Appunti di Fondamenti di chimica.
1. L'atomo e i modelli atomici
· Composizione dell'atomo (elettroni, protoni e neutroni): esperimento di Rutherford, spettro elettromagnetico, principio di indeterminazione.
· Numero atomico, numero di massa, isotopi.
· Struttura dell'atomo e modelli atomici: Thompson, Rutherford, Bohr e spettri atomici, Schrodinger e l'atomo di idrogeno.
· Configurazione elettronica di atomi e ioni polielettronici: spin elettronico, principio di Pauli, regole di Hund, carica nucleare effettiva.
2. Mole, reazioni chimiche e stechiometria
· Il concetto di mole
· La mole, massa molare vs. molecolare, , composizione percentuale dei composti, formule empiriche e molecolari.
· Equazione chimica e suo bilanciamento, stechiometria e resa di reazione.
3. La tavola periodica, il legame chimico e le interazioni intermolecolari
· Tavola periodica e proprietà periodiche (raggio atomico, energie di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività, carattere metallico).
· Legame ionico: caratteristiche, composti ionici e valenza ionica.
· Legame covalente: caratteristiche, legame singolo, doppio e triplo, legame dativo, regola dell’ottetto ed eccezioni, geometria molecolare secondo il modello VSEPR, teoria del legame di valenza e ibridazione.
· Legame covalente puro e polare, polarità delle molecole e momento dipolare.
· Legame metallico. Conduttori, semiconduttori ed isolanti.
· Forze intermolecolari: interazioni ione-ione, ione-dipolo, dipolo-dipolo, dipolo-dipolo indotto, forze di London e legame ad idrogeno.
4. Valenza e numero di ossidazione, nomenclatura dei composti inorganici
· Valenza, numero d’ossidazione, carica reale vs. formale.
· Nomenclatura dei composti inorganici (tradizionale, IUPAC e secondo Stock): distinzione tra metalli e non metalli, ossidi ed anidridi, acidi, idrossidi, idruri e sali.
5. Stati di aggregazione della materia
· Lo stato gassoso: legge di Boyle, legge di Charles, ipotesi di Avogadro, legge dei gas ideali, miscele di gas, pressioni parziali, legge di Dalton, gas reali ed equazione di van der Waals.
· Lo stato liquido: forze intermolecolari, tensione superficiale, capillarità, viscosità, pressione di vapore, cambiamenti di stato, curve di riscaldamento e raffreddamento di sostanze pure, stati metastabili, fluidi supercritici, diagrammi di fase.
· Lo stato solido: solidi ionici, molecolari, covalenti e metallici, solidi cristallini e amorfi, reticoli cristallini, strutture di alcuni solidi cristallini metallici e ionici, difetti nei cristalli.
6. Soluzioni
· Unità chimiche e fisiche di misura della concentrazione: molarità, frazione molare, percentuale in massa e in volume.
· Proprietà colligative delle soluzioni con soluti volatili e non: innalzamento ebullioscopico, abbassamento crioscopico.
· Diagrammi di stato ad uno e due componenti.
7. Termodinamica e termochimica
· Primi accenni alla termochimica: processi esotermici ed endotermici; energia, calore e lavoro; concetto di sistema, ambiente e universo; sistema aperto, chiuso ed isolato; capacità termica specifica e calore latente nei passaggi di stato.
· Primo principio della termodinamica, energia interna, entalpia, legge di Hess ed entalpie standard di formazione e combustione.
· Calorimetria: capacità termica, calorimetri, energia e passaggi di stato.
8. Equilibrio acido-base
· Equilibri acido-base in soluzioni acquose: definizione di acido e base secondo Arrhenius, acidi e basi forti/deboli, acidi mono e poliprotici. Definizione acido-base di Bronsted e Lowry, coppie coniugate acido-base, sostanze anfiprotiche.
· Autoprotolisi dell’acqua, Kw, pH e pOH. Calcolo del pH di soluzioni di acidi e basi forti.
9. Fondamenti di chimica organica
· Nozioni di Chimica Organica.
· Combustibili fossili e biocarburanti. Combustione. Il calcolo del numero di ottani.
· Gli eteroatomi e i principali gruppi funzionali.
10. Materiali polimerici
· Reazioni di polimerizzazione e metodi industriali di produzione dei polimeri. Cristallinità. Lavorazione dei materiali polimerici.
· Classi di polimeri: termoplastici, termoindurenti, tecnopolimeri, elastomeri.
· Proprietà meccaniche dei polimeri.
· Il riciclo dei materiali polimerici.
· I polimeri da fonti rinnovabili.
11. Materiali metallici
· Diagrammi di stato: sostanze pure e a due componenti. Regola delle fasi e regola della leva.
· Produzione di acciai e ghise.
· Diagramma di stato Ferro-Carbonio.
· Trattamenti termici degli acciai e prestazioni meccaniche.
· Leghe metalliche non ferrose.
12. Materiali compositi
· Materiali compositi a matrice polimerica.
· Compositi a base di fibra di carbonio, Kevlar e fibra di vetro.
· Metodi di preparazione e proprietà dei materiali compositi.
13. Le proprietà meccaniche
· Le proprietà meccaniche dei materiali plastici e degli acciai.
· Il diagramma sforzo deformazione.
· Le prove dinamico-meccaniche e le prove a fatica.
· Le prove ad impatto.
...continua