ID:
001998
Tipo Insegnamento:
Obbligatorio
Durata (ore):
72
CFU:
9
Url:
SCIENZE BIOLOGICHE/PERCORSO COMUNE Anno: 1
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Secondo Semestre (17/02/2025 - 31/05/2025)
Syllabus
Obiettivi Formativi
L’insegnamento si propone di fornire alle studentesse e agli studenti una generale comprensione dei fondamenti teorici e sperimentali delle Scienze Chimiche e di fornire un’introduzione elementare sul ruolo svolto dalla chimica nell’interpretazione dei fenomeni biologici.
Le studentesse e gli studenti saranno in grado di interpretare le proprietà fondamentali degli elementi, la struttura e le proprietà delle molecole, le proprietà dei gas e delle soluzioni, nonché i principi di base della reattività chimica.
Le principali conoscenze acquisite riguardano i fondamenti della teoria atomica e molecolare; la teoria fenomenologica dei gas ideali; la descrizione dei solidi; dei liquidi e delle soluzioni; i fondamenti della termodinamica classica, e la descrizione termodinamica elementare delle reazioni chimiche; le reazioni acido-base, di ossido-riduzione e di precipitazione, i fondamenti di elettrochimica, la descrizione elementare delle proprietà periodiche degli elementi più importanti per la biologia; le semplici operazioni sperimentali del laboratorio di chimica.
Le principali abilità acquisite durante il corso riguardano l’interpretazione delle proprietà fondamentali degli elementi, della struttura e delle proprietà delle molecole; l’esecuzione di calcoli stechiometrici; il calcolo delle proprietà dei gas e delle soluzioni; il calcolo degli equilibri in soluzione acquosa e il calcolo dei potenziali termodinamici.
La parte pratica dell’insegnamento contribuisce a far acquisire alle studentesse e agli studenti abilità nelle semplici operazioni sperimentali di laboratorio. Saranno descritti e discussi i risultati osservati e i dati ottenuti durante lo svolgimento di una prova sperimentale. Le studentesse e gli studenti riusciranno, mediante le nozioni acquisite, a realizzare in autonomia l‘esperienza di laboratorio proposta.
Le studentesse e gli studenti saranno in grado di interpretare le proprietà fondamentali degli elementi, la struttura e le proprietà delle molecole, le proprietà dei gas e delle soluzioni, nonché i principi di base della reattività chimica.
Le principali conoscenze acquisite riguardano i fondamenti della teoria atomica e molecolare; la teoria fenomenologica dei gas ideali; la descrizione dei solidi; dei liquidi e delle soluzioni; i fondamenti della termodinamica classica, e la descrizione termodinamica elementare delle reazioni chimiche; le reazioni acido-base, di ossido-riduzione e di precipitazione, i fondamenti di elettrochimica, la descrizione elementare delle proprietà periodiche degli elementi più importanti per la biologia; le semplici operazioni sperimentali del laboratorio di chimica.
Le principali abilità acquisite durante il corso riguardano l’interpretazione delle proprietà fondamentali degli elementi, della struttura e delle proprietà delle molecole; l’esecuzione di calcoli stechiometrici; il calcolo delle proprietà dei gas e delle soluzioni; il calcolo degli equilibri in soluzione acquosa e il calcolo dei potenziali termodinamici.
La parte pratica dell’insegnamento contribuisce a far acquisire alle studentesse e agli studenti abilità nelle semplici operazioni sperimentali di laboratorio. Saranno descritti e discussi i risultati osservati e i dati ottenuti durante lo svolgimento di una prova sperimentale. Le studentesse e gli studenti riusciranno, mediante le nozioni acquisite, a realizzare in autonomia l‘esperienza di laboratorio proposta.
Prerequisiti
Sebbene non sia stata introdotta alcuna norma di propedeuticità, si ritiene comunque utile possedere concetti fondamentali di algebra elementare e concetti di fisica elementare.
Metodi didattici
Il corso ha la seguente organizzazione (in assenza di limitazioni legate alla pandemia sanitaria): lezioni teoriche in aula con contemporaneo live streaming sincrono, approfondimento di questioni teoriche in aula e con contemporaneo live streaming sincrono, risoluzione di problemi numerici in aula e con contemporaneo live streaming sincrono, esercitazioni di laboratorio in presenza svolte attraverso l’esecuzione di prove sperimentali guidate in laboratorio. Gli studenti eseguono la prova sperimentale proposta in modo indipendente. Prima dell’esecuzione, i principi dell’esperimento sono presentati e discussi con gli Studenti. Nel corso dell’esperimento, gli studenti possono consultare una guida scritta che descrive le varie fasi e operazioni di cui è composta la procedura sperimentale.
Verifica Apprendimento
Lo scopo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di comprensione e approfondimento degli argomenti esposti durante il corso. Essa intende anche valutare le capacità di ragionamento dello Studente, la sua attitudine ad utilizzare un corretto formalismo scientifico e di formulare deduzioni logicamente consistenti a partire dai concetti e principi astratti che stanno alla base della teoria chimica. L’esame è costituito da una prova scritta per la quale si prevede la risoluzione di 10-13 quesiti teorico-numerici. Durante la prova d'esame lo studente potrà consultare la tavola periodica, un formulario (massimo 2 facciate formato A4) e la calcolatrice. Il tempo totale a disposizione sarà non superiore a due ore. Ad ogni domanda sarà attribuito chiaramente un punteggio. Non saranno attribuite penalità alle risposte non date o sbagliate. A disposizione saranno 33 punti totali. Al raggiungimento del massimo punteggio ottenibile sarà attribuita la lode.
Testi
Testi consigliati a scelta tra:
CHIMICA Un approccio molecolare, II edizione
Tro, Nivaldo J
(EdiSES)
Chimica moderna
di David W. Oxtoby, H. P. Gillis, Alan Campion
(EdiSES)
Chimica generale
di Ralph H. Petrucci
(Piccin-Nuova Libraria)
Chimica
John C. Kotz, Paul M. Treichel, John R. Towsend
(EdiSES)
Fondamenti di chimica generale
di Peter Atkins, Loretta Jones
(Zanichelli)
Dispense di chimica a cura del docente del corso.
CHIMICA Un approccio molecolare, II edizione
Tro, Nivaldo J
(EdiSES)
Chimica moderna
di David W. Oxtoby, H. P. Gillis, Alan Campion
(EdiSES)
Chimica generale
di Ralph H. Petrucci
(Piccin-Nuova Libraria)
Chimica
John C. Kotz, Paul M. Treichel, John R. Towsend
(EdiSES)
Fondamenti di chimica generale
di Peter Atkins, Loretta Jones
(Zanichelli)
Dispense di chimica a cura del docente del corso.
Contenuti
Teoria atomica e molecolare (25 ore)
Metodo scientifico e richiami di fisica elementare. Teoria atomica di Dalton, Massa atomica, Scala relativa dei pesi atomici. Atomi e molecole, Formula empirica, Formula molecolare, Peso molecolare, Mole, Massa Molare. Modello atomico di Rutherford, Particelle elementari, Protone, Neutrone, Elettrone, Numero atomico, Numero di massa, Isotopi.Tipi di composti chimici, Composti binari degli elementi con lidrogeno, Ossidi, Ossidi acidi e basici, Ossidi anfoteri, Perossidi, Sali, Peso formula, Stati di ossidazione. Reazioni chimiche, Reazioni acido-base, Reazioni di ossido-riduzione, Principio di conservazione della massa, Principio di conservazione della carica, Bilanciamento di una reazione chimica, Calcoli stechiometrici, Bilanciamento delle reazioni di ossido-riduzione. Emissione del corpo nero, Ipotesi di Planck, Quantizzazione dell' energia, Modello atomico di Bohr, Effetto fotoelettrico.
Elementi di meccanica quantistica, Ipotesi di De Broglie, Modello ondulatorio dell' atomo di idrogeno, Probabilità quantistica, Numeri quantici, Orbitali atomici, Spin elettronico, Principio di esclusione di Pauli, Configurazione elettronica degli atomi polielettronici. Tabella periodica, Gruppi e periodi, Elementi metalli e non-metallici. Legame chimico, Valenza, Teoria di Lewis, Strutture di Lewis e risonanza, Cariche formali, Eccezioni alla regola dell'ottetto. Geometria molecolare, Modello della repulsione delle coppie elettroniche (VSEPR), Elettronegatività, Molecole polari. Elementi della teoria del legame di valenza, Legami σ e π, Orbitali ibridi.
Stati della materia (5 ore)
Stato gassoso, Le variabili PVT, Gas ideali, Temperatura assoluta, Ipotesi di Avogadro, Equazione di stato dei gas ideali, Gas reali, Equazione di Van der Waals. Stato solido, Solidi ionici, Solidi molecolari, Solidi covalenti, Solidi metallici, Struttura dell' acqua solida, Legame ad idrogeno, Interpretazione del legame ad idrogeno intermolecolare. Stato liquido, liquidi polari e apolari, Soluzioni, Evaporazione, Tensione di vapore, Soluzioni ideali, Legge di Raoult. Transizioni di fase, Diagramma di stato, Diagramma di stato dell' acqua, Proprietà colligative.
Reazioni chimiche (22 ore)
Reazioni chimiche, Equilibrio chimico. Acidi e basi, Definizione di Arrhenius, Idrossidi e acidi forti, Acidi e basi deboli, Definizione di Broensted-Lowry, Costante di dissociazione acida e basica, Prodotto ionico dell' acqua, pH e pOH, Soluzioni tampone. Solubilità dei sali, Prodotto di solubilità.
Termodinamica ed elettrochimica (12 ore)
Introduzione alla termodinamica, Trasformazione del lavoro meccanico in calore, Esperienza di Joule, Equivalente meccanico del calore, Conservazione dell'energia, Lavoro meccanico di espansione di un gas ideale, Trasformazione reversibile ed irreversibile, Primo principio della termodinamica, Energia interna, Funzione di stato, trasformazione di calore in lavoro, Entropia, Processi reversibili ed irreversibili rispetto al tempo, Spontaneità ed irreversibilità, Secondo principio della termodinamica, Interpretazione dell'entropia, Disuguaglianza di Clausius, Definizione termodinamica della temperatura, Interpretazione molecolare dell'entropia, Microstati di un sistema termodinamico, Statistica termodinamica, Equazione di Boltzmann. Energia libera di Gibbs, Equazione di Vant Hoff. Lavoro elettrico ed energia libera, Celle elettrochimiche, Potenziale elettrochimico, Equazione di Nernst, Pile elettrochimiche, Elettrolisi.
Esercitazioni di laboratorio (8 ore)
Preparazione di soluzioni tampone e valutazione delle loro proprietà. Determinazione del pH di soluzioni acquose, Titolazioni, Misura strumentale del pH.
Metodo scientifico e richiami di fisica elementare. Teoria atomica di Dalton, Massa atomica, Scala relativa dei pesi atomici. Atomi e molecole, Formula empirica, Formula molecolare, Peso molecolare, Mole, Massa Molare. Modello atomico di Rutherford, Particelle elementari, Protone, Neutrone, Elettrone, Numero atomico, Numero di massa, Isotopi.Tipi di composti chimici, Composti binari degli elementi con lidrogeno, Ossidi, Ossidi acidi e basici, Ossidi anfoteri, Perossidi, Sali, Peso formula, Stati di ossidazione. Reazioni chimiche, Reazioni acido-base, Reazioni di ossido-riduzione, Principio di conservazione della massa, Principio di conservazione della carica, Bilanciamento di una reazione chimica, Calcoli stechiometrici, Bilanciamento delle reazioni di ossido-riduzione. Emissione del corpo nero, Ipotesi di Planck, Quantizzazione dell' energia, Modello atomico di Bohr, Effetto fotoelettrico.
Elementi di meccanica quantistica, Ipotesi di De Broglie, Modello ondulatorio dell' atomo di idrogeno, Probabilità quantistica, Numeri quantici, Orbitali atomici, Spin elettronico, Principio di esclusione di Pauli, Configurazione elettronica degli atomi polielettronici. Tabella periodica, Gruppi e periodi, Elementi metalli e non-metallici. Legame chimico, Valenza, Teoria di Lewis, Strutture di Lewis e risonanza, Cariche formali, Eccezioni alla regola dell'ottetto. Geometria molecolare, Modello della repulsione delle coppie elettroniche (VSEPR), Elettronegatività, Molecole polari. Elementi della teoria del legame di valenza, Legami σ e π, Orbitali ibridi.
Stati della materia (5 ore)
Stato gassoso, Le variabili PVT, Gas ideali, Temperatura assoluta, Ipotesi di Avogadro, Equazione di stato dei gas ideali, Gas reali, Equazione di Van der Waals. Stato solido, Solidi ionici, Solidi molecolari, Solidi covalenti, Solidi metallici, Struttura dell' acqua solida, Legame ad idrogeno, Interpretazione del legame ad idrogeno intermolecolare. Stato liquido, liquidi polari e apolari, Soluzioni, Evaporazione, Tensione di vapore, Soluzioni ideali, Legge di Raoult. Transizioni di fase, Diagramma di stato, Diagramma di stato dell' acqua, Proprietà colligative.
Reazioni chimiche (22 ore)
Reazioni chimiche, Equilibrio chimico. Acidi e basi, Definizione di Arrhenius, Idrossidi e acidi forti, Acidi e basi deboli, Definizione di Broensted-Lowry, Costante di dissociazione acida e basica, Prodotto ionico dell' acqua, pH e pOH, Soluzioni tampone. Solubilità dei sali, Prodotto di solubilità.
Termodinamica ed elettrochimica (12 ore)
Introduzione alla termodinamica, Trasformazione del lavoro meccanico in calore, Esperienza di Joule, Equivalente meccanico del calore, Conservazione dell'energia, Lavoro meccanico di espansione di un gas ideale, Trasformazione reversibile ed irreversibile, Primo principio della termodinamica, Energia interna, Funzione di stato, trasformazione di calore in lavoro, Entropia, Processi reversibili ed irreversibili rispetto al tempo, Spontaneità ed irreversibilità, Secondo principio della termodinamica, Interpretazione dell'entropia, Disuguaglianza di Clausius, Definizione termodinamica della temperatura, Interpretazione molecolare dell'entropia, Microstati di un sistema termodinamico, Statistica termodinamica, Equazione di Boltzmann. Energia libera di Gibbs, Equazione di Vant Hoff. Lavoro elettrico ed energia libera, Celle elettrochimiche, Potenziale elettrochimico, Equazione di Nernst, Pile elettrochimiche, Elettrolisi.
Esercitazioni di laboratorio (8 ore)
Preparazione di soluzioni tampone e valutazione delle loro proprietà. Determinazione del pH di soluzioni acquose, Titolazioni, Misura strumentale del pH.
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Corsi
Corsi
SCIENZE BIOLOGICHE
Laurea
3 anni
No Results Found
Persone
Persone (4)
Dottorandi
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