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CHIMICA GENERALE ED INORGANICA (corso B)

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General and Inorganic Chemistry

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Anno accademico 2020/2021

Codice dell'attività didattica
MFN0365
Docente
Prof.ssa Lorenza Operti
Corso di studi
Scienze Biologiche D.M. 270
Anno
1° anno
Periodo didattico
Da definire
Tipologia
Di base
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Scritto ed orale
Prerequisiti

Conoscere le diverse unità di misura ed essere in grado di eseguire equivalenze.
Saper risolvere equazioni di primo e secondo grado.


To know the measure units and to be able to do equivalences.
To be able to solve first and second order equations.
Propedeutico a

Tutti gli esami del 2° anno.


All second-year teaching courses.
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Questo insegnamento concorre agli obiettivi formativi dell'ambito propedeutico del corso di laurea in Scienze Biologiche ed è mirato a fornire agli studenti solide conoscenze di base in chimica, propedeutiche all'acquisizione di conoscenze avanzate di chimica organica e biochimica e alla comprensione di una svariata gamma di fenomeni di interesse biologico. In particolare, l'insegnamento si propone di fornire agli studenti:

  • una introduzione al linguaggio e alla metodologia scientifica con particolare riguardo ai fenomeni chimici, al loro ruolo nei sistemi biologici e agli aspetti applicativi;
  • una conoscenza approfondita del comportamento delle soluzioni acquose e degli equilibri chimici in soluzione allo scopo di acquisire le basi necessarie per comprendere i fenomeni biochimici.

In compliance with the training objectives of  the  Course in Biological Sciences, the present module aims at providing students with robust basic chemical skills, preparatory for the acquisition of advanced skills in organic chemistry and biochemistry, as well as for the comprehension of a wide range of biologically relevant phenomena. More in details, this module aims at providing students with:


• an introduction to chemical language and to the scientific methodology, with a specific focus on chemical phenomena and their involvment in the biological world as well as on more applicative aspects;
• an in-depth knowledge of the behaviour of aqueous solutions and chemical equilibria, in order to acquire thel chemical bases needed to understand biochemical phenomena.

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Risultati dell'apprendimento attesi

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE Acquisizione di conoscenze teoriche e operative relative alla chimica di base, con specifico riferimento a tematiche di rilievo biologico.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE Acquisizione della capacità di applicare le conoscenze teoriche relative alla chimica di base alla risoluzione di esercizi e di problemi, con specifico riferimento a tematiche di rilievo biologico.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO Acquisizione di consapevole autonomia di giudizio con riferimento a valutazione e interpretazione di dati sperimentali per scelte strategiche in situazioni nuove.

ABILITÀ COMUNICATIVE Acquisizione di competenze e strumenti per la comunicazione nella forma scritta e orale, in lingua italiana, unitamente all'utilizzo di linguaggi grafici e formali.

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO Acquisizione di capacità autonome di apprendimento e di autovalutazione della propria preparazione, atte ad intraprendere gli studi successivi con un alto grado di autonomia.

 

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING Acquisition of theoretical and applicative skills concerning general chemistry principles with a focus on biologically relevant issues.

APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING Acquisition of the ability to apply the theoretical chemical knowledge to the solution of problems and exercises, with a focus on biologically relavant issues.

MAKING JUDGEMENTS Acquisition of aware judgment autonomy concerning evaluation and interpretation of experimental data in order to achieve strategic choices in unkonw situations.

COMMUNICATION SKILLS Acquisition of oral and written communication skills and expertise, in italian, as well as the ability to use graphical and formal languages.

LEARNING SKILLS. Acquisition of autonomous learning capacity and self-assessment of its preparation, in order to undertake subsequent studies with a high degree of autonomy.

 

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Modalità di insegnamento

L'insegnamento consiste di 58 ore di lezione, distribuite tra argomenti teorici ed esercitazioni di stechiometria.

La frequenza è facoltativa.

DIDATTICA ALTERNATIVA: In caso di permanenza della emergenza sanitaria dovuta al COVID-19, il corso sarà erogato in modalità a distanza. Il corso sarà organizzato in lezioni teoriche (asincrone), attività da svolgere on-line sulla piattaforma Moodle, esercitazioni e periodici colloqui con gli studenti (sincroni), utilizzando la piattaforma WebEx.

Tutto il materiale didattico sarà pubblicato e/o disponibile sulla piattaforma Moodle: lezioni asincrone ed esercitazioni sincrone (registrate); esempi di esercizi risolti e test accessibili agli studenti, per allenamento e autovalutazione.

La comunicazione con gli studenti avviene mediante e-mail e richiede la registrazione sulla pagina Campusnet dell’insegnamento.

58-hours course, splitted in theoretical lessons and stoichiometry training.

The attendance is optional.

ON LINE TEACHING: In case of persistence of the health emergency due to COVID-19, the course will be delivered remotely. The course will be organized in theoretical lessons (asynchronous), activities to be carried out online on the Moodle platform, exercises and periodic interviews with students, using the WebEx platform.

All didactic material will be published and /or available on the Moodle platform: asynchronous lessons and synchronous exercises (recorded), examples of solved exercises and test for training and self-assessment.

Communication with students takes place through e-mail and requires registration on the Campusnet web page of the teaching course.

 

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame scritto e orale (entrambi obbligatori).

La prova scritta consiste di 6 problemi di stechiometria sugli argomenti svolti durante il corso, volti a verificare la familiarità dello studente con le grandezze chimiche e l'abilità acquisita nell'utilizzarle. Il voto, espresso in trentesimi, è valido fino all'inizio dell'anno accademico successivo. Il risultato positivo (18/30) di questa prova consente l'accesso alla prova orale.

La prova orale verte principalmente sugli aspetti teorici del corso, al fine di valutare sia la comprensione dei principi fondamentali della chimica sia la capacità dello studente di applicare tali principi a contesti reali.

Note:

  • In ciascuno dei periodi di esame previsti dal calendario delle attività didattiche viene fissata almeno una coppia di date per la prova scritta e la prova orale.
  • Gli studenti sono tenuti ad iscriversi alla prova scritta seguendo la procedura di Ateneo. In caso di problemi e difficoltà gli studenti sono invitati a contattare i docenti.
  • In caso di esito positivo della prova scritta lo studente può sostenere la prova orale nello stesso appello, oppure può decidere di posticipare la prova orale ad uno degli appelli successivi purchè entro l'inizio dei corsi dell'anno accademico successivo. Nel caso in cui lo studente non superi il colloquio orale, dovrà ripetere la prova scritta. Non è necessario iscriversi per la prova orale, ma è sufficiente presentarsi in aula nel giorno ed ora fissati.

ESAMI A DISTANZA: In caso di permanenza della emergenza sanitaria dovuta al COVID-19, l’esame sarà realizzato in modalità a distanza. Esso consisterà di un test di sbarramento (scritto) su piattaforma Moodle + colloquio orale (obbligatorio) via Web-Ex, secondo il Decreto Rettorale n.1097/2020.

Il test di sbarramento consisterà di 20 domande (tempo complessivo 30 minuti). Coloro che avranno superato lo scritto con un voto uguale o superiore a 18/30 saranno ammessi al colloquio orale, via piattaforma Web-Ex, in una data successiva all'appello scritto, secondo un calendario stabilito dal docente. Nel caso in cui l’esame venga svolto in questa modalità, lo scritto sarà valido per quel solo appello.

Gli studenti riceveranno comunicazione delle modalità di accesso al test e alla piattaforma WebEx mediante messaggio E-mail sull'indirizzo di posta istituzionale.

Queste modalità potranno subire variazioni in caso di pubblicazione di ulteriori decreti Rettorali relativi allo svolgimento degli esami stessi.

Written and oral exam (both mandatory).

The written test consists in 6 stoichiometric problems on the topics covered during the course aimed at verifying the student's familiarity with the chemical quantities and the acquired ability to use them. The mark, expressed in thirtieths, is valid until the beginning of the following academic year. The positive outcome (≥ 18/30) of this test allows access to the oral test.

The oral exam focuses mainly on the theoretical aspects of the course, in order to evaluate both the understanding of the fundamental principles of chemistry and the student's ability to apply these principles to real contexts.

Remarks:

  • In each examination period, at least one written and one oral session are proposed.
  • In order to attend the written test, students are required to register on the ESSE3 platform. In case of problems, students may contact their teacher.
  • The oral exam may be taken in any examination period within the current academic year. If the students fail the oral exam, they have to repeat the written test. It is not necessary to register for the oral exam, but it is sufficient to present yourself in the classroom on the set day and time.

ON LINE EXAMS: In case of persistence of the health emergency due to COVID-19, the exam will be carried out remotely. It will consist of a barrier test (written) on the Moodle platform + oral interview (mandatory) via Web-Ex, according to the Rectoral Decree n.1097 / 2020.

The barrier test will consist of 20 questions (total time 30 minutes). Those who have passed the written exam with a mark equal to or greater than 18/30 will be admitted to an oral interview, via the WebEx platform, on a date subsequent to the written appeal, according to a schedule established by the teacher. In the event that the exam is carried out in this way, the written test is valid for one exam session only.

Students will receive communication on how to access the test and the Web-Ex platform by e-mail on the institutional e-mail address.

These methods may be subject to change in the event of publication of further Rectoral decrees relating to the conduct of the exams themselves.

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Attività di supporto

Durante l'intera durata dell'insegnamento saranno svolte attività di tutorato, facoltative e aggiuntive rispetto a quelle proprie dell'insegnamento (2 ore alla settimana), per la revisione in aula di alcuni argomenti e lo svolgimento di ulteriori problemi di stechiometria rispetto a quelli proposti dal docente. Le attività saranno svolte in modalità mista: 1) presenza di piccoli gruppi in aula e collegamento su WebEx per gli altri studenti; 2) esercitazioni su Piattaforma Moodle.

Inoltre il docente e' disponibile su appuntamento telematico a discutere, ripetere e chiarire i concetti spiegati nelle lezioni.

Parallel to the course, students may attend an optional tutorship (2 hours/week) wherein a tutor resumes some topics treated in the course and trains students to solve stoichiometric problems. Activities will take place according to different modalities: 1) in the classroom, in the presence of small groups, with WebEx connection for those other students; 2) Tutorials on Moodle Platform.

Moreover, the teacher is available for students, through a telematic appointment, to discuss, repeat explanations and clarify what already explained during previous lessons.

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Programma

  • Introduzione al corso. Ripasso su cifre significative, notazione scientifica e calcolo esponenziale. 
  • La materia. Dal punto di vista macroscopico (definizione di sostanze e miscele) e dal punto di vista microscopico (struttura dell'atomo e descrizione delle sue particelle, struttura elettronica, i numeri quantici).
  • Gli elementi chimici: la tavola periodica degli elementi e le proprietà periodiche.
  • Il legame chimico. I tipi di legame e le loro caratteristiche principali. Legame ionico e legame covalente (regola dell'ottetto, strutture di Lewis, risonanza, geometria molecolare, orbitali atomici ibridi). Legame coordinativo. Legame metallico.
  • Le trasformazioni chimiche: classificazione e formalizzazione delle reazioni chimiche. Rapporti ponderali tra reagenti e prodotti, Masse atomiche e la mole, il numero di Avogadro, le formule chimiche, bilanciamenti delle reazioni, reagente limitante, resa di reazione.
  • Lo stato gassoso. Equazione di stato e leggi dei gas ideali e reali. Miscele di gas.
  • Lo stato liquido. Proprietà dei liquidi puri. Le soluzioni (generalità, concentrazioni, proprietà colligative).
  • Lo stato solido. Classificazione dei solidi e loro proprietà. Le celle elementari. I diagrammi di stato (acqua, biossido di carbonio).
  • Concetto di velocità di una trasformazione chimica e fattori che la influenzano. La catalisi e il suo ruolo in biochimica (gli enzimi).
  • Gli aspetti termodinamici delle trasformazioni chimiche. Le funzioni di stato (entalpia, entropia ed energia libera di Gibbs) e le condizioni di spontaneità dei processi chimici.
  • L'equilibrio chimico. Definizione e identificazione dei parametri che lo caratterizzano (la costante di equilibrio). Esempi di processi di equilibrio in fase gassosa e in soluzione acquosa (acidi e basi, soluzioni tampone, idrolisi). Gli equilibri eterogenei e la solubilità.
  • Energia chimica vs energia elettrica. Le pile e i processi elettrolitici. Le leggi di Faraday. I potenziali di riduzione standard e loro utilizzo.  Calcolo della f.e.m. di celle voltaiche in condizioni standard e non (legge di Nernst).
  • Cenni di radiochimica e di chimica nucleare. Tipi di decadimento, cinetica e tempo di dimezzamento. Utilizzo delle reazioni nucleari in biologia.

  • Introduction to the course. Revision on simple mathematical notions.
  • The matter. Macroscopic view (definition of chemical substance, homogeneous and heterogeneous mixture) and microscopic view (structure of the atom and description of its particles, electronic structure, the quantum numbers)
  • Chemical elements: the Periodic System and the periodic properties.
  • The chemical bond. Types of bonds and their main features. Ionic and covalent bond (octet rule, Lewis structures and resonant structures, molecular geometry, hybrid atomic orbitals). The coordinative bond. The metallic bond.
  • Chemical transformations: classification and formalization of chemical reactions. Stoichiometric ratios between reagents and products. Atomic mass, the Avogadro number and the concept of mole. Chemical formula, balancing chemical reactions, limiting reactant, reaction yield.
  • The gaseous state. Equation of perfect gases, the laws of ideal gases. Mixture of gases.
  • The liquid state. Properties of pure liquids. Solutions (generalities, concentrations, colligative properties).
  • The solid state. Classification of solids and of their properties. The elementary cells. The state diagrams (water, carbon dioxide).
  • Kinetic aspects of chemical transformations: the concept of reaction rate and the factors that influence it. Catalysis and its role in biochemistry (enzymes).
  • Thermodynamic aspects of chemical transformations. The state functions (enthalpy, entropy, Gibbs free energy) and the criteria of spontaneity for a chemical process.
  • Chemical equilibrium: the concept and the parameters that characterize it (equilibrium constant). Examples of equilibria in the gas phase and in aqueous solutions (acid-base reactions, buffer solutions, hydrolysis). Heterogeneous equilibria and the solubility.
  • Electrochemistry: chemical vs. electric energy: voltaic cells and electrolysis. Faraday laws. Standard reduction potentials and their use. Determination of electromotive force in standard and non-stardard conditions (Nernst's law).
  • Hints on radiochemistry and nuclear chemistry. Types of decays, kinetics and half life time. Nuclear reactions in biology.

Testi consigliati e bibliografia

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  • Kotz, Treichel, Chimica, EdiSES
  • Tro, Chimica, un approccio molecolare, EdiSES
  • Petrucci, Herring, Madura, Bissonette, Chimica generale con esercizi, PICCIN
  • Caselli, Rizzato, Tessore – Stechiometria - EdiSES
  • Sistema periodico degli elementi

  • Kotz, Treichel, Chimica, EdiSES
  • Tro, Chimica, un approccio molecolare, EdiSES
  • Petrucci, Herring, Madura, Bissonette, Chimica generale con esercizi, PICCIN
  • Caselli, Rizzato, Tessore – Stechiometria - EdiSES
  • Sistema periodico degli elementi


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Orario lezioni

GiorniOreAula
Lunedì11:00 - 13:00
Martedì14:00 - 16:00
Mercoledì11:00 - 13:00

Lezioni: dal 12/10/2020 al 22/01/2021

Nota: Consultare la tabella degli orari pubblicata sull'apposita pagina.

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Note

Le modalità di svolgimento dell'attività didattica potranno subire variazioni in base alle limitazioni imposte dalla crisi sanitaria in corso. In ogni caso è assicurata la modalità a distanza per tutto l'anno accademico

The methods by which the teaching activity will be carried out may vary according to the limitations imposed by the current health crisis. In any case, the remote mode is guaranteed for the entire academic year.

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Ultimo aggiornamento: 08/12/2020 09:49
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