Questo corso di chimica generale funge da base essenziale per corsi avanzati di data science e informatica ad alte prestazioni incentrati su applicazioni scientifiche in biologia, chimica, fisica e geologia. Il corso copre i concetti fondamentali della chimica, tra cui la struttura atomica e molecolare, il legame chimico, la stechiometria semplice, la termodinamica, la cinetica e l'elettrochimica.
- CHIMICA Un approccio molecolare. N.J. Tro
- Orbital Interactions in chemistry. T.A. Albright, J.K. Burdett, M.-H. Whangbo
- Course slides
Obiettivi Formativi
Gli studenti impareranno a pensare in modo critico ai principi fondamentali della chimica e ad estrapolare l'osservabile chimico chiave per essere riprodotto/predetto da approcci di calcolo ad alte prestazioni o utilizzato per tecniche di analisi dei dati nell'esplorazione e nella comprensione dei sistemi chimici. Inoltre, gli studenti dovrebbero essere in grado di comunicare idee scientifiche in modo efficace utilizzando una terminologia e convenzioni scientifiche appropriate e saranno incoraggiati a lavorare in modo indipendente e ad assumersi la responsabilità del proprio apprendimento, compresa la gestione efficace del proprio tempo, la definizione di obiettivi e la ricerca di feedback e assistenza quando necessario. Alla fine del corso, gli studenti avranno una chiara idea delle questioni etiche e delle responsabilità associate alla ricerca scientifica, tra cui sicurezza, onestà e integrità.
Prerequisiti
Il curriculum del corso è progettato per essere accessibile a studenti con una vasta gamma di background, soprattutto a quelli che potrebbero non aver seguito corsi di chimica nei loro corsi di laurea.
Metodi Didattici
Numero di ore relative alle attività in aula: 48 (6 CFU)
Sono previste lezioni frontali sia teoriche che applicative da parte del docente
Modalità di verifica apprendimento
L'esame consiste in una prova orale. La prova orale prevede domande sugli argomenti in programma. Verranno valutati il rigore e la chiarezza dell'esposizione, la capacità di inquadrare i vari argomenti nei rispettivi contesti e di collegarli tra loro.
Programma del corso
Questo corso universitario in chimica generale funge da base essenziale per corsi avanzati di data science incentrati su applicazioni scientifiche in biologia, chimica, fisica e geologia. Il corso copre concetti fondamentali della chimica per comprendere e discutere criticamente le principali osservabili che possono essere estratte da esperimenti e simulazioni di sistemi molecolari. Il corso inizierà con una descrizione del modello atomico: modello atomico di Bohr, orbitali elettronici e numeri quantici. Verranno poi introdotte la tavola periodica e le proprietà periodiche degli elementi: raggio atomico, potenziale di ionizzazione, affinità elettronica ed elettronegatività. Sulla base del modello atomico, descriveremo la struttura molecolare e la natura del legame chimico all'interno dei diversi approcci: teoria degli orbitali molecolari, legame di valenza e geometrie molecolari all'interno del modello VSEPR. Gli studenti impareranno anche a costruire da zero diagrammi orbitali molecolari di molecole semplici. Verranno inoltre presentati i legami ionici e metallici con le relative proprietà osservate allo stato solido. Verranno presentati semplici problemi di stechiometria per richiamare i concetti di mole, concentrazioni molari ed equazioni di stato dei gas. Verrà spiegata la termodinamica delle reazioni chimiche: entalpia, entropia ed energia libera di Gibbs. All'interno di questi concetti verrà presentato l'equilibrio chimico insieme ad alcuni semplici esercizi sulle reazioni in fase gassosa. Verrà brevemente introdotta anche la cinetica del processo chimico sulla base della teoria cinetica dei gas. Infine, verranno presentate le reazioni redox e la loro applicazione in elettrochimica: stato di ossidazione, celle chimiche, potenziali standard redox, e le loro applicazioni in semplici esercizi. Il curriculum del corso è progettato per essere accessibile a studenti con una vasta gamma di background, compresi quelli che potrebbero non aver seguito corsi di chimica nei corsi di laurea.