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I) Fondamenti di Chimica ed Elementi di Stechiometria
Introduzione al Corso. La chimica per un ingegnere. Richiamo di concetti generali. Atomi, Ioni Molecole, Tavola Periodica. Forze di interazione atomiche e e molecolari. Stati di aggregazione della materia.
Trasformazioni chimiche e fisiche. Formule chimiche. Equazioni/reazioni chimiche. Legge di conservazione di massa. Bilanciamento delle reazioni chimiche. Tipologie di reazioni.
Massa atomica, massa molecolare. Mole. Determinazione della formula di un composto. Analisi elementare. Soluto, solvente e soluzione. Grandezze di concentrazione. Reagente limitante e in eccesso.
Teoria degli errori (cenni) e cifre significative.
II) Struttura Atomica e Proprietà Periodiche
Quantizzazione dell'energia: effetto fotoelettrico, spettri di emissione degli elementi. Dualismo onda/corpuscolo. Modello atomico di Bohr. Cenni di meccanica quantistica. Modello quanto-meccanico. Equazione di Schroedinger. Principio di indeterminazione e sue conseguenze.
Orbitali atomici. Aufbau e configurazione elettronica degli elementi. Tavola periodica. Proprietà periodiche degli elementi: energia di ionizzazione, raggio atomico, energia media degli elettroni di valenza.
III) Il Legame Chimico
I tre modelli principali di legame chimico. Teoria di Lewis. Legame ionico. Legame covalente. Polarità dei legami covalenti. Elettronegatività. Carica formale, carica parziale, numero di ossidazione.
La geometria molecolare secondo il modello VSEPR. Polarità delle molecole. Teoria del legame di valenza. Cenni di teoria degli orbitali molecolari. Cenni alla teoria delle bande nei solidi.
Nomenclatura. Legame metallico. Interazioni intermolecolari: forze di van der Waals e legame a idrogeno.
IV) Stati di Aggregazione della Materia
Introduzione alla struttura della materia. Stato gassoso: gas ideali, le leggi di Graham, i gas reali (fattore di compressione e eq. di van der Waals).
Stato solido: definizione, strutture cristalline, relazione struttura/proprietà nei solidi.
Stato liquido: definizione, tensione superficiale, viscosità, tensione di vapore. Cenni su vetri, cristalli liquidi e solidi nanostrutturati.
Materiali per applicazioni tecnologiche: cenni.
V) Termodinamica Chimica
Energia, lavoro, calore e loro risvolti in chimica. Primo principio della termodinamica e entalpia. Entalpia (standard) di reazione, di formazione e di legame. Legge di Hess.
Secondo principio della termodinamica ed entropia. Energia libera di Gibbs e spontaneità delle trasformazioni chimico-fisiche.
VI) Equilibri
Equilibri fisici. Fasi e transizioni di stato. Diagrammi di stato delle sostanze pure. Solubilità e soluzioni ideali. Proprietà colligative: legge di Raoult, abbassamento crioscopico, innalzamento ebullioscopico, pressione osmotica.
Equilibrio chimico. Legge dell'azione di massa. Costante di equilibrio. Quoziente di reazione. Effetto della temperatura sull'equilibrio. Il Principio di Le Chatelier.
Equilibri acido-base. Solventi anfiprotici. Autoprotolisi dell'acqua. Scale di pH, pOH e pK. Calcolo del pH. Misura sperimentale del pH. Idrolisi salina. Sistemi tampone. Equilibri di solubilità.
Equilibri elettrochimici. Reazioni di ossido-riduzione.