OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

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 FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Le attività formative proposte sotto forma di lezioni frontali, esercizi ed applicazioni numeriche, associate allo studio individuale, forniranno i fondamenti chimici per la comprensione degli aspetti qualitativi e quantitativi presenti nelle tecnologie di trasformazione della materia e dell’energia. Al termine dell’insegnamento, lo studente sarà quindi in grado di:

determinare la struttura e la configurazione elettronica di un atomo secondo il modello Aufbau;

conoscere i meccanismi di formazione di legami chimici forti e le interazioni deboli attraverso il metodo MOLCAO;

comprendere la struttura dei solidi attraverso la teoria delle bande e le equazioni stato dei gas utilizzando la teoria cinetica;

determinare i potenziali chimici partendo dai fondamenti della termodinamica classica;

calcolare la composizione di un sistema chimico utilizzando le costanti di equilibrio;

determinare le cinetiche coinvolte nella trasformazione della materia secondo la teoria degli urti e la legge di Arrhenius;

comprendere le relazioni tra struttura e proprietà elettriche, magnetiche e meccaniche dei materiali applicando uno scale-up dal microscopico al macroscopico;

discutere tutte le attività proposte applicando il metodo scientifico e utilizzando un 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.

Gli studenti con certificazioni valide per Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA), per disabilità o altri bisogni educativi sono invitati a contattare il docente e il referente di Scuola per la disabilità all’inizio dell’insegnamento per concordare eventuali modalità didattiche che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali.

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.

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. Indicazioni specifiche sulla bibliografia di riferimento verranno fornite dal docente all'inizio delle lezioni.

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/corsi/11976/studenti-orario

Orari delle lezioni

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

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 orale è strutturata su 3 domande di peso 10/30, una per ognuno dei 3 capitoli relativi a:

1) struttura della materia; 2) trasformazione della materia; 3) relazioni tra struttura e proprietà dei materiali. In AulaWeb sono indicate più in dettaglio, per ogni capitolo, le domande proposte.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

I dettagli sulle modalità di preparazione per l’esame e sul grado di approfondimento di ogni argomento verranno dati nel corso delle lezioni.

I problemi numerici e le domande aperte dell’esame scritto permetteranno di valutare la capacità di applicare le fondamentali conoscenze chimiche acquisite a situazioni reali nei processi di trasformazione di materia ed energia. Lo studente dovrà essere in grado di collegare e integrare le conoscenze qualitative con quelle quantitative apprese durante le lezioni frontali.

L’esame orale verterà principalmente sugli argomenti trattati durante le lezioni frontali e avrà lo scopo di valutare non soltanto se lo studente ha raggiunto un livello adeguato di conoscenze, ma se ha acquisito la capacità di analizzare criticamente i problemi chimici fondamentali inerenti lo stato e la trasformazione della materia che verranno posti nel corso dell'esame. Lo studente dovrà inoltre saper giustificare le relazioni tra la struttura e alcune delle proprietà meccaniche, elettriche e magnetiche dei materiali.

ALTRE INFORMAZIONI

Rivolgersi al docente per ulteriori informazioni non comprese nella scheda insegnamento.