Programma del Corso di Chimica Generale ed Inorganica

Docente Prof. Silvano Geremia

Introduzione. Cosa studia la Chimica? Le discipline Chimiche. Classificazione della materia. Gli stati di aggregazione della materia. Sostanze pure e Miscele. Miscele eterogenee e soluzioni. Composti ed elementi. L'atomo. Il numero atomico. I nuclidi e gli isotopi. L'unità di massa atomica. La massa atomica relativa degli elementi. Formula molecolare. Formula minima ed empirica. Formula di struttura. Formula dei solidi ionici e covalenti. La massa molare. Le grandezze estensive ed intensive. La mole quale grandezza estensiva. La concentrazione quale grandezza intensiva. Definizione di Molarità Normalità. Percento in peso. Percento in volume. Molalità e frazione molare. Reazioni chimiche. Bilanciamento di semplici reazioni chimiche e utilizzo dei coefficienti stechiometrici. Percento di resa di una reazione. Reazioni di combustione. L'energia chimica. Reazioni esotermiche e reazioni endotermiche. Le onde elettromagnetiche. La moderna teoria atomica. La funzione d'onda. I numeri quantici. L'orbitale atomico. Sistemi a più elettroni. Carica nucleare effettiva. Principio di esclusione di Pauli. Configurazione elettronica. Principio di aufbau. Regola di Hund. Proprietà diamagnetiche-paramagnetiche. La tavola periodica. Blocchi s, p, d ed f. Elettroni interni e elettroni di valenza. Andamenti periodici di: raggio atomico, energia di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività. Il legame chimico. Nomenclatura dei composti chimici. La regola dell'ottetto. Legame ionico. Il legame covalente puro. Il legame covalente polare. Il momento di dipolo. Geometrie delle molecole. La teoria VSEPR. Gli orbitali ibridi. La teoria del legame di valenza. Le strutture di Lewis. Stabilità delle formule di Lewis. La regola dell'ottetto ed espansione dell'ottetto. La teoria della risonanza. Le formule limiti. L'ibrido di risonanza. L'ordine di legame negli ibridi di risonanza e cariche formali. Il numero di ossidazione. Cenni sulla teoria degli orbitali molecolari. Orbitali molecolari in molecole biatomiche. Orbitali sigma, sigma*, p-greco, p-greco*. Il legame nei metalli, isolanti e semiconduttori. Lo stato solido. Classificazione dei solidi. Cenni sui cristalli. Lo stato liquido. Interazioni tra molecole. Interazione ione-dipolo, dipolo-dipolo, ione-dipolo indotto, dipolo-dipolo indotto, dipolo indotto-dipolo indotto, il legame ad idrogeno, Lo stato gassoso. I gas ideali. Legge di Avogadro. Legge di Boyle. Legge di Charles. Legge di stato dei gas ideali. Miscela di gas. Legge di Dalton. Equazione di Van Der Waals. Diagramma di stato dell'acqua. Proprietà dell'acqua.  Soluzioni di elettroliti forti e deboli. Solubilità e solvatazione. Proprietà colligative. Tensione di vapore. Solventi volatili e non volatili. Legge di Raoult. Abbassamento crioscopico. Innalzamento ebullioscopico. La pressione osmotica. Acidi e basi secondo Arrhenius, Brönsted-Lowry e Lewis. Coppia coniugata acido-base. Composti anfoteri. Acidi poliprotici. Il pH. Reazioni acido-base.  L'equilibrio chimico. La costante di equilibrio. La Kc ed il Kp delle reazioni omogenee gassose. Le relazioni tra le costanti di equilibrio. L'effetto della concentrazione, della pressione e della Temperatura. Il principio di Le Chatelier. Equilibri eterogenei. Il caso delle reazioni gassose con presenza di solidi. Equilibri in soluzione acquosa. Il prodotto ionico dell'acqua. Acidi deboli e basi deboli. pH delle soluzioni di acidi deboli e basi deboli. Il prodotto di solubilità. L'effetto dello ione a comune. Equilibri in soluzione. Le soluzione tampone. Il fenomeno dell'idrolisi acida e basica dei sali. Le reazioni di ossido-riduzione. Bilanciamento delle ossido-riduzioni. Elettrochimica. La pila Daniel. I potenziali standard di riduzione. Elettrodo ad idrogeno. L'equazione di Nernst. Le pile a concentrazione. L'elettrodo di riferimento e l'elettrodo di misura. L'elettrodo a vetro. Elettrolisi. Legge di Faraday.Cenni di Termodinamica. Definizione di sistema-ambiente. Le funzioni di stato. Al prima legge della Termodinamica. Le funzione entalpia. Le reazioni endotermiche ed esotermiche. La legge di Hess ed entalpia standard di formazione. La funzione di Stato entropia. Il secondo ed il terzo principio della Termodinamica. L'equazione di Boltzmann. L'energia libera di Gibbs. Le reazioni spontanee, non spontanee e di equilibrio. La cinetica chimica. Il meccanismo delle reazioni. La velocità delle reazioni Chimiche. Ordine delle reazioni. Fattori che influenzano le cinetiche chimiche, la temperatura, il fattore sterico e la molecolarità. L'Energia di attivazione e stato attivato. I catalizzatori.

CHIMICA DEGLI ELEMENTI. Genesi degli elementi chimici. Abbondanza degli elementi nell’universo. Stabilità del nucleo. I modelli nucleari a goccia, a guscio e collettivo. Abbondanza degli elementi nella crosta terrestre. L'idrogeno. Isotopi dell'idrogeno. Sintesi dell'idrogeno. Reattività e composti dell'idrogeno. Metalli alcalini. Reattività dei metalli alcalini. Composti dei metalli alcalini. Sintesi dei metalli. Processo soda cloro. Processo soda-ammonia. Metalli alcalino terrosi.  Sintesi dei metalli.Reattività dei metalli alcalino terrosi. SIntesi e proprietà dei composti dei metalli alcalino terrosi. Durezza dell'acqua, tensioattivi ed addolcimento delle acque. Terzo gruppo. Sintesi e composti del Boro. SIntesi dell'alluminio: Processo Bayer e Heroult-Hall. Composti dell'alluminio. Gallio. Quarto gruppo. Forme allotropiche del carbonio. Purificazione del Silicio. Germanio. Forme allotropiche dello Stagno. Piombo. SIntesi degli elementi del IV gruppo. Proprietà dei composti del IV gruppo. Quinto gruppo. Sintesi del fosforo. Allotropia del fosforo. Arsenico. Antimonio. Bismuto. Composti con vari stati di ossidazione dell'azoto. Processo Haber di sintesi dell'ammonica. Il processo Qstwald di sintesi dell'acido nitrico. Composti del fosforo. Ossiacidi del fosforo e dell'arsenico. Sesto gruppo, gruppo dei calcogeni. Allotropia dell'ossigeno. Composti dell'ossigeno. Forme allotropiche dello zolfo. Il processo Frasch di estrazione dello zolfo. SIntesi dell'acido solforico. Composto dello zolfo. Selenio. Gruppo degli alogeni. Stati di aggregazione degli alogeni. Preparazione degli alogeni. Alogenuri di idrogeno. ossiacidi degli alogeni. Reattività degli alogeni. Disproporzione del cloro. Gruppo dei gas nobili.

TESTO CONSIGLIATO:

CHIMICA - J. C. Kotz, P. M. Treichel, J. R. Townsend e D. A. Treichel - EdiSES