CHEMISTRY A - E

Academic Year 2022/2023 - Teacher: Giovanna DI PASQUALE

Expected Learning Outcomes

The course aims to provide the knowledge of Chemistry necessary to understand the behavior of the most common substances in order to deal with the interpretation of chemical and chemical physical phenomena and to establish the appropriate property-structure correlations of materials of engineering use.

Course Structure

Lectures and exercises.

Should teaching be carried out in mixed mode or remotely, it may be necessary to introduce changes with respect to previous statements, in line with the programme planned and outlined in the syllabus

Detailed Course Content

STRUCTURE OF MATTER: Thomson's model; Rutherford's model; atomic number and mass number; atomic mass unit; atomic spectra; quantum theory, Bohr's theory, the Pauli principle, the uncertainty principle, wave-particle duality, wave mechanics, the equation of Schroedinger; quantum numbers and energy levels; ideal construction of the atoms, the periodic system: potential ionization, electronegativity and electronic affinity.
CHEMICAL BOND: Valence Bond Theory; covalent, metallic and ionic bonds, p and s covalent; hybridization; resonance; relationships between structure and bonding; intermolecular bonds; Molecular Orbital theory.

TYPE OF MATERIAL: Aggregation states; chemical elements and compounds, atoms and molecules, atomic and molecular weight, gram atom, gram-mole; Avogadro's number.
NOMENCLATURAL OF CHEMICAL COMPOUNDS: Brute and structural formulas; chemical equations and stoichiometry with exercises, oxidation, reduction, dismutation; equivalent weight and gram equivalent.
 GASEOUS STATE: Ideal gas, the laws of Boyle, Gay Lussac, Charles, Avogadro; ideal gas equation of state and numerical exercises; Avogadro's law; partial pressures, Dalton's law, equation of Van der Waals; critical state of real gases; Andrew diagram.
CHEMICAL THERMODYNAMICS: General concepts of thermodynamics, internal energy, the first law of thermodynamics, enthalpy, Hess's law, entropy and second law of thermodynamics, III law of thermodynamics, free energy and spontaneous processes.
CONDENSED STATES: Solid state, covalent solids, ionic, molecular, metallic; point, line and surface defects ; vapor pressure, boiling and solidification temperature.
STATE OF SOLUTION: Types of solution; solubility of a species; concentration units; solute-solvent interactions; ideal and real solutions; Raoult's law: the relationship between the composition of a mixture of two liquids and that of its vapor; systems with azeotrope of maximum and minimum; industrial applications, dilute solutions of non-volatile solutes, colligative properties, freezing point depression; boiling point elevation; osmotic pressure; numerical exercises.
CHEMICAL EQUILIBRIUM: Law of mass action, Le Chatelier's principle; derivation of thermodynamic equilibrium constant (Kp, Kc, Kx), the relationship between the equilibrium constants, homogeneous and heterogeneous equilibria, influence of pressure, temperature and concentration on the conditions of equilibrium, free energy and equilibrium constant.
HETEROGENEOUS EQUILIBRIA: Change of state; melting, evaporation, sublimation, Clausius-Clapeyron variance; phase diagrams, one-component systems: water, sulfur, carbon dioxide; systems with eutectic point.

CHEMICAL KINETICS: Rates of reaction, activation energy, rate constants, molecularity and order reaction; influence of temperature; homogeneous and heterogeneous catalysis.
ELECTROLYTE SOLUTIONS: Electrolytic dissociation, strong and weak electrolytes, degree of dissociation; Van't Hoff coefficient, specific and equivalent conductivity; Arrhenius, Bronsted and Lewis theories; ionic product of water ; definition of pH; calculating the pH of solutions of strong acids and bases; calculating the pH of solutions of weak acids and bases.
MULTIPLE EQUILIBRIA IN SOLUTION OF ELECTROLYTES: Salt hydrolysis, buffer solution, acid-base titration, solubility product and common ion effect; numerical exercises.
ELECTROCHEMISTRY: Oxidation-reduction reactions, electrode potentials, Nernst equation and numerical exercises, galvanic batteries; electrochemical series of the elements, electrolysis; Faraday's laws and numerical exercises; electrolysis of molten sodium chloride, electrolysis of an aqueous sodium chloride solution; the electrolysis of water; corrosion.
INORGANIC CHEMISTRY

Textbook Information

Theory and exercises

B.B.Laird, Chemistry, McGraw-Hill

Course Planning

 SubjectsText References
1INTRODUZIONE E METODO DI STUDIOMateriale fornito dalla docente-raccolta n.1
2NATURA ATOMICA DELLA MATERIA* Elementi, composti e miscele; proprietà fisiche e chimiche; atomi e mole¬cole; numero atomico e di massa, isotopi, unità di massa atomica, peso atomico e molecolare; la mole, leggi della chimica; formule brute e di struttura; reazioni chimiche e calcoli stechiometriciCapitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento. Materiale fornito dalla docente-raccolta n.2
3STRUTTURA DELLA MATERIA* Modello di Thomson; modello di Rutherford; spettri atomici; la teoria quantistica; teoria di Bohr; principio di Pauli; il principio di indeterminazione; dualismo onda-particella; la meccanica ondulatoria; l'equa¬zione di Schroedinger; numeri quantici e livelli energetici; costruzione ideale degli atomi.Capitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento. Materiale fornito dalla docente-raccolta n.3
4SISTEMA PERIODICO e CENNI DI CHIMICA INORGANICA* Raggio atomico, potenziali di ionizzazione, elettronegatività, affi¬nità elettronica, carattere metallico. Chimica degli elementi.Capitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento Materiale fornito dalla docente-raccolta n. 4
5NOMENCLATURA DEI COMPOSTI CHIMICI – REAZIONI CHIMICHE* Nomenclatura, reazioni redox, reazioni di dismutazioneCapitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento Materiale fornito dalla docente-raccolta n. 5
6LEGAME CHIMICO* Teoria del legame di valenza; legame omopolare, covalente, ionico, metal¬lico; legami  e ; angoli di lega¬me; ibridazione; teoria VSEPR; risonanza; le¬gami intermolecolari; teoria dell’Orbitale Molecolare.Capitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento Materiale fornito dalla docente-raccolta n.6 e 7
7TERMODINAMICA CHIMICA* Concetti generali di termodinamica; energia interna; I° principio della Termodinamica; entalpia; legge di Hess; entropia e II° principio della Termodinamica; III° principio della Termodinamica; energia libera e processi spontanei.Capitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento. Materiale fornito dalla docente-raccolta n.8
8STATO GASSOSO-STATO LIQUIDO- STATO SOLIDO Gas ideale; leggi di Boyle, Gay Lussac, Charles, Avogadro; equa¬zioni di stato dei gas ed esercitazioni numeriche; legge di Avogadro; pressioni par¬ziali; legge di Dalton; equazione di Van der Waals; stato critico dei gas reali; diagramma di Andrews. stato liquido; pressione di vapore; temperatura di ebollizione e solidificazione; Stato solido; solidi covalenti, ionici, molecolari, metallici; difetti reticolari: di punto, di linea e di superficie.Capitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento. Materiale fornito dalla docente-raccolta n.9
9PASSAGGI DI STATO* Passaggi di stato; fusione, evaporazione, sublimazione; equazione di Clausius-Clapeyron; varianza e regola delle fasi; diagrammi di stato; sistemi ad un componente: acqua, anidride carboni¬ca, zolfo.Capitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento. Materiale fornito dalla docente-raccolta n.10
10STATO DI SOLUZIONE* Tipi di soluzione; solubilità di una specie; concentrazione e mo¬do di esprimerla; interazioni soluto-solvente; soluzioni ideali e non ideali; legge di Raoult: relazioni tra la composizione di una mi¬scela di due liquidi e quella del suo vapore; sistemi con azeo-tropo di massimo e di minimo; soluzioni diluite di soluti non volatili; proprietà colligative; crioscopia; ebullioscopia; pres¬sione osmotica; dissociazione elettrolitica; elettroliti forti e deboli; grado di dissociazione; coeffCapitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento. Materiale fornito dalla docente-raccolta n.11
11EQUILIBRIO CHIMICO* Legge dell'azione chimica delle masse; principio di Le Chatelier; relazioni tra le costanti di equilibrio; equilibri omogenei ed eterogenei; equilibri gassosi; influenza di pressione, tem¬peratura e concentrazione sulle condizioni di equilibrio; energia libera e costante di equilibrio.Capitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento. Materiale fornito dalla docente-raccolta n.12
12EQUILIBRIO IN SOLUZIONE ACQUOSA* Acidi e basi; teorie di Arrhenius, Bronsted e Lewis; prodotto ionico dell'acqua; definizione di pH; calcolo del pH di soluzioni di acidi e basi forti; calcolo del pH di soluzioni di acidi e basi deboli; idrolisi salina; soluzioni tampone; prodotto di solubilità ed effetto dello ione in comune.Capitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento. Materiale fornito dalla docente-raccolta n.13
13CINETICA CHIMICA* Velocità di reazione; molecolarità e ordine di reazione; influenza della temperatura; energia di atti-vazione; catalisi omogenea ed eterogenea.Capitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento. Materiale fornito dalla docente-raccolta n.14
14ELETTROCHIMICA* Pile galvaniche; potenziale standard e sua misura; serie elettrochimica degli elementi; equazione di Nernst; pile a concentrazione; elettrolisi; tensione di decomposizione; leggi di Faraday; elettroli¬si di sali fusi; elettrolisi di NaCl in soluzione acquosa; elettrolisi dell'acqua; cenni sulla corrosioneCapitolo del libro scelto dallo studente corrispondente all’argomento. Materiale fornito dalla docente-raccolta n.15
VERSIONE IN ITALIANO