi; Energia e gas serra; Fonti energetiche rinnovabili; Petrolio e derivati; Carbone e gas naturale; Fumi di centrale; Produzione di idrogeno e usi energetici; Rimozione sospensioni nelle acque; Deindurimento e dissalzione dell’acqua ; Trattamenti biologici delle acque; Refrigerazione e degasaggio delle acque.

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

MODALITA' 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 di comprendere le equazioni stato dei gas;

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

verificare la capacità di individuare le condizioni di equilibrio chimico;

verificare la conoscenza delle cinetiche coinvolte nella trasformazione della materia;

verificare l’abilità nella valutazione quantitativa degli equilibri gassosi e in soluzioni acquose;

verificare il livello di conoscenza delle principali fonti energetiche fossili e rinnovabili;

verificare il livello di conoscenza dei fondamentali trattamenti delle acque;

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

Calendario appelli