PRESENTAZIONE

Il secondo modulo dell’insegnamento di Chimica Generale ed Inorganica è costituito da lezioni frontali ed esercitazioni in laboratorio prevalentemente singole. Gli argomenti trattati in aula e le esercitazioni pratiche sono strettamente correlati a quelli del primo modulo e permettono una comprensione più ampia dei concetti di base oltre all’apprendimento delle operazioni fondamentali del laboratorio chimico unito alla trattazione critica di risultati sperimentali.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L’insegnamento introduce i discenti alla pratica sperimentale nel laboratorio chimico, consentendo loro di apprendere le modalità per il corretto svolgimento delle operazioni più comuni: manipolazione dei reagenti chimici, preparazione di soluzioni, cristallizzazione, filtrazione, ecc.. Propone inoltre un approccio concreto ai concetti teorici appresi: osservazione sperimentale di reazioni chimiche spontanee e non spontanee, loro conseguenze fisiche e sfruttamento pratico a fini diagnostici. L’insegnamento si propone inoltre di sviluppare capacità di condurre esperimenti in gruppo e di scrivere relazioni sull'attività di laboratorio con particolare attenzione alla consapevolezza degli errori correlati alle misure sperimentali, l’interpretazione delle osservazioni sperimentali e il trattamento critico dei risultati ottenuti.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Al termine di questo insegnamento il discente sarà in grado di:

• Riconoscere i fondamenti sperimentali e logici su cui si basa il metodo scientifico
• Misurare indipendentemente masse, volumi, temperatura e pH, apprezzandone l’incertezza
• Identificare sperimentalmente e rappresentare graficamente una relazione funzionale tra variabili (e.g. solubilità vs. temperatura e differenza di potenziale vs. concentrazione)
• Monitorare, annotare e comunicare cambiamenti fisici significativi legati a sistemi chimici in evoluzione (e.g. rilascio di calore e cambiamenti di colore, torbidità, odore, indice di rifrazione)
• Interpretare le osservazioni sperimentali attribuendone significato, i.e. discernere se una reazione chimica avviene o meno, stimandone qualitativamente la spontaneità in base alla reattività (e.g. determinazione della serie elettrochimica per analisi critica delle osservazioni sperimentali)
• Sfruttare le conoscenze acquisite a fini diagnostici, apprezzando semi-quantitativamente la presenza o meno di certe sostanze in un miscuglio (e.g. saggi qualitativi di anioni e cationi)
• Pianificare, con minima discrezionalità, una serie coordinata di operazioni e processi fisici e chimici di cui sopra a fini sintetici e di purificazione di preparati di laboratorio
• Risolvere problemi numerici sugli argomenti teorici trattati e illustrare verbalmente tali concetti

PREREQUISITI

L'insegnamento è il primo corso di Chimica affrontato dallo studente, all'inizio del corso di laurea; non necessita quindi di prerequisiti a livello universitario. Per la comprensione degli argomenti, sono sufficienti le conoscenze di base di Matematica e Fisica acquisite nella scuola secondaria di secondo grado.

MODALITA' DIDATTICHE

L’insegnamento prevede lezioni frontali in aula  intervallate da questionari interattivi attraverso la piattaforma Wooclap, lezioni e questionari da svolgersi in modalità asincrona sulla piattaforma Aulaweb (pre-lab participant pace obbligatorie prima di ciascuna esercitazione sperimentale) ed esercitazioni singole e a gruppi in laboratorio. Le esercitazioni riguardano argomenti sia strettamente correlati sia complementari a quelli affrontati nel primo modulo con lo scopo di mettere in pratica alcuni dei concetti di base affrontati.

Nel dettaglio, sono previste le seguenti esercitazioni in laboratorio:

1. Determinazione della curva di solubilità di un sale molto solubile.
2. Cristallizzazione frazionata di NaCl e KNO3.
3. Reazioni inorganiche qualitative (precipitazione, acido-base, complessazione).
4. Reazioni redox e determinazione della serie elettrochimica.
5. Preparazione di BaCl2*2H2O.
6. Preparazione di CuSO4*5H2O,
7. Determinazione del prodotto di solubilità di AgCl.

La partecipazione a tutte e sette le attività è obbligatoria, e pertanto è una condizione necessaria per sostenere l'esame. Tali attività sono da considerarsi completate solo in seguito alla consegna dei rispettivi elaborati entro sette giorni, secondo le modalità indicate nelle apposite istanze di consegna su AulaWeb. Sono consentite al massimo due possibilità di assenza ai turni previsti, comunque soggette a preavviso e successivo recupero durante le sessioni dedicate. Date e modalità delle sessioni di recupero verranno pubblicate mediante AulaWeb, e le persone risultate assenti dovranno dare conferma di adesione inviando una email al Dr. Walter Sgroi: walter.sgroi@unige.it.

L'accesso al laboratorio avviene entro le ore 14.00 ed è consentito solo a coloro che hanno preventivamente seguito le lezioni  di preparazione alle esercitazioni e risposto ai corrispondenti quesiti di comprensione entrambi presenti nelle istanze denominate "Pre-lab". I pre-lab prevedono un impegno temporale di circa un'ora e devono quindi essere svolte per tempo, tassativamente almeno 24 ore prima dell'accesso al laboratorio.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma consta dei seguenti argomenti (raggruppati per attinenze e non in ordine cronologico). Introduzione al metodo scientifico, pregiudizio e metascienza. Proprietà misurabili ed errori. Operazioni di misura, strumenti e loro caratteristiche di sensibilità e portata. Incertezza nelle misure: errori casuali (outliers) ed errori sistematici (bias). Errore assoluto ed errore relativo. Cifre significative e cenni sulla propagazione degli errori. Stato gassoso e passaggi di stato. Caratteristiche dello stato gassoso. Gas perfetto. Leggi classiche dei gas perfetti. Equazione di stato per i gas perfetti. Gas reali, trattazione di van der Waals. Miscele di gas e legge di Dalton sulle pressioni parziali. I gas nelle reazioni chimiche. Passaggi di stato e diagrammi di fase P-T. Condizioni di equilibrio, fuori equilibrio e metastabilità.  Soluzioni e proprietà colligative. Modi di esprimere le concentrazioni delle soluzioni. Cenni sui processi di solubilizzazione e Cristallizzazione, coefficiente di van t’Hoff e grado di dissociazione. Tensione di vapore delle soluzioni: legge di Raoult. Cenni sulla distillazione frazionata. Proprietà colligative di soluzioni di non elettroliti, elettroliti forti e deboli. Applicazioni pratiche. Metodi per la determinazione della massa molecolare.

Operazioni fondamentali di laboratorio. Misure di massa. Bilancia tecnica ed analitica. Volumetria. Tecniche di separazione di fase: cristallizzazione semplice e frazionata, ricristallizzazione, decantazione e filtrazione (per gravità e in depressione con imbuto Büchner). Osservazione di reazioni tipiche inorganiche in soluzione acquosa e allo stato solido: precipitazione, acido-base, complessazione, ossidoriduzione. Saggi qualitativi: saggi alla fiamma e determinazione di cloruri e nitrati. Determinazione sperimentale di una serie elettrochimica. Sintesi di due sali inorganici (cloruro di bario e solfato rameico) con relative purificazioni e cristallizzazioni. Determinazione potenziometrica del prodotto di solubilità di un sale poco solubile.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Il materiale didattico costituito dalle lezioni eventualmente registrate su Teams, le tracce delle lezioni, il materiale informativo supplementare e le istanze Aulaweb sono a completa disposizione dei discenti attraverso i canali digitali dell’insegnamento. Per l’approfondimento della materia e per ulteriori esempi di esercitazioni numeriche i discenti sono incoraggiati a consultare i seguenti testi.

Stechiometria per la chimica generale - Michelin Lausarot, Vaglio – Piccin, Padova.

Stechiometria - Bertini, Luchinat, Mani, Ravera.

Stechiometria - Caselli, Rizzato, Tessore.

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

SERENA DE NEGRI (Presidente)

SIMONA DELSANTE

DIEGO COLOMBARA (Presidente Supplente)

GABRIELE CACCIAMANI (Supplente)

ANNA MARIA CARDINALE (Supplente)

MAURO GIOVANNINI (Supplente)

DANIELE MACCIO' (Supplente)

PAOLA RIANI (Supplente)

PAVLO SOLOKHA (Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Dal 25 settembre 2023

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Per poter accedere all’esame il discente deve aver completato l’attività di laboratorio.

Ogni esercitazione di laboratorio richiede lo svolgimento di un questionario pre-lab e di una relazione di laboratorio. I questionari pre-lab vanno svolti in preparazione all’ingresso in laboratorio e sono disponibili in istanze Aulaweb dedicate. Tali questionari consistono in una serie di quesiti principalmente a scelta multipla da completare a seguito di lezioni asincrone. Le relazioni consegnate dal discente dopo le esercitazioni in laboratorio vengono valutate dal personale tecnico e docente entro la fine dell’insegnamento.

L'esame è congiunto per i due moduli e consiste in una prova scritta e una prova orale. La prova scritta è costituita da esercizi numerici sugli argomenti trattati durante il corso (sia 1° che 2° modulo). Solo ottenendo un punteggio sufficiente (≥18/30) alla prova scritta si è ammessi alla prova orale. Durante lo svolgimento dell'insegnamento vengono effettuate due prove scritte parziali. Il discente che supera entrambe le prove parziali viene esonerato dalla prova scritta di esame. Una prova scritta superata rimane valida limitatamente all’anno accademico in corso.

L'esame orale è sempre condotto da due docenti di ruolo con esperienza di esami nella disciplina ed ha una durata di almeno 30 minuti.

La valutazione finale tiene conto non solo dell’esito delle prove scritta e orale, ma anche dei giudizi ottenuti nelle varie attività dell’insegnamento nei questionari pre-lab, nelle relazioni di laboratorio e della partecipazione ai questionari interattivi durante le lezioni.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Le prove d’esame sono strutturate in modo da poter verificare accuratamente il raggiungimento degli obiettivi formativi di entrambi i moduli dell’insegnamento.

La prova scritta consiste nella risoluzione di esercizi numerici a risposta aperta ed è volta ad accertare la capacità del discente di applicare correttamente a problemi concreti i concetti e le formule presentati a lezione e nelle esercitazioni in aula e in laboratorio.

I questionari pre-lab sono volti a stabilire la preparazione del discente sugli aspetti teorico-pratici relativi ad ogni specifica esercitazione di laboratorio prima dell’ingresso in laboratorio e a seguito delle lezioni asincrone dedicate. La valutazione delle relazioni di laboratorio è volta ad esaminare la corretta interpretazione delle osservazioni sperimentali.

La prova orale consiste in una discussione che riguarda sia le esercitazioni pratiche svolte in laboratorio che gli argomenti più teorici trattati durante le lezioni. In questo senso, le relazioni di laboratorio fungono tipicamente da spunto di discussione. Durante la prova orale, la commissione valuta le conoscenze acquisite dal discente, comprese le sue capacità di esporre i concetti dei due moduli utilizzando il lessico scientifico adeguato, argomentarli e relazionarli correttamente tra loro.

Calendario appelli