UNITA' DIDATTICA 1. La struttura dell’atomo, i legami chimici, stati di aggregazione della materia e termodinamica dei sistemi aperti

La costituzione della materia
Fondamenti della teoria atomica, struttura del nucleo atomico, neutroni, protoni e elettroni. Numero atomico e numero di massa, massa atomica. Gli isotopi
Cenni alle proprietà magnetiche del nucleo
I numeri quantici, gli orbitali, il principio di esclusione di Pauli ed il principio di indeterminazione di Heisenberg. Regola di Hund. La configurazione elettronica degli elementi.
Il sistema periodico degli elementi. Proprietà periodiche: configurazione elettronica esterna, volume atomico, potenziale di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività. La regola dell’ottetto. Elementi chimici di rilevanza biologica. 

Concetto di molecola e di ione poliatomico. Massa molecolare. Definizione di mole e numero di avogadro. Unità di massa atomica e massa molecolare
Legame chimico. Orbitale di legame. Legame covalente: omopolare, eteropolare, dativo.
Legame ad elettroni delocalizzati. 
Ibridazione degli orbitali: sp, sp2, sp3. 
Teoria VSEPR.
Orbitali molecolari sigma e pi-greco. Angolo di legame.
Il legame ionico. interazioni deboli (legame idrogeno e forze di Van der Waals) e interazioni idrofobiche.

Lo stato aeriforme. Temperatura assoluta. Leggi di Boyle, Charles e Gay Lussac. Equazione di stato dei gas perfetti. 
I gas reali e l’equazione di Van der Waals. La legge di Avogadro.
Cenni sulla teoria cinetica dei gas. La legge di Maxwell-Boltzmann.
Gas e vapori. L’equilibrio gas-liquido: la pressione di vapore. 
Lo stato liquido: ebollizione, calore di evaporazione. 
Diagrammi di fase: confronto tra acqua ed anidride carbonica. 
Tensione superficiale. 
Rilevanza dei cambiamenti di stato in medicina: l’evaporazione del sudore e la termoregolazione. 
Esempio di applicazione della legge dei gas alla respirazione
Cenni sullo stato solido: solidi ionici, molecolari, covalenti e metallici. 

I principi di termodinamica e bioenergetica.
Definizioni delle funzioni di stato. 
Entalpia.
Trasformazioni esotermiche ed endotermiche (cambiamenti di stato).
Entropia. 
Energia libera di Gibbs. 
Trasformazioni reversibili e irreversibili (esoergoniche, endoergoniche). 
Energia libera ed equilibrio chimico.