chimica generale

Docente: Alberto Credi

Universit degli Studi di Bologna Facolt di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali Corso di Laurea in Astronomia

Chimica

Anno di corso: secondo Periodo di svolgimento: I ciclo Tipo di corso: fondamentale Crediti: 6 (5 lez. + 1 lab.) Ore di lezione: 46 Ore di laboratorio (esercitazioni): 10 Valutazione del profitto: in trentesimi Modalit di svolgimento dellesame: prova scritta e prova orale

Prof. A. Credi CHIMICA 0-1

Luogo di svolgimento delle lezioni: Dipartimento di Astronomia Luogo di svolgimento delle esercitazioni: Dipartimento di Chimica G. Ciamician


Laboratorio di Chimica


Modalit di svolgimento dellesame

Prova scritta che consiste di 5 semplici esercizi da svolgere entro 3 ore di tempo. Verr svolta in classe unadeguata preparazione alla prova scritta. Il superamento della prova scritta d diritto allammissione alla prova orale. Lesame orale pu essere sostenuto in un qualsiasi appello entro 1 anno dal superamento dello scritto. Il voto finale, in trentesimi, viene determinato dalla prova orale.

Lattivit di laboratorio fondamentale per il corso di chimica. Essa consiste di cinque esperienze che verranno svolte in tre pomeriggi. Per trarre il massimo profitto dal lavoro in laboratorio agli studenti viene richiesto di svolgere una breve relazione per ciascuna esperienza. Le relazioni vanno consegnate alla fine del corso, e comunque almeno una settimana prima dello svolgimento della prova orale

Per qualsiasi altra informazione sul corso, sul laboratorio e sullesame, consultare il file FAQ Chimica per Astronomia presente nel materiale in rete

Prof. Alberto Credi Dipartimento di Chimica G. Ciamician

Via Selmi 2 40126 Bologna Tel. 051-2099540

E-mail: [email protected] www.ciam.unibo.it/photochem/credi.html

Ricevimento: nei giorni feriali, dalle 9 alle 17, solo su appuntamento Luogo: studio, Dipartimento di Chimica G. Ciamician - 1 Piano

(salire la scala, poi a destra fino in fondo al corridoio; laboratorio di Fotochimica) Testi consigliati: A. M. Manotti Lanfredi, A. Tiripicchio, Fondamenti di Chimica (2 ed.), CEA, Milano, 2006 I. Bertini, F. Mani, C. Luchinat, Chimica, CEA, Milano, 2004 L. Moggi, M. Venturi, Chimica Generale ed Inorganica (2 ed.), Corso Ed., Ferrara, 2002 Per approfondire: M. Munowitz, Chimica, Zanichelli, Bologna, 2003 P. Chiorboli, Fondamenti di Chimica, UTET, Bologna P. Atkins, L. Jones, Chimica Generale, Zanichelli, Bologna, 1998


Nome lista: alberto.credi.StudentiChimicaAstronomia Password: Idrogeno A cosa serve: - Per ricevere messaggi ed informazioni da parte del docente - Per mettersi in contatto con gli altri studenti iscritti alla lista - Per essere abilitati a scaricare il materiale didattico del corso

Come ci si iscrive: - Sul sito https://www.dsa.unibo.it utilizzando le proprie credenziali istituzionali e cliccando su liste

docenti-studenti

Per maggiori informazioni sullutilizzo delle liste docenti-studenti, visitare la pagina http://www.unibo.it/Portale/Guida/Liste+distribuzione/liste.htm

Lista di comunicazione e-mail docente-studenti


Dove si trova: http://campus.cib.unibo.it Cosa si trova: - Lucidi di lezione ( fortemente consigliato frequentare le lezioni avendo le copie dei lucidi gi stampate,

sulle quali poi possibile prendere appunti) - Tabelle e altre informazioni utili sugli argomenti del corso - Esercizi per la preparazione dello scritto - Domande pi frequenti sul corso e sulle modalit dellesame - Manuale di laboratorio con la descrizione delle esperienze - Modelli per la stesura delle relazioni

Come si accede: - Cercare il materiale sotto: Facolt di Scienze MFN, Corso: Astronomia, Materia: Chimica, oppure con il

nome del docente - Scaricare i file utilizzando le credenziali DSA di Ateneo


Materiale didattico online del corso di Chimica per la Laurea in Astronomia

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Prerequisiti per il corso di Chimica per Astronomia e Astrofisica

Non si richiedono conoscenze di Chimica in quanto la materia viene trattata fin dalle sue basi. Si richiede per che lo studente conosca lalgebra elementare, la notazione esponenziale e i logaritmi, il calcolo differenziale e integrazione delle funzioni reali di una variabile, nonch i concetti fondamentali presentati nel corso di Fisica I (cinematica e dinamica, teoria cinetica dei gas e gas ideali, I e II principio della termodinamica, funzioni di stato energia interna ed entropia). Si richiede inoltre la conoscenza dei concetti di base dellelettromagnetismo e dellottica (cariche elettriche e legge di Coulomb, campo elettrico e campo magnetico, natura e propagazione della luce, rifrazione, diffrazione e interferenza).


Cos la Chimica?

La Chimica la scienza che studia la composizione, la struttura e le propriet della materia, le trasformazioni che in essa avvengono

(spontaneamente o provocate dalluomo) e lenergia ceduta o assorbita durante queste trasformazioni

La Chimica quella scienza che assume come unit fondamentali della Natura gli atomi e le molecole e utilizza la conoscenza del loro comportamento per spiegare le propriet della materia che

osserviamo (e misuriamo) su scala macroscopica

La Chimica una scienza sperimentale


La Chimica ...

attorno a noi:

Fotosintesi, combustione, ruggine ...

Farmaci, fertilizzanti, materie plastiche, semiconduttori,

Pianeti, stelle, galassie,


La Chimica ...

Concepimento, crescita, morte

Vista, odorato, ...

Apprendimento, memoria, sogni ...

in noi:


CHIMICA

SCIENZA DEI MATERIALI

FISICA

SCIENZE DELLA TERRA

ECOLOGIA

BIOLOGIA

INGEGNERIA CHIMICA


La Chimica spiega i perch e i come della vita di tutti i giorni,

e usando un suo

atomi e dalle molecole partendo dagli

linguaggio Prof. A. Credi CHIMICA 0-13

LINGUAGGIO CHIMICA

u lettere (a,b,c,)

u alfabeto

u insieme di lettere (atctiebcil)

u parole (bicicletta)

u atomi (C, H, O, ...)

u tavola periodica

u insieme di atomi (HCHHOCHHH)

u molecole (alcol etilico CH3CH2OH)

logica umana logica naturale


LINGUAGGIO CHIMICA

u frasi u paragrafi

u capitoli di un libro

u collane di libri

u supermolecole semplici u supermolecole complesse (enzimi)

u organi intracellulari (mitocondri)

u organismi pluricellulari semplici (molluschi)

u libri u organismi unicellulari (protozoi)

u organismi pluricellulari complessi (uomo)

u biblioteche


Biblioteca di Parigi (10 milioni di volumi) circa 1013 lettere (diecimila miliardi) Uomo

(70 kg) circa 1027 atomi

(un miliardo di miliardi di miliardi)

Il numero di atomi in un uomo paragonabile al numero di lettere contenute in

centomila miliardi di biblioteche! Prof. A. Credi CHIMICA 0-17

Atomo Galassia

ca. 1010 m ca. 1021 m


Comprendere come fatta e come funziona la Natura

ESPLORATORE

Inventare e creare nuove molecole, nuovi materiali, nuovi processi

INVENTORE

Il mestiere del chimico


Il mestiere del chimico

Primo Levi, La chiave a stella

... noi chimici montiamo e smontiamo delle costruzioni molto piccole. Ci dividiamo in due rami principali, quelli che montano e quelli che smontano, e gli uni e gli altri

siamo come dei ciechi con dita sensibili. Dico dei ciechi, perch appunto, le cose che noi manipoliamo sono troppo

piccole per essere viste, anche coi microscopi pi potenti; e allora abbiamo inventato diversi trucchi

intelligenti per riconoscerle senza vederle.


Chimica una parolaccia?

Giorgio Nebbia, Airone, Settembre 1998

La chimica gode di una cattiva reputazione anche presso gli studenti perch ritenuta una disciplina astrusa e difficile. Tale reputazione immeritata: studiare ed imparare la

Chimica non solo non impossibile, ma pu essere anche stimolante e bello!

La Chimica si occupa di fatti reali e concreti La Chimica ragionamento e non nozionismo

Si direbbe di s, a giudicare dalle reazioni della opinione pubblica che associa i pesticidi chimici allinquinamento delle acque, gli additivi chimici alla contaminazione dei

cibi, le industrie chimiche agli incidenti...


E. Amaldi, Intervista sulla materia dal nucleo alle galassie

Il principio cosmogonico - 1

Alla base di tutta la nostra conoscenza attuale dellUniverso sta quello che viene chiamato il principio

cosmogonico. Esso consiste nel porre come postulato che se noi riusciamo a studiare qui sulla Terra, in questo

momento, la costituzione di un atomo o di un corpuscolo e a misurarne la carica, la massa e tutte le varie propriet,

ebbene noi diamo per ammesso che gli stessi identici valori di carica, di massa e cos via, valgano in qualsiasi altro posto dellUniverso e in qualsiasi altro istante del

passato, del presente e del futuro.


E. Amaldi, Intervista sulla materia dal nucleo alle galassie

Il principio cosmogonico - 2

Questo principio stato ampiamente confermato da esperimenti fatti nello spazio negli ultimi anni, grazie ai satelliti, ai veicoli spaziali e alle spedizioni degli astronauti sulla Luna. Ci molto importante, perch se questo principio cosmogonico vero, come tutto fa ritenere, ci

significa che studiando per esempio lo spettro della luce emessa da un qualsiasi elemento chimico in laboratorio (diciamo lidrogeno) e

vedendo lo stesso spettro nella luce che viene da una galassia lontana, possibile dire allora che in quella galassia c lo stesso elemento, lo

stesso idrogeno che si osserva sulla Terra.

In altre parole, questo principio ci consente di applicare alle osservazioni dellUniverso quelle regole che applichiamo

nellosservazione della materia intorno a noi: esiste, cio, ununitariet dei processi, che ci consente di estendere le nostre

conoscenze a tutto il cosmo esplorabile.


Obiettivi formativi specifici del corso di Chimica per Astronomia e Astrofisica

Fornire una buona conoscenza di base nel campo della Chimica che permetta al laureato in Astronomia di trattare con familiarit, sia dal

punto di vista macroscopico, sia dal punto di vista microscopico, sostanze e processi chimici che ricorrono nellambiente cosmico

Di che cosa sono composti gli oggetti materiali di cui formato il mondo che ci circonda?

In quale modo le propriet macroscopiche delle sostanze dipendono dalla loro composizione?

In quale modo e in quali condizioni le sostanze si combinano tra loro, oppure si decompongono, per dare origine ad altre sostanze?


Organizzazione del Corso

Caratterizzazione dei componenti fondamentali delle sostanze (atomi) Studio delle propriet chimiche degli atomi, cio della loro capacit di aggregarsi in modi definiti e costanti per formare lenorme variet di sostanze che si trovano nellUniverso (specie chimiche) Studio delle trasformazioni delle sostanze, spontanee o artificiali, e delle condizioni in cui queste trasformazioni avvengono (reazioni chimiche)


Altri obiettivi...

Lo scopo di una preparazione universitaria anche quello di stimolare la curiosit sul mondo che ci circonda e di sviluppare uno spirito critico sui problemi di attualit inerenti alla Chimica, ed in particolar modo nei

confronti delle informazioni fornite dai mezzi di comunicazione Perci parleremo anche di ... ... assottigliamento dello strato di ozono ... piogge acide ... effetto serra ... idrogeno: combustibile del futuro? ... nanotecnologie


Sostanze di uso comune

Acqua distillata Alluminio Ossigeno Alcol etilico Diamante Grafite Vitamina C Zucchero Marmo PVC (polivinilcloruro) Mercurio Sale da cucina Ammoniaca

Acqua di mare Acciaio Aria Vino Vetro Legno Succo darancia Miele Granito Benzina Carta Olio doliva Farina


CAMPIONE

C almeno una superficie di separazione?

ETEROGENEO OMOGENEO

SI NO

fasi separate Si pu separare con metodi fisici?

MISCELA OMOGENEA (SOLUZIONE)

SOSTANZA (SPECIE CHIMICA)

NO SI

componenti separati Si pu separare con metodi chimici

in elementi diversi?

COMPOSTO SPECIE ELEMENTARE

NO SI

Decomposizione chimica


Classificazione chimica della materia

materia

composti costituite da atomi di elementi diversi cloruro di sodio, zucchero, acqua, metano

specie elementari costituite da atomi dello stesso elemento argento, zolfo, ossigeno, idrogeno

miscele sistemi a pi componenti

eterogenee costituite da pi fasi granito, sangue, sabbia, latte, nebbia

omogenee (o soluzioni) costituite da ununica fase bronzo, vino, aria

sostanze (o specie chimiche) sistemi ad un componente


Gli stati di aggregazione della materia

SOLIDO

LIQUIDO

GASSOSO

Un solido ha forma rigida e un volume fisso, che non cambia molto con la temperatura

Un liquido ha un volume fisso, ma non una forma rigida e si adatta al recipiente che lo contiene; il suo volume pu cambiare, anche se non sensibilmente, al variare della temperatura e della pressione

Un gas non ha n un volume n una forma fissi, dato che si espande in modo da riempire completamente il suo contenitore; il suo volume molto dipendente dalla temperatura e dalla pressione


chimica generale

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