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CHIMICA GENERALE E ORGANICA
PATRICIA CARLONI

Sede Agraria
A.A. A.A. 2016-2017
Crediti 12
Ore 108
Periodo 1^ semestre
Lingua ITA
Codice U-gov (STA SFA STAL) 3A476

Prerequisiti

E' richiesta una conoscenza dei concetti di base di matematica e fisica che si acquisisce nella maggior parte delle scuole secondarie di secondo grado.

Modalità di svolgimento del corso

Sono previste lezioni teoriche (8 CFU, 72 ore), di regola supportate da diapositive e presentazioni a video, ed esercitazioni in aula (4 CFU, 36 ore). Alla modalità convenzionale di erogazione della didattica si affianca l'utilizzo della modalità e-learning. Sulla piattaforma informatica di supporto è disponibile: il materiale didattico strutturato in unità di apprendimento; il materiale per le esercitazioni in aula e le relative istruzioni; test di autovalutazione e risultati; video dimostrativi.

Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e comprensione:

L’insegnamento dovrà permettere agli studenti di acquisire:

(a) adeguata conoscenza dei principi e delle nozioni fondamentali delle scienze sperimentali; (b) adeguate conoscenze scientifiche e metodologiche della chimica; (c) adeguata conoscenza e comprensione dei fenomeni chimici fondamentali; (d) conoscenza delle principali classi di composti organici e comprensione della loro reattività; (e) conoscenza delle principali reazioni utilizzate nel settore della tecnologia alimentare

 

Capacità di applicare conoscenza e comprensione:

Lo studente alla fine del Corso dovrà:

(a) saper utilizzare le nozioni fondamentali sulle scienze sperimentali in modo da approcciare con profitto le discipline applicative; (b) avere la capacità di impostare bilanci di massa e di energia ed applicare l'analisi dimensionale alla loro verifica; (c) comprendere i principi chimici alla base delle tecniche di indagine strumentale e le leggi che li descrivono; (d) comprendere i principi chimici alla base delle operazioni unitarie delle tecnologie alimentari e le leggi che li descrivono; (e) saper utilizzare gli aspetti applicativi delle nozioni di base apprese, lungo l'intera filiera produttiva degli alimenti.

 

Competenze trasversali:

Lo studente dovrà acquisire: (a) autonomia di giudizio per l’analisi e la comprensione dei vari fenomeni chimici connessi alle produzioni alimentari; (b) abilità comunicative per trasferire in modo chiaro ed esauriente informazioni, idee, problemi e relative soluzioni tecniche a interlocutori, specialisti e non, rappresentativi delle diverse e specifiche competenze coinvolte nelle filiere agro-alimentari (ingegnere, biologo, chimico, nutrizionista, amministratore).

 

Programma

1. CHIMICA GENERALE (4 CFU): Sostanze pure e miscugli, miscugli eterogenei ed omogenei, soluzioni, soluto e solvente, solubilità e concentrazione, separazione di miscugli: decantazione, filtrazione, sublimazione, distillazione, estrazione, cromatografia. Sostanze pure, struttura particellare della materia, elementi e composti. Elementi: atomi, molecole, ioni. Composti: molecolari, ionici, ioni singoli.  L’atomo e le particelle che lo compongono, il nucleo e gli elettroni, numero atomico e numero di massa, isotopi, unità di massa atomica, i numeri quantici, gli orbitali s, p e d, la configurazione fondamentale degli atomi.  La tavola periodica: gruppi e periodi; le proprietà periodiche degli elementi: dimensioni atomiche, energia di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività, carattere metallico; carrellata sulle caratteristiche dei vari elementi divisi per gruppi. I legami, l'ottetto, il legame ionico, proprietà dei composti ionici; il legame covalente, orbitali di legame, legame covalente polare, dipoli elettrici, legami sigma e pi-greco, la forma delle molecole; numero di coordinazione e simmetrie; il metano: promozione e ibridazione, orbitali ibridi sp3, sp2, sp, legame covalente di coordinazione, risonanza, proprietà dei composti covalenti; cenni sul legame metallico, proprietà dei composti metallici. I legami deboli, legame idrogeno. Gli stati della materia. I gas: idealità, equazione di stato. Lo stato solido. Lo stato liquido: tensione superficiale, viscosità, tensione di vapore. Passaggi di stato: diagrammi isobari, diagrammi di stato P/T di specie chimiche pure: acqua e anidride carbonica. Temperatura critica. I composti inorganici. Ossidi acidi e ossidi basici. Idrossidi, Cationi metallici, Ossiacidi, Anioni poliatomici, Idracidi, Idruri, Perossidi, Sali, Composti di coordinazione, Particolarità di alcuni elementi. Rapporti ponderali. Il numero di Avogadro e la mole; peso molecolare. Le soluzioni, Il processo di dissoluzione, Solvatazione, Concentrazione delle soluzioni: percentuale P/P, V/V, P/V, molarità, molalità, frazione molare, ppm; Proprietà colligative.  Le reazioni. Reagenti e prodotti, coefficienti stechiometrici, peso equivalente, normalità, scomposizione in ioni dei composti. Reazioni acido-base e reazioni redox. Termodinamica: sistema, ambiente, universo. Sistemi chiusi, aperti, isolati. Energia interna. Calore: capacità termica e calore specifico. Entalpia. Legge di Hess. Entropia, la seconda legge, energia libera. Equilibrio chimico: costanti di equilibrio, Kp, Kc, Kx, Kn; Principio di Le Chatelier.  Equilibri ionici in soluzione. Acidi e Basi. Definizione di Arrhenius, di Bronsted e Lowry, e di Lewis. Acidi e basi coniugati; la ionizzazione dell'acqua, Kw, scala del pH; Ka, Kb; idrolisi; Soluzioni tampone; Indicatori; Titolazioni acido-base e scelta dell'indicatore; Equilibri di solubilità di composti poco solubili, Kps; Effetto dello ione comune.  Elettrochimica: Le reazioni redox; Il potenziale di pila, i potenziali standard; La legge di Nerst, il piaccametro, Cenni sull’elettrolisi. Cinetica: velocità di reazione, equazioni cinetiche, costanti cinetiche, ordine di reazione, diagramma energetico, complesso attivato, teoria delle collisioni, catalizzatori.

2. CHIMICA ORGANICA (4 CFU): I gruppi funzionali e le classi di composti organici. Le reazioni in chimica organica. Elettrofili, nucleofili e radicali. Idrocarburi saturi: alcani, gruppi alchilici, isomeria strutturale, cicloalcani, cicloesano, isomeria conformazionale, isomeria geometrica cis/trans ed E/Z, ossidazione, alogenazione. Stereochimica: isomeri, stereoisomeri, enantiomeri, atomi di carbonio chirali, luce polarizzata e polarimetro, convenzione (+)/(-), formule prospettiche, proiezioni di Fisher, convenzione R/S, miscele racemiche, diastereoisomeri, composti meso. Idrocarburi insaturi: alcheni, reattività verso gli elettrofili, isomeria geometrica cis/trans ed E/Z, carbocationi, addizione elettrofila, idrogenazione, ossidazione; alchini. Idrocarburi aromatici: benzene, risonanza, aromaticità, reattività verso gli elettrofili, sostituzione elettrofila aromatica, effetto dei sostituenti. Alogenuri alchilici: reattività verso i nucleofili, sostituzione nucleofila alchilica, eliminazione ionica. Alcoli: acidità e basicità, reattività verso i nucleofili, sostituzioni nucleofile, disidratazione. Fenoli: acidità e basicità, attività antiossidante, ossidazione. Tioli: acidità, ossidazione. Eteri: scissione. Solfuri: ossidazione. Ammine: basicità, reazioni. Aldeidi e chetoni: gruppo carbonilico, reattività verso i nucleofili, addizione nucleofila, ossidazione, riduzione, tautomeria cheto-enolica, condensazione aldolica. Acidi carbossilici e derivati: acidi, esteri, ammidi, alogenuri acilici ed anidridi, nitrili, sostituzione nucleofila acilica, ordine di reattività dei derivati, condensazione di Claisen. Cenni sugli eterocicli.

3. ESERCITAZIONI (4 CFU): Linguaggio chimico - Reazioni chimiche - Relazioni ponderali - Soluzioni – Reazioni acido-base: equilibri in fase acquosa, pH di soluzioni acide e basche, idrolisi – Equilibri di composti poco solubili: prodotto di solubilità - Reazioni redox – Reazioni in chimica organica.

 

Modalità di svolgimento dell'esame

Metodi di valutazione dell’apprendimento

Prova scritta che comprende due domande di teoria a risposta aperta sulle due tematiche del corso, tre di esercizi di stechiometria sugli argomenti delle esercitazioni e 17 quiz a risposta multipla sull'intero programma del corso. Discussione della prova scritta.

Sono previste prove facoltative di auto-valutazione in itinere, attraverso test e questionari pubblicati sulla piattaforma e-learning, il cui scopo è di fornire allo studente una indicazione sulla progressione del suo grado di preparazione.

 

Criteri di valutazione dell’apprendimento

Lo studente dovrà dimostrare di possedere una conoscenza approfondita dei contenuti, esposti in maniera sufficientemente corretta con utilizzo di adeguata terminologia e la capacità di applicare tale conoscenza per la risoluzione di problemi semplici.

 

Criteri di misurazione dell’apprendimento

Il voto finale è attribuito in trentesimi. L’esame si intende superato quando il voto è maggiore o uguale a 18. È prevista l’assegnazione del massimo dei voti con lode (30 e lode).

 

Criteri di attribuzione del voto finale

Per ogni domanda ed esercizio viene dato un punteggio modulato sulla base della completezza e dell'esattezza delle risposte, che può variare da 0 a 3 punti. Per quanto riguarda il test a risposta multipla per ogni risposta esatta sarà attribuito 1 punto e per ogni risposta sbagliata 0 punti. Per il superamento dell'esame la somma di tutti punteggi non dovrà essere minore di 18. La discussione della prova scritta può modificare al massimo di due punti il punteggio della prova scritta sia in positivo che in negativo. La lode viene attribuita quando il punteggio ottenuto dalla precedente somma superi il valore 30 e contemporaneamente lo studente abbia dimostrato piena padronanza della materia.

 

Testi consigliati

Chimica Generale

• Chang, Goldsby • Fondamenti di Chimica Generale 2Ed • ISBN 9788838668012 • McGraw-Hill Education, Milano, (2015) € 61,00.

• Atkins -Jones • Fondamenti di Chimica Generale • ISBN 978-8808636140 • Zanichelli,  Bologna, (2014) € 59,50.

Chimica Organica

• Hart , Hadad , Craine , Hart • Chimica Organica 7Ed • ISBN 978-8808193506 • Zanichelli, 2012, € 41,40.

• Gorzynski Smith  • Fondamenti di chimica organica 2/ed • ISBN: 978-88-386-6825-8 • McGraw-Hill Education, Milano, (2014) € 59,00.

• Wade  • Fondamenti di Chimica Organica • ISBN: 978-88-299-2300-7 • Piccin, 2013 € 35,00

 

Il materiale didattico utilizzato nel corso delle lezioni e materiale didattico addizionale, inclusi contenuti multimediali e test di autovalutazione, sono a disposizione sulla piattaforma e-learning.

 

Corsi di laurea

• C.L.T. - Scienze e Tecnologie Alimentari (STAL)