Ateneo - UPO

Lo scopo del corso è fornire allo studente la padronanza delle conoscenze di base nella chimica generale ed inorganica. Inoltre verranno approfonditi i collegamenti con le varie discipline biologiche, anche con l'uso di esercitazioni numeriche.

Teoria (uno tra i seguenti, a scelta): - Kotz, Treichel, Townsend, Treichel ̶ Chimica, EdiSES, VI ed, 2017 - Silberberg, Amateis - Chimica, Mc Graw Hill, IV ed, 2019  Stechiometria ed esercizi (uno tra i seguenti, a scelta): - M. Bruschi - Stechiometria e laboratorio di chimica generale, II ed, Pearson - Caselli, Rizzato, Tessore ̶ Stechiometria, EdiSES, V ed, 2015

Il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze fondamentali della chimica generale e inorganica, necessarie per comprendere i processi chimici alla base dei fenomeni biologici secondo una prospettiva atomica/molecolare. In particolare, l’insegnamento mira a: • Sviluppare una comprensione approfondita della struttura atomica, e delle sue relazioni con le proprietà chimiche e la reattività degli elementi, inclusa la capacità di formare legami chimici • Introdurre i principi della stechiometria e della termodinamica, per comprendere gli aspetti quantitativi delle reazioni chimiche includendo il termine energetico • Esaminare le reazioni chimiche in soluzione acquosa, l’equilibrio chimico, le reazioni acido-base e di ossidoriduzione, con attenzione al loro ruolo nei sistemi biologici. • Fornire le basi della termodinamica e della cinetica chimica applicate ai processi biochimici. • Sviluppare la capacità di applicare metodi e concetti chimici alla comprensione dei sistemi viventi.

Per affrontare con profitto il corso è auspicabile che gli studenti abbiano acquisito conoscenze di base di matematica e fisica a livello di scuola secondaria superiore. In particolare, sono indispensabili: -Familiarità con operazioni algebriche, espressioni letterali, proporzioni, equazioni e funzioni semplici -Conoscenza elementare delle unità di misura del Sistema Internazionale (SI) e dei concetti fondamentali di massa, volume, densità, energia e temperatura -Capacità di utilizzare il metodo scientifico e di interpretare dati numerici e grafici. Non sono richieste conoscenze pregresse di chimica, poiché il corso introdurrà gradualmente tutti i concetti fondamentali.

Lezioni frontali durante le quali verranno introdotti i concetti riportati nel programma. Il corso verrà completato da esercitazioni numeriche (stechiometria) svolte in aula in cui verranno applicati alcuni dei concetti illustrati.

Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studentidisabili-e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.

Controllo dell'apprendimento: Discussione in aula degli argomenti trattati nel corso. Durante il corso le studentesse e gli studenti saranno coinvolti nella risoluzione di esercizi di stechiometria in modo da stimolare la preparazione e testare i progressi effettuati. L’esame consiste in una prova scritta della durata di 2 ore. Tale prova consisterà in 6 domande di teoria (ogni risposta corretta sarà valutata max 2/30) e 6 esercizi numerici di stechiometria (ogni esercizio corretto sarà valutato max 3/30). Per il superamento dell'esame la somma dei punteggi dovrà essere almeno 18/30.

La materia: stati fisici, suddivisione della materia (elementi, composti e miscele) Struttura dell'atomo. Atomi ed isotopi. Composti e rappresentazioni molecolari (legge delle proporzioni definite e legge delle proporzioni multiple). Peso atomico e peso molecolare. Definizione di uma. Numero di Avogadro e concetto di mole. La reazione chimica (numero di ossidazione, bilanciamento delle reazioni non redox e redox). La descrizione quantomeccanica dell'atomo (concetto di orbitale, numeri quantici, principio dell'Aufbau). Tavola periodica e corrispondenza con la struttura elettronica degli elementi. Proprietà periodiche. Il legame chimico: regola dell'ottetto, legame ionico, legame covalente secondo la teoria valence bond. Orbitali ibridi. Concetto di risonanza. Ordine e distanze di legame, legami multipli. Elettronegatività, polarità del legame e polarità delle molecole. Forze intermolecolari (ione-dipolo, dipolo-dipolo, legame a idrogeno, dipoli indotti, forze di dispersione). Stati di aggregazione della materia. Gas: definizioni e leggi dei gas perfetti. Stato liquido e stato solido. I cambiamenti di stato (diagrammi di stato). Soluzioni: concentrazioni e proprietà colligative. Termodinamica: definizioni, principi della termodinamica, entalpia, entropia, energia libera. Cinetica chimica: definizioni e leggi cinetiche integrate (ordine zero, 1 e 2), energia di attivazione e controllo della velocità di una reazione (equazione di Arrhenius), catalizzatori. Equilibrio chimico: legge di azione di massa e principio di Le Chatelier, influenza dei parametri sperimentali sull'equilibrio. Equilibri in soluzione acquosa. Equilibrio di autoprotonazione dell'acqua e pH, concetto acido-base, acidi e basi forti e deboli (classificazione e forza, struttura degli acidi più importanti contenenti azoto, fosforo, zolfo e alogeni), idrolisi, soluzioni tampone. Equilibri di solubilità: definizioni ed applicazioni. Elettrochimica: potenziali standard, equazione di Nernst, pile e celle elettrolitiche, la corrosione. Suddivisione degli elementi dei gruppi principali in metalli, semi-metalli e non metalli. Proprietà principali di tali raggruppamenti. Esercizi di stechiometria relativi agli argomenti sopracitati.

Conoscenza e comprensione:conoscenze teoriche e operative con riferimento alle leggi fondamentali della chimica (moli, reazioni, legami e struttura molecolare, stati della materia, soluzioni, equilibri, pH delle soluzioni, termodinamica, cinetica, elettrochimica); acquisizione di un vocabolario scientifico adeguato ed appropriato.Capacità di applicare conoscenza e comprensione:capacità di applicare la teoria per il riconoscimento e l’assegnazione dei nomi dei composti chimici inorganici più comuni, per il bilanciamento di reazioni chimiche, per l’esecuzione di calcoli stechiometrici, la risoluzione di problemi sui gas, sulle soluzioni, sulle proprietà acido-base delle sostanze e sull’equilibrio chimico; capacità di correlare la struttura chimica alle proprietà fisiche e alla reattività dei composti.Autonomia di giudizio:capacità di interpretare e razionalizzare le reazioni chimiche da un punto di vista critico e non mnemonico, utilizzando un approccio metodologico scientifico tale da applicare ai successivi studi nell’ambito degli altri campi della chimica e della biochimica.Abilità comunicative:capacità di utilizzare un linguaggio scientifico appropriato durante il controllo dell’apprendimento in aula.