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MISURE E GRANDEZZE
Le grandezze fondamentali e le unità di misura
Le unità e grandezze derivate.
Analisi dimensionale e conversioni delle unità di misura.
Le grandezze estensive ed intensive.
MATERIA: CLASSIFICAZIONE E TRASFORMAZIONI FISICHE E CHIMICHE
Classificazione della materia in termini di stato di aggregazione: solido, liquido e gassoso
Classificazione della materia a seconda della sua composizione: elementi, composti e miscugli
Le proprietà fisiche e chimiche della materia
I mutamenti nella materia: trasformazioni fisiche e chimiche
I passaggi di stato
Le curve di riscaldamento e di raffreddamento delle sostanze pure e dei miscugli
Metodi di separazione di miscugli e sostanze.
LA TEORIA ATOMICA E LE PROPRIETA’ DELLA MATERIA
L’atomo. Struttura dell’atomo. Isotopi. Elettroni e periodicità chimica. Orbitali. Gli elementi e la loro organizzazione nella tavola periodica
La massa atomica.
MOLECOLE E COMPOSTI
Prospettiva molecolare degli elementi e dei composti
Le formule chimiche dei composti
Nomenclatura dei composti chimici.
LA COMPOSIZIONE CHIMICA
La quantità chimica: la mole
La massa molare di un elemento: conversione tra grammi di sostanza in numero di atomi e viceversa
La massa molare di un composto: conversione tra grammi di sostanza e numero di molecole
Le formule chimiche come fattori di conversione
La composizione percentuale in massa
LE REAZIONI CHIMICHE
Le equazioni chimiche
Il bilanciamento delle equazioni chimiche
Tipi di reazioni chimiche
Equazioni molecolari, ioniche complete e ioniche nette
LA QUANTITA’ NELLE REAZIONI CHIMICHE
La stechiometria delle reazioni chimiche
Reagente limitante, resa teorica e resa percentuale.
GLI ELETTRONI NEGLI ATOMI
La luce e la radiazione elettromagnetica
Il modello di Bohr: atomi ed orbite
Il modello quanto-meccanico: atomi ed orbitali
Gli orbitali: dimensione, forma ed orientamento
Le configurazioni elettroniche: in che modo gli elettroni occupano gli orbitali?
Le configurazioni elettroniche e la tavola periodica: gli elettroni di valenza
Il potere esplicativo del modello quanto-meccanico
IL LEGAME CHIMICO
La forza e la lunghezza di legame
La teoria di Lewis: regola dell’ottetto e strutture di Lewis
Strutture di Lewis dei composti ionici: trasferimento di elettroni nel legame ionico
Un particolare legame ionico: il legame metallico
Strutture di Lewis dei composti molecolari: condivisioni di elettroni nel legame covalente
Il legame covalente dativo
La risonanza: strutture di Lewis equivalenti della stessa molecola
La teoria VSEPR: la forma delle molecole
La polarità dei legami
La teoria del legame di valenza (VB, Valency Bond Theory)
Gli orbitali ibridi e la struttura dei composti del carbonio
SOLIDI E LIQUIDI
I solidi
Le proprietà dei solidi: fusione, congelamento e sublimazione
I Liquidi: le proprietà intensive
I GAS
La pressione: risultato di continue collisioni molecolari
Le leggi dei gas
Il volume molare dei gas
Le miscele gassose
I gas nelle reazioni chimiche
Limiti della teoria cinetico molecolare per i gas
I gas reali.
LE SOLUZIONI
Soluzioni di solidi disciolti in acqua
Soluzioni di gas in acqua
La concentrazione delle soluzioni
La stechiometria delle soluzioni
Le proprietà colligative delle soluzioni.
L’EQUILIBRIO CHIMICO
Importanza dell’equilibrio chimico
L’equilibrio chimico dinamico delle reazioni
La costante di equilibrio
La costante di equilibrio negli equilibri eterogenei
Calcolo ed utilizzo della costante di equilibrio
Il quoziente di reazione
La termodinamica dell’equilibrio
Perturbare una reazione all’equilibrio: il principio di Le Chatelier.
Il prodotto di solubilità.
ACIDI E BASI
Concetti e Teorie
Teoria di Arrhenius
Teoria di Brønsted-Lowry
Teoria di Lewis
La ionizzazione dell’acqua
Le scale di pH e di pOH: due modi di esprimere l’acidità e la basicità delle soluzioni
La forza degli acidi e delle basi
Come calcolare il pH delle soluzioni acidi o basi forti e deboli
Reazioni di acidi e basi
Titolazione acido-base
Soluzioni di sali: l’equilibrio di idrolisi
Le soluzioni tampone
OSSIDAZIONE E RIDUZIONE
Concetti e definizioni
Gli stati di ossidazione: la contabilità degli elettroni
Il bilanciamento delle equazioni di ossidoriduzione.
I COMPOSTI ORGANICI
Definizioni di chimica organica e composti organici
Caratteristiche strutturali dei composti organici
La stereochimica e l’isomeria dei composti organici
I gruppi funzionali
La reattività dei composti organici.
Principali tipi di reazioni organiche: addizione, sostituzione, eliminazione.
Misurazione: la scienza di base. Sistemi di misura. Analisi dimensionale. Cifre significative. Notazione scientifica.
Proprietà fisiche della materia. Cambiamento chimico fisico e conservazione della materia. Miscele, composti, elementi. Periodicità chimica e classificazione degli elementi, peso atomico, massa atomica. Tavola periodica degli elementi.
L’atomo. Struttura dell’atomo. Isotopi. Elettroni e periodicità chimica. Orbitali. Principio di Pauli. Principio di Hund. Aufbau. Nomenclatura chimica.
Il legame chimico. Energia di legame, regola dell’ottetto, potenziale di ionizzazione, affinità elettronica, carattere metallico di un elemento, rappresentazione degli atomi. Tipi di legame chimico: legami atomici, elettrostatici, metallici. Elettronegatività. Ibridazione , risonanza. Formule di Lewis.
Stato solido e Stato gassoso: sostanze molecolari, solidi ionici e metallici. Gas ideali, pressione, volume, temperatura, equazione di stato dei gas ideali, gas reali.
Stato liquido: Soluzioni, colloidi e sospensioni. Concentrazione delle soluzioni. Proprietà colligative delle soluzioni.
L’equilibrio chimico: legge dell’azione di massa, acidi e basi, prodotto ionico dell’acqua, pH e pOH, acidi e basi deboli e loro costanti di equilibrio, titolazioni acido-base, indicatori acido-base, equilibri di precipitazione, idrolisi di sali, soluzioni tampone, prodotto di solubilità.
Esercitazioni su equilibrio chimico: pH, Idrolisi, Tamponi e solubilità, titolazioni acido-base.
Elettrochimica: potenziali standard, equazione di Nerst, celle elettrolitiche, reazioni di ossido-riduzione, semireazione redox, bilanciamento delle reazioni di ossidoriduzione, elettrolisi, pile.
Termodinamica: concetti generali, entalpia, entropia, energia libera, primo, secondo e terzo principio della termodinamica.
Cinetica chimica: concetti generali, velocità delle reazioni chimiche, ordine di reazione, meccanismo di reazione, catalisi e catalizzatori, energia di attivazione, legge di Arrhenius, effetto dei catalizzatori sulla velocità di reazione.
Formule ed equazioni chimiche. Numero di ossidazione. Nomenclatura, bilanciamento delle equazioni chimiche. Reazioni di trasferimento di elettroni. Reazioni di precipitazione, di idrolisi , di complessazione, di spostamento, acido-base, elettrolitiche. Rapporti tra masse nelle reazioni chimiche-
Esercitazioni su : reazioni chimiche e loro bilanciamento.
Il carbonio: configurazione elettronica, ibridazione e legami /: legame semplice, doppio, triplo.
Reattività chimica e reazioni organiche: acidi e basi di Lewis, reagenti elettrofili e nucleofili, carbocationi e carbanioni. Principali tipi di reazioni organiche: addizione, sostituzione, eliminazione.
Nomenclatura: nomenclatura sistematica e comune dei principali gruppi funzionali.
Stereochimica e stereoisomeria: enantiomeria ed attività ottica, diastereoisomeria, isomeri geometrici, configurazioni e conformazioni.
Idrocarburi: Alcani: proprietà chimico-fisiche, nomenclatura, reattività.
Alcheni e alchini: proprietà chimico-fisiche, nomenclatura, reazioni di eliminazione.
Alogenuri alchilici, alcoli, eteri ed epossidi: proprietà chimico-fisiche, nomenclatura, sostituzioni nucleofile alifatiche.
Il gruppo carbonilico ed i suoi composti:
Aldeidi e chetoni: proprietà chimico-fisiche, nomenclatura, reazioni di addizione nucleofila.
Acidi carbossilici e derivati funzionali degli acidi carbossilici: proprietà chimico-fisiche, nomenclatura, acidità, reattività, esterificazione e saponificazione.
Composti azotati: Ammine, Ammidi, proprietà chimico-fisiche, nomenclatura, basicità, reattività, urea.
Aromaticità: anello benzenico, principali composti aromatici, nomenclatura, sostituzione elettrofila aromatica.
Biomolecole: classificazione, strutture, proprietà di carboidrati, lipidi, amminoacidi, proteine e peptidi.
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