Chimica

La Chimica è la Scienza che studia la composizione e le proprietà della materia, oltre che al suo comportamento ed il modo di reagire delle sostanze (naturali ed artificiali) del regno inorganico e di quello organico presente nell’universo.

INTRODUZIONE
  1. Composizione della materia: sostanze pure e miscele (omogenee ed eterogenee); elementi e composti. Composti molecolari e non. Trasformazioni chimiche e fisiche.
  2. Primi elementi di struttura atomica. Il nucleo, gli isotopi. Scala delle masse atomiche relative.
  3. Il numero di Avogadro e la mole. Massa molare.
  4. Introduzione alla tavola periodica e classificazione degli elementi.
  5. Applicazioni a semplici reazioni inorganiche e calcoli stechiometrici.
STRUTTURA ATOMICA
  1. Radiazione elettromagnetica. Fotoni. Quantizzazione dell’energia.
  2. Spettri atomici, modello di Bohr.
  3. Dualismo onda-corpuscolo, principio di indeterminazione di Heisenberg.
  4. Descrizione quantistica dell’atomo di idrogeno: numeri quantici, orbitali e livelli energetici.
  5. Spin elettronico e principio di esclusione di Pauli. Carica nucleare efficace. Struttura degli atomi polielettronici.
  6. Interpretazione quantistica delle proprietà periodiche degli elementi (raggi atomici, energia di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività).
LEGAME CHIMICO E STRUTTURA MOLECOLARE
  • Classificazione generale delle tipologie di legame.  Simbologia di Lewis.
  • Il legame ionico: struttura cristallina e proprietà dei composti ionici, energia reticolare.
  • Proprietà caratteristiche del legame covalente: ordine, distanza ed energia di legame.
  • Descrizione qualitativa del legame covalente: regola dell’ottetto, struttura di Lewis per molecole semplici.
  • Estensioni del modello di Lewis: composti ipervalenti ed elettron-poveri, radicali, risonanza.
  • Geometria molecolare, modello VSEPR.
  • Polarità dei legami e polarità delle molecole.
  • Descrizione quantistica del legame covalente: teoria del legame di valenza e degli orbitali molecolari (cenni).
  • Struttura di semplici composti organici e gruppi funzionali.
STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA
  • Equazione di stati dei gas ideali.  Teoria cinetica dei gas.
  • Forze intermolecolari, legame a idrogeno. Gas reali.  Caratteristiche dello stato liquido.
  • Classificazione dei solidi.  Strutture cristalline.  Solidi amorfi. Isolanti, semiconduttori e metalli.
  • Passaggi di stato e diagrammi di fase per sostanze semplici.
  • Proprietà colligative dedlle soluzioni.
ENERGIA
  • Definizioni di base della termodinamica: sistema e ambiente, funzioni di stato.
  • Calore e lavoro in chimica.  Energia interna.  Primo principio della termodinamica.
  • Entalpia. Entalpia di riscaldamento e dei passaggi di stato. Entalpia di reazioni chimiche: stati standard, entalpie di formazione dei composti, legge di Hess.
TERMODINAMICA ED EQUILIBRIO CHIMICO
  • Irreversibilità e spontaneità.  Entropia e disordine.  Secondo principio della termodinamica.
  • Energia libera di Gibbs e costante di equilibrio.
  • Previsione della spontaneità e delle condizioni di equilibrio delle reazioni chimiche.
  • Principio di Le Chatelier e sue conseguenze. Equilibri eterogenei.
LE REAZIONI CHIMICHE IN SOLUZIONE ACQUOSA
  • Definizione di acidi e basi secondo Broested-Lowry e secondo Lewis.
  • Prodotto ionico dell’acqua. Equilibri acido-base in soluzione acquosa. Scala di pH.
  • Equilibri di solubilità e di precipitazione dei sali.
CINETICA CHIMICA
  • Velocità di reazione e sua dipendenza dalle concentrazioni dei reagenti.
  • Leggi cinetiche in forma differenziale e integrale.
  • Il modello collisionale nella descrizione delle reazioni chimiche.  Stato di transizione ed energia di attivazione.
  • Meccanismi di reazione. I catalizzatori.

ELETTROCHIMICA

  • Reazioni di ossido-riduzione e loro bilanciamento.
  • Principi di funzionamento delle celle voltaiche. Leggi di Faraday. Scala dei potenziali standard (E°).
  • Elettrochimica e termodinamica.  Legge di Nerst.  E° e costante di equilibrio.
  • Esempi di celle voltaiche di uso comune. Accumulatori. Celle a combustibile.
  • Corrosione e sua prevenzione.
  • Elettrolisi e relative applicazioni.  Previsione dei prodotti di elettrolisi per soluzione acquose.

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