Il corso si propone di fornire le basi necessarie per l'interpretazione di fenomeni chimici, per la conoscenza della struttura e delle proprietà dei solidi cristallini e per la comprensione ed il calcolo dei fenomeni energetici relativi a sistemi chimici ed elettrochimici.

Interpretazione e bilanciamento stechiometrico di reazioni chimiche. Struttura dei solidi ionici, covalenti, metallici e molecolari. Proprietà chimiche elementari di liquidi, gas e soluzioni. Interpretazione e calcolo di fenomeni energetici relativi a sistemi chimici ed elettrochimici. Conoscenze basilari di chimica organica.

Per seguire con profitto il corso sono necessarie le nozioni di base relative alle leggi generali della chimica, alla simbologia di elementi e composti, alla più semplice nomenclatura inorganica ed organica, al bilanciamento delle reazioni elementari ed alla stechiometria.

ATOMO
Costituzione del nucleo, struttura dell'atomo di idrogeno e modelli atomici di Bohr, Bohr-Sommerfeld e quantistico-ondulatorio.
Numeri quantici, principio di esclusione e regola di Hund
Forma spaziale degli orbitali s,p,d

CLASSIFICAZIONE DEGLI ELEMENTI E TAVOLA PERIODICA
Configurazione elettronica degli elementi e periodicità nelle loro proprietà chimiche e fisiche
Raggio atomico, energia di ionizzazione ed affinità elettronica.
Suddivisione in metalli, nonmetalli e semimetalli.
Generalità sui gruppi principali della tavola periodica e su alcuni metalli di transizione.

LEGAME CHIMICO
Il legame ionico, covalente, metallico ed i legami intermolecolari.
Legame semplice, doppio e triplo.
Geometria molecolare, teoria dell'ibridazione e della risonanza (esempio del carbonio).
Cenni sulla teoria degli orbitali molecolari.

NOMENCLATURA, FORMULE E STECHIOMETRIA
Massa atomica e molecolare, mole, numero di Avogadro; definizioni ed unità di misura.
Reazioni acido-base e formazione di sali.
Stato di ossidazione e bilanciamento di reazioni redox.
Relazioni ponderali in una reazione, reagente limitante.
Reazioni di combustione.

STATO GASSOSO
Leggi dei gas ideali. Equazione di stato dei gas ideali.
Distribuzione statistica delle energie (Boltzmann).
Equazione di stato dei gas reali.

STATO LIQUIDO
Tensione di vapore di liquidi puri.
Soluzioni e modi di esprimere la loro concentrazione. Dissociazione elettrolitica e grado di ionizzazione. Proprietà colligative di soluzioni elettrolitiche e non. Definizione di acido e base secondo Arrhenius, Brönsted e Lewis.
Legge della diluizione di Ostwald, prodotto ionico dell'acqua. pH, pOH e idrolisi dei sali.

STATO SOLIDO
Cella elementare e struttura dei più semplici solidi cristallini. Reticoli cristallini. Classificazione dei solidi. Cenni sulla diffrazione dei raggi-X.

EQUILIBRI TRA FASI
Liquefazione dei gas.
Diagramma di stato di sostanze pure (acqua e anidride carbonica).

CINETICA CHIMICA E CATALISI
Velocità e ordine di reazione. Equazione di Arrhenius. Energia di attivazione. Catalisi e catalizzatori.

EQUILIBRIO CHIMICO
Legge di azione di massa. Equilibri chimici omogenei ed eterogenei. Principio di le Chatelier ed influenza della temperatura sull'equilibrio.

TERMODINAMICA CHIMICA
Primo, secondo e terzo Principio. Entalpia di reazione e legge di Hess. Energia libera ed entropia in una reazione. Criterio di spontaneità.

ELETTROCHIMICA
Potenziale normale ed effettivo di un elettrodo. Celle elettrochimiche ed equazione di Nernst. Forza elettromotrice di una pila. Reattività di metalli con acidi ossidanti e non. Elettrolisi e leggi di Faraday.

CHIMICA ORGANICA
Nomenclatura e proprietà dei principali composti organici. I gruppi funzionali più comuni e le loro principali reazioni. Isomeria strutturale, conformazionale e ottica. Meccanismi di polimerizzazione per addizione e condensazione

per ulteriori info consultare staff.polito.it/daniele.mazza

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ESERCITAZIONI
Durante le esercitazioni non vengono spiegati nuovi argomenti ma sono trattati gli aspetti numerici e computazionali di alcuni di essi, in particolare:
' Ripasso di nomenclatura inorganica.
' Mole, grammoatomo, peso molecolare.
' Relazioni ponderali nelle reazioni chimiche.
' Reazioni di ossido-riduzione e loro bilanciamento.
' Leggi dei gas ideali.
' Proprietà colligative delle soluzioni.
' Equilibri chimici omogenei ed eterogenei.
' Entalpia di reazione (Legge di Hess)
' pH ed equilibri in soluzione acquosa
' Equazione di Nernst relativa ad un elettrodo o ad una cella.
' Leggi di Faraday.

LABORATORIO
' Verifica delle leggi dei gas
' Reazioni di precipitazione
' Titolazione acido-base
' Reazioni redox
' Misura del pH
' Pila Daniell

I testi consigliati, scelti tra quelli elencati, saranno comunicati a lezione dal Docente titolare dell'insegnamento.

' P. Atkins, L. Jones, Principi di Chimica, Zanichelli
' Giannoccaro, Doronzo, Elementi di stechiometria, EdiSES
' Malucelli, N. Penazzi, Elementi di Chimica per l'Ingegneria, Levrotto&Bella
' Manfredotti-Lanfredi, Tiripicchio, Fondamenti di Chimica, Casa Editrice Ambrosiana
' D.Mazza, Fondamenti di Chimica, Casa Editrice Esculapio
' R. Michelin A. Munari, Fondamenti di Chimica per l'ingegneria, Cedam
' Petrucci-Harwood, Chimica generale,Principi e moderne applicazioni,Piccin
' Schiavello, Palmisano, Fondamenti di Chimica, EdiSES
' M.S.Silberberg, Chimica, Mc Graw-Hill

Materiale utile si trova anche sul sito della didattica online del Politecnico di Torino o nelle pagine web dei singoli corsi.

per ulteriori info consultare staff.polito.it/daniele.mazza

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La verifica dell'apprendimento avviene mediante prova scritta e successiva prova orale obbligatoria, alla quale si accede con un punteggio minimo della prova scritta.

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