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CHIMICA

CODICE 56537
ANNO ACCADEMICO 2022/2023
CFU
  • 11 cfu al 1° anno di 8784 INGEGNERIA MECCANICA (L-9) - LA SPEZIA
  • SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE CHIM/07
    LINGUA Italiano
    SEDE
  • LA SPEZIA
  • PERIODO 2° Semestre
    MODULI Questo insegnamento è un modulo di:
    MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

    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;

    comprendere le fondamentali relazioni struttura-proprietà nelle macromolecole;

    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:composizione dell’atomo e sua stabilità; interazioni materia-energia; 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; 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

    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.

     

    Struttura della materia e fondamenti della reattività chimica

    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;

     

    Materiali polimerici, energia e ambiente

    F. Cavani, G. Centi, M. Di Serio, I. Rossetti, A. Salvini. G. Strukul, Fondamenti di chimica industriale. Materie prime, prodotti, processi, sostenibilità, Ed. Zanichelli


    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

    GIANGUIDO RAMIS (Presidente)

    MARINA DELUCCHI

    MARIA PAOLA CARPANESE

    ANTONIO BARBUCCI (Presidente Supplente)

    LEZIONI

    Orari delle lezioni

    L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

    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;

    valutare le fondamentali relazioni struttura-proprietà nelle macromolecole;

    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

    Data Ora Luogo Tipologia Note