Ateneo - UPO

Si affronteranno problemi di calcolo stechiometrico di base relativi agli argomenti trattati nel modulo di Chimica Generale ed Inorganica: la nomenclatura di composti inorganici, il bilanciamento delle reazioni, calcoli ponderali, le soluzioni e le loro proprietà, gli equilibri chimici in soluzione, gli acidi e le basi, l'elettrochimica.

R. Breschi e A. Massagli, “Stechiometria”, Edizioni ETS; M. Bruschi, “Stechiometria e Laboratorio di Chimica Generale”, Pearson; P. Michelin Lausarot e G. A. Vaglio, “Fondamenti di Stechiometria”, Piccin; Caselli, Rizzato, Tessore, Stechiometria dal testo di M. Freni e A. Sacco, EDISES;
R. Morassi, G.P. Speroni, “Il laboratorio Chimico”, Piccin; Slowinski, Wolsey, Masterton, “Laboratorio di Chimica”, Piccin.

Conoscenze e abilità: l’obiettivo principale del corso è quello di fornire alle studentesse e agli studenti gli strumenti e le conoscenze necessarie a sviluppare la capacità di risolvere problemi di stechiometria attinenti alla Chimica Generale. In particolare, il modulo si prefigge di condurre lo studente a una piena autonomia nella identificazione delle variabili e le incognite del problema, nell’impostazione della strategia di risoluzione in senso logico e infine nella discussione e nella validazione critica del risultato in base al senso fisico/chimico (autonomia di giudizio). Tali competenze e abilità costituiscono la base per la progettazione e l’implementazione di esperimenti pratici affrontati nel successivo corso di laboratorio. Il corso si propone di incrementare per gradi il livello di complessità dei problemi proposti fino ad includere più gradi di calcolo su argomenti diversi del programma in modo da favorire la capacità delle studentesse e degli studenti di fare collegamenti tra di essi e di identificare il sistema chimico nel suo complesso. Abilità comunicative: il modulo intende guidare le studentesse e gli studenti alla acquisizione di un lessico scientifico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso.

Non sono richiesti particolari prerequisiti al di là di quelli richiesti dal test delle competenze iniziali, in particolare in riferimento alle competenze di matematica di base.

Lezioni frontali, presentazioni powerpoint ed esercizi guidati con relativa discussione collegiale in aula. Le studentesse e gli studenti saranno incoraggiati a svolgere lavoro autonomo al di fuori degli orari di lezione durante l’intera durata del corso in modo da favorire la massima fruizione dello stesso. In particolare verranno proposti problemi da risolversi individualmente (o in gruppo), che verranno successivamente trattati in aula.

Le studentesse e gli studenti saranno coinvolti direttamente (singolarmente e collegialmente) nella risoluzione di esercizi numerici in modo da stimolare la preparazione e testare quotidianamente i progressi effettuati e incentivare le capacità comunicative attraverso l’uso di in lessico adeguato. 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-studenti-disabili-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.

L’esame consiste in una prova scritta della durata massima di 3 ore e prevede la risoluzione di 5-8 problemi di stechiometria ai quali viene assegnato un punteggio variabile (1-3 punti) in base alla complessità. Il punteggio massimo totale è di 10 punti. Con una votazione di 6/10, si accede alla seconda parte dell'esame. La valutazione del test e la relativa assegnazione del punteggio saranno primariamente basate sulla capacità delle studentesse e degli studenti di saper identificare le variabili incognite del problema, saper impostare una strategia di risoluzione razionale e giustificata e utilizzare il linguaggio e la simbologia chimica in modo appropriato e rigoroso.

Il modulo di Esercitazioni di Stechiometria si svolge nell’ambito dei corsi di Chimica Generale e Inorganica e consiste pertanto nella risoluzione, anche numerica, di problemi di base relativi ad argomenti trattati nel corso teorico. Il metodo scientifico. Le misure e le unità di misura del SI. Principali unità di misura di interesse in chimica. Fattore di conversione ed esercizi. Incertezza di una misura, media, valore vero. Accuratezza e precisione. Cifre significative. Classificazione dei composti, composti ionici e nomenclatura dei composti ionici. Numero di ossidazione. Composti molecolari, nomenclatura tradizionale, IUPAC e Stock. Classificazione dei principali composti inorganici e nomenclatura. Acidi e basi minerali e loro reazioni di formazione. Principali reazioni di formazione dei sali. Formula minima e formula molecolare. Calcoli percentuali. Bilanciamento di reazioni non redox. Resa di reazione. Introduzione alla metrica della chimica verde e calcoli di economia atomica. Reagente limitante. Classificazione delle reazioni chimiche e previsione dei prodotti di reazione di reazioni semplici. Le leggi dei gasi: Boyle, Charles, Gay- Lussac, Avogadro. Equazione di stato dei gas perfetti. Utilizzo delle relative equazioni in calcoli stechiometrici. Densità dei gas. Miscele di gas: massa molare media e frazione molare. Legge di Dalton e Amagat. Percentuali in peso, in volume, in moli. Il volume molare nei calcoli stechiometrici. Concentrazione delle soluzioni. Percentuale in peso, in peso su volume, in volume. Molarità, molalità. Concetto di equivalente e normalità. Preparazione di soluzioni per pesata e per diluizione. Calcolo della concentrazione di miscele di soluzioni. Proprietà colligative. Innalzamento ebullioscopico e abbassamento crioscopico. Legge di Raoult e sua applicazione a miscele di liquidi e a soluzioni di soluti solidi. Osmosi e calcolo della pressione osmotica di soluzioni diverse a contatto. Equilibrio chimico. Legge di azione di massa e suo significato. Kc e Kp e loro relazione. Quoziente di reazione. Calcolo della K e della composizione all'equilibrio. Confronto di Q e K. Proprietà dell'espressione di K, reazioni inverse, multipli stechiometrici, reazioni a più stadi. Equilibri complessi. Validità delle approssimazioni. Principio di Le Chatelier. Modifica della composizione dell'equilibrio per aggiunta di una specie. Acidi e basi. Autoprotolisi dell'acqua e Kw. Calcolo del pH e del pH di soluzioni di acidi e basi forti. pH di acidi e basi forti molto diluiti. Titolazioni acido forte-base forte e calcoli relativi. Acidi deboli, costante di dissociazione acida e basica. Calcolo del pH e della Ka e Kb. Calcolo del pH di acidi poliprotici, con una o due dissociazioni parziali. pH di miscele di acidi deboli. Grado di dissociazione acida. Idrolisi acida e basica e calcolo del pH. Soluzioni tampone e calcolo del pH. Equazione di Henderson-Hasselbach. Calcolo del pH per aggiunte successive di acido o base. Equilibri eterogenei, prodotto di solubilità e prodotto ionico. Previsione della supersaturazione o insaturazione di soluzioni. Calcolo della solubilità. Solubilità e pH. Effetto dello ione in comune sulla solubilità dei sali. Agenti "sequestranti". Reazioni redox e loro bilanciamento. Bilanciamento in ambiente acido e basico. Reazioni di disproporzione. Celle galvaniche. Relazione tra energia libera e potenziale. Derivazione dell'equazione di Nerst. Potenziali standard di riduzione. Potenziali di elettrodo in condizioni non-standard. Diagramma di cella. Calcolo del potenziale di cella in condizioni non standard. Pile a concentrazione, diagramma e calcolo del potenziale in condizioni di non equilibrio. Condizioni di cessazione del funzionamento della pila.

Conoscenza e comprensione: conoscenze operative di chimica generale necessarie per risolvere esercizi di stechiometria. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: capacità di applicare i concetti di base e le regole per il riconoscimento e l'assegnazione dei nomi dei composti chimici inorganici più comuni, per la scrittura e il bilanciamento di reazioni chimiche, per l'esecuzione di calcoli stechiometrici, la risoluzione di problemi sui gas, sulle soluzioni, sugli equilibri acido-base in soluzione acquosa e sull'elettrochimica. Autonomia di giudizio: capacità di trarre conclusioni su problemi di stechiometria e saper scegliere tra diverse strategie di risoluzione; capacità di analizzare con senso critico i risultati ottenuti, individuando eventuali errori e proponendo soluzioni. Abilità comunicative: capacità di utilizzare un appropriato linguaggio scientifico per saper esporre argomenti di natura tecnico-concettuale in maniera precisa, concisa e chiara.