Docente/i: Armando Buttafava   Daniele Dondi  

Denominazione del corso: Chimica e scienza dei materiali
Codice del corso: 504218
Corso di laurea: Ingegneria Civile e Ambientale
Sede: Pavia
Settore scientifico disciplinare: CHIM/07
L'insegnamento costituisce attività di base per: Ingegneria Civile e Ambientale
Crediti formativi: CFU 9
Sito web del corso: n.d.

Obiettivi formativi specifici

Il corso si propone di fornire agli studenti la conoscenza dei fondamenti di chimica che costituiscono la base di partenza per la trattazione di argomenti specialistici nell’ambito della Tecnologia dei Materiali.

Programma del corso

Richiami sulle formule chimiche e sulle reazioni
Aspetti quali-quantitativi delle formule chimiche e delle reazioni; stechiometria; principali tipi di reazioni.

Radiochimica
Stabilità nucleare; decadimenti radioattivi, cinetica del decadimento radioattivo, serie radioattive naturali. Effetti chimici e biologici delle radiazioni. La radioattività ambientale. Radon.

Elementi di teoria del legame Chimico
Atomo di idrogeno. Configurazione elettronica degli elementi e proprietà periodiche Legame ionico, covalente, covalente polarizzato, coordinativo, metallico. Geometrie molecolari. Momenti dipolari. Interazioni intermolecolari: legame di idrogeno, forze di Van der Waals e di dispersione. Valenze ioniche e covalenti degli elementi del blocco s, p e della prima serie di transizione; ossidi, idruri, anioni e cationi, sali. Elementi di Chimica Organica

Stati di aggregazione della materia
Stato gassoso: gas ideali e gas reali, equazione di stato dei gas perfetti, miscele gassose, legge di Dalton, calcoli PVT. Stato solido: Sistemi cristallini, reticoli di Bravais, strutture compatte, strutture di riferimento per cristalli ionici, cristalli covalenti (diamante, grafite, silicio, quarzo), metallici, molecolari. Cristalli liquidi. Stato liquido: tensione superficiale, forze di coesione e adesione, bagnabilità, tensione di vapore.

Termodinamica, cinetica ed equilibrio chimico
Funzioni termodinamiche di stato; entalpie di formazione dei composti; calori di reazione; cicli termodinamici (legge di Hess); isoterma di reazione. L'equilibrio in fase gassosa, la costante di equilibrio, quoziente di reazione, effetto della temperatura. Cenni di cinetica chimica.

Soluzioni
Le unità di misura della concentrazione: molarità, molalità, percentuale p/p p/v. Equilibri liquido vapore, legge di Raoult. Abbassamenti crioscopici ed ebullioscopici; la pressione osmotica. Equilibri di solubilità (prodotto di solubilità). Equilibri acido-base, scala del pH, pH di acidi e basi forti, acidi e basi deboli, idrolisi di cationi e anioni, soluzioni tampone.

Equilibri di fase
Diagramma di stato dell’acqua. Analisi termica di leghe: diagrammi con eutettico e con solubilità totale e parziale nello stato solido.

Elettrochimica
Potenziali di elettrodo e meccanismo di funzionamento delle pile; potenziali elettrochimici standard; equazione di Nernst e calcolo costante di equilibrio; fenomeni di corrosione dei metalli, passivazione, protezione dalla corrosione; pile e accumulatori di interesse pratico. Elettrolisi.

Materiali e tecnologie
Materiali polimerici e relazioni proprietà/struttura. I metalli; le leghe ferrose: acciai, ghise, il diagramma Fe/C; i trattamenti termici. Materiali ceramici ordinari e speciali. Materiali leganti per l’edilizia: calci aeree, calci idrauliche, gessi, cementi. Fondamenti chimici delle principali tecnologie ambientali.

Prerequisiti

Nozioni di base di matematica, in particolare elementi di calcolo differenziale ed integrale.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 55
Esercitazioni (ore/anno in aula): 30
Attività pratiche (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

Materiale fornito dal docente.

Dondi, Vasta. Chimica: principi e applicazioni . Universitas Studiorum.

Modalità di verifica dell'apprendimento

Prova scritta finale; colloquio orale opzionale.