CHIMICA
(Corso di Laurea in Ingegneria Edile)
Prof. Antonio Schifani

Il corso si propone di fornire le conoscenze scientifiche di base per lo studio della struttura della materia e delle correlazioni struttura/proprietà. Tali problematiche sono trattate nel contesto di una visione unitaria che comprende le conoscenze termodinamiche applicate alle trasformazioni chimico-fisiche ed a quelle puramente fisiche. Vengono fornite informazioni riguardanti le proprietà dei materiali di interesse.

Modalità di esame: L'esame prevede una prova scritta ed una prova orale

PROGRAMMA DEL CORSO

Introduzione - Elementi, composti, miscele; atomi, molecole, ioni. Mole. Le reazioni chimiche: calcoli stechiometrici.

Struttura della materia - Richiami di teoria classica dell'elettromagnetismo e cenni di meccanica quantistica. Quantizzazione dell'energia e teoria corpuscolare della radiazione elettromagnetica. Modello atomico di Bohr. Meccanica ondulatoria: relazione di De Broglie. Principio di indeterminazione di Heisenberg. Equazione di Schrodinger. Atomi polielettronici. Configurazione elettronica degli elementi e tavola periodica. Proprietà periodiche. Legame chimico. Legame ionico. Legame covalente: modello della sovrapposizione degli orbitali di valenza. Legame sigma e pigreca. Legame covalente omopolare ed eteropolare. Elettronegatività. Geometria molecolare ed orbitali ibridi. Modello degli orbitali molecolari: ordine di legame ed applicazione alle molecole biatomiche del secondo periodo. Forze di Van der Waals. Correlazioni proprietà fisiche-struttura molecolare. Lo stato solido: solidi amorfi e cristallini. Bande di energia nei solidi. Proprietà elettriche dei solidi:

conduttori, isolanti semiconduttori.

Termodinamica - Definizione di sistema termodinamico. Funzioni di stato ed equazioni di stato. Definizione di fase. Sistemi omogenei ed eterogenei. Concetto di equillibrio termodinamico. Sistemi gassosi ideali e reali. Teoria cinetica dei gas. Primo principio della termodinamica e le funzioni di stato energia interna ed entalpia. Termochimica. Secondo principio della termodinamica e le funzioni di stato entropia, energia libera ed entalpia libera. Criteri per valutare la spontaneità di una trasformazione. Cenni alle interpretazioni microscopiche dell'energia interna e dell'entropia. Terzo principio della termodinamica. Stato liquido e stato solido. Passaggi di stato. Equilibri fisici. Tensione di vapore di un liquido e di un solido. Proprietà critiche dei gas. Diagrammi di stato ad uno e a due componenti indipendenti. Equilibrio chimico e costante di equilibrio.

Soluzioni: - Tipi di soluzioni: solubilità e soluzioni sature. Solubilità dei gas nei liquidi: legge di Henry. Proprietà colligative: ebullioscopia, crioscopia, pressione osmotica. Sistemi colloidali. Equilibri in soluzione acquosa: prodotto di solubilità, acidi e basi. Correlazione struttura molecolare-proprietà acido base.

Reazioni di ossido-riduzione ed elettrochimica - Numero di ossidazione, coppie coniugate redox e bilanciamento delle reazioni redox. Semielementi galvanici, pile, elettrodo standard ad idrogeno, potenziali di riduzione. Equazione di Nernst. Elettrolisi in soluzione acquosa ed in sali fusi. Sovratensioni di elettrodo. Calcoli elettrochimici. Cenni ai fenomeni di corrosione.

Cinetica chimica - Reazioni omogenee. Velocità di reazione, ordine di una reazione, meccanismi di reazione e stadio cineticamente determinante. Dipendenza della velocità di reazione dalla temperatura e relazione di Arrhenius. Catalizzatori. Cenni alla cinetica di reazioni eterogenee.

Chimica descrittiva - La tavola periodica degli elementi: descrizione dei gruppi. Idruri. Ossidi basici, acidi ed anfoteri. Struttura e proprietà degli acidi più comuni. Sali. Chimica organica. Alcani, alcheni, alchini, idrocarburi aromatici. Reazioni di combustione. Prodotti di sostituzione. Composti funzionali e derivati funzionali.

Inquinamento- Cenni sui problemi connessi al fenomeno dell'inquinamento.

Materiali- Cenni sui materiali impiegati nell'edilizia.

TESTI CONSIGLIATI

Silvestroni "Fondamenti di Chimica"

D.W. Oxtoby, N.H. Nachtrieb: "Chimica Moderna" — Edises

P. Silvestroni, F. Rallo "Problemi di Chimica Generale"