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Chimica per Bioingegneria
Chemistry for Bioengineering Michela Pisani
Sede
Ingegneria
A.A.
2016/2017
Crediti
9
Ore
72
Periodo
II
Lingua
ITA
Prerequisiti
Nessuno
Risultati di apprendimento attesi
CONOSCENZE E COMPRENSIONE:L'insegnamento si propone di fornire i fondamenti per la comprensione e l'interpretazione dei fenomeni chimici su cui si basano le tecnologie applicate nel settore ingegneristico. L'insegnamento è rivolto alla conoscenza della struttura e delle proprietà della materia, creando un collegamento tra il mondo microscopico e quello macroscopico.
CAPACITA' DI APPLICARE LE CONOSCENZE:L'insegnamento fornirà le capacità necessarie per applicare le conoscenze acquisite all'analisi e alla comprensione di problematiche chimiche e termodinamiche nellambito ingegneristico, con particolare riferimento a quelle biologiche, attraverso luso di metodi e leggi alla base dei fenomeni chimici. Tali capacità sono acquisite dallo studente tramite lo sviluppo di esercizi guidati che richiedono l'uso dei modelli e delle metodologie descritte nelle lezioni.
COMPETENZE TRASVERSALI:Il corso è strutturato in modo da stimolare e sottolineare collegamenti con le altre discipline, con lobiettivo di migliorare la capacità di apprendimento e la capacità comunicativa, attraverso la padronanza della terminologia scientifica di base. A tale scopo il corso intende stimolare gli studenti a sviluppare lattitudine ad un ragionamento logico, basato sul metodo scientifico.
Programma
Materia e sua struttura: sostanze, proprietà, sistemi, fasi e trasformazioni. Simboli, formule, equazioni. Conservazione della massa, massa atomica relativa, molecolare, equivalente e mole. Il numero di Avogadro. Struttura dellatomo.Nuclidi e decadimenti radioattivi. Lesperimento di Rutherford. Principio di Indeterminazione di Heisenberg e equazione di De Broglie. Quantizzazione,funzioni donda, equazione di Schroedinger eorbitali. Sistema periodico e proprietà periodiche. Teoria del legame di valenza: energia,angolo e distanza di legame. Ibridazione e geometria molecolare; momento di dipolo e molecole polari. Orbitali molecolari (LCAO). Legame nei metalli e conducibilità elettrica nei materiali: conduttori, semiconduttori ed isolanti; cenni al drogaggio. Legame ionico e energia reticolare. Legami deboli: ponti idrogeno, forze di Van derWaals e di London. Gli stati di aggregazione. Solidi ionici, covalenti, molecolari e metallici. Cristalli: proprietà e difetti. Liquidi:pressione di vapore, soluzioni ideali e reali.Concentrazioni: molarità, normalità, frazione molare, percentuali in volume ed in peso, parti per milione. Gas ideali e reali: equazioni di stato eliquefazione. Trasformazioni chimiche. Termodinamica: trasformazioni reversibili e irreversibili. Primo Principio e Termochimica: Energia Interna ed Entalpia Standard di reazione, di formazione, di combustione, di soluzione e di transizione di fase. Legge di Hess. Secondo Principio e Entropia. Probabilità Termodinamica di Stato. Terzo Principio. Spontaneità ed energia libera di Gibbs. Equilibrio chimico e costante di equilibrio. Isoterma di VantHoff, principio di Le Chatelier e dipendenza della costante dalla temperatura. Equilibri i in fase gassosa e in soluzione. Equilibri ionici in soluzione acquosa: acidi, basi e pH. Sali: idrolisi e prodotto di solubilità. Equilibri tra fasi. Diagrammi di stato ad uno e due componenti con e senza lacune di miscibilità. Curve di raffreddamento,Equazione di Clausius-Clapeyron e Regola di Gibbs. Termodinamica elettrochimica e pile: doppio strato elettrico, forza elettromotrice ed equazione di Nernst. Scaladei potenziali redox. Corrosione nei metalli. Elettrolisi e leggi di Faraday: forza controelettromotrice e sovratensione. Cinetica chimica: velocità, molecolarità ed ordine di reazione. Meccanismi di reazione, teoria dello stato di transizione ed energia di attivazione. Equazione di Arrhenius. Catalisi omogenea ed eterogenea.
Modalità di svolgimento dell'esame
METODI DI VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTOLa valutazione avviene tramite prova scritta ed orale. Nella prova scritta lo studente deve affrontare problemi di stechiometria e rispondere a domandedi tipo teorico. Nella prova orale allo studente si chiede di discutere la propria prova scritta e diesporre i principali concetti della Chimica di base sviluppati nellambito del corso.
CRITERI DI VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTONelle prove d'esame, lo studente deve dimostrare le proprie conoscenze chimiche di base, e di essere in grado di sviluppare ragionamenti adeguati alla loro applicazione; deve inoltre dimostrare sufficiente capacità di sintetizzare ed esporre con chiarezza idee, concetti e eventuali soluzioni a problemi chimici tipici dellingegneria.
CRITERI DI MISURAZIONE DELL'APPRENDIMENTOViene valutata, durante le prove d'esame, la capacità dello studente di impostare e sviluppare ragionamenti perinterpretare i problemi chimici di base,tipici dellingegneria che gli vengono posti.
CRITERI DI ATTRIBUZIONE DEL VOTO FINALEIl voto finale risulta dalla media delle valutazioni della prova scritta e quella orale. La votazione massima, pari a trenta punti su trenta con lode, è assegnata agli studenti che dimostrino, nelle due prove d'esame, piena capacitànellinterpretazione dei fenomeni chimici di base e nell'impostare processi logici per la comprensione di problematiche chimiche legate allingegneria.
La votazione minima, pari a diciotto punti su trenta, è assegnata agli studenti che dimostrino sufficientecapacitànellinterpretazione dei fenomeni chimici di base e nell'impostare processi logici per la comprensione di problematiche chimichelegate allingegneria.
Testi consigliati
M. Schiavello, L. Palmisano, Fondamenti di Chimica, Edises;
L. Laird, Chimica Generale, McGraw-Hill;
R. Michelin, A. Munari, Fondamenti di Chimica, CEDAM
Stechiometria
A. Caselli, S. Rizzato, F. Tessore, Stechiometria, EdiSES
Corsi di laurea
- Ingegneria Biomedica (Corso di Laurea Triennale (DM 270/04))