Scienze Chimiche

La parte del corso svolta in lezioni frontali si propone di fornire agli studenti i mezzi concettuali elementari per comprendere il significato delle più comuni operazioni dell’analisi chimica qualitativa condotta con metodi “classici”, prevederne e valutarne i risultati mediante l’applicazione dei principi che regolano gli equilibri chimici in soluzione. La parte del corso svolta in laboratorio si propone di fornire la conoscenza delle più elementari operazioni di laboratorio e sviluppare la capacità di applicare i concetti appresi mediante operazioni e procedimenti sperimentali.
Descrittore di Dublino 1: al termine del corso lo studente ha ricevuto le conoscenze di base, sia teoriche sia pratiche, per comprendere il significato delle più comuni operazioni dell’analisi chimica qualitativa condotta con metodi “classici”, che sfruttano equilibri in soluzione e in fase eterogenea.
Descrittore di Dublino 2: al termine del corso, teorico e di laboratorio, lo studente ha acquisito la capacità di comprendere, e trattare praticamente, fenomeni relativi ai principali equilibri chimici (equilibri acido-base, complessazione, precipitazione); inoltre, lo studente ha acquisito la capacità di applicare le conoscenze e la comprensione dei fenomeni relativi alla solubilizzazione e precipitazione di sostanze al riconoscimento qualitativo e alla trasformazione delle specie chimiche.
Descrittore di Dublino 3: al termine del corso lo studente ha sviluppato la capacità di valutazione critica della congruità dei dati ottenuti da un esercizio numerico o dal risultato di un esperimento in laboratorio. Tale capacità viene sviluppata nell’ambito di esempi didattici e prove di laboratorio.
Descrittore di Dublino 4: al termine del corso lo studente ha sviluppato la capacità di comunicare, mediante report scritto o relazione orale, le conoscenze acquisite ed i dati sperimentali ottenuti, argomentando in sequenza logica gli eventi e sviluppando capacità di sintesi.
Descrittore di Dublino 5: al termine del corso lo studente ha sviluppato gli strumenti atti a stimolare approfondimenti e correlazioni tra contenuti diversi.

Al termine del corso, lo studente dovrà sostenere un esame orale, previa prenotazione sul sito INFOSTUD: https://stud.infostud.uniroma1.it/Sest/Log/ Il periodo di svolgimento degli appelli d’esame viene fissato all’inizio di ogni anno. Gli appelli degli esami di profitto iniziano al termine dell’attività didattica dei singoli corsi di insegnamento. Per superare l'esame occorre conseguire un voto non inferiore a 18/30. Il voto finale è unico e garantisce l’acquisizione di 9 CFU. La modalità di verifica consiste nel giudicare la capacità dello studente di risolvere dei problemi di tipo chimico, per esempio la separazione di più analiti inorganici in una miscela complessa, al fine di isolarli selettivamente applicando le conoscenze fornite dal docente. Ai fini della valutazione vengono considerati la frequenza di laboratorio, e soprattutto la capacità di ragionamento davanti ad un problema di chimica analitica (logica seguita dallo studente nella risoluzione del quesito; la correttezza della procedura individuata per la soluzione del quesito; l'adeguatezza della soluzione proposta in relazione alle competenze che lo studente si presuppone abbia acquisito alla fine del corso; l'impiego di un linguaggio appropriato. Nella valutazione dell'esame la determinazione del voto finale tiene conto dei seguenti elementi: 1. capacità di ragionamento; 2. chiarezza e completezza nell’esposizione orale dei contenuti del programma; 3. piena padronanza nella scrittura e bilanciamento delle reazioni chimiche e nella risoluzione di problemi di tipo analitico; 4. capacità di valutazione critica dei risultati delle procedure sperimentali; 5. capacità di operare collegamenti. Per conseguire un punteggio pari a 30/30 e lode, lo studente deve dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso, ma soprattutto deve essere in grado di raccordarli in modo logico e coerente.

-Araneo A. “Chimica Analitica Qualitativa: Nuovo Metodo Periodale”, Casa Editrice Ambrosiana Milano

• L. Sabbatini, C. Malitesta, P. Pastore "Chimica Analitica", Casa Editrice EdiSES

Gli studenti dopo aver frequentato il corso saranno in grado di: 1. Conoscere gli elementi chimici più comuni nelle loro proprietà di comportamento in semplici reazioni, sapendo risolvere esercizi di stechiometria e di equilibri chimici in soluzione; 2. Disporre delle conoscenze di base per correlare proprietà macroscopiche e struttura elementare della materia a livello degli elementi chimici e di molecole semplici; 3. Conoscere le principali classi di composti (acidi, basi e sali) e il loro comportamento in soluzione attraverso lo studio delle proprietà termodinamiche fondamentali; 4. Saper trasmettere le conoscenze sia teoriche che sperimentali di base acquisite; 5. Utilizzare le abilità di base nelle operazioni fondamentali di laboratorio, avendo acquisito i metodi comportamentali idonei ad operare in sicurezza; 6. Comprendere gli aspetti qualitativi e quantitativi delle trasformazioni chimiche ottenute sia a lezione che nelle esercitazioni numeriche e di laboratorio; 7. Disporre di manuali di riferimento da consultare per l'apprendimento delle materie oggetto dei corsi di Chimica degli anni successivi.

Introduzione alla chimica

Il metodo scientifico. Sistema internazionale delle unità di misura (SI), grandezze fisiche fondamentali e derivate. Simboli, analisi dimensionale, tabelle e grafici di grandezze fisiche. Accuratezza ed errore percentuale. Precisione e cifre significative.

Elementi, atomi, ioni. Massa atomica. Unità di massa atomica (u.m.a.). Composti, molecole. Massa molecolare. Sostanze. Miscele omogenee ed eterogenee di sostanze.

Nomenclatura chimica. Reazioni chimiche. Equazioni chimiche. Sistema periodico degli elementi. Proprietà fisiche e proprietà chimiche delle sostanze.

Calcoli stechiometrici

Il concetto di mole. Analisi elementare di una sostanza. Formula minima e formula molecolare (ipotesi di Avogadro e legge degli atomi di Cannizzaro). Calcolo della composizione percentuale di un composto. Reazioni chimiche, equazioni chimiche e loro bilanciamento. Reagenti in difetto ed in eccesso. Reazioni stechiometriche, reagente limitante. Reazioni di combustione di idrocarburi. Calcolo dei rapporti quantitativi tra le sostanze. Rese delle reazioni.

Cenni sulla struttura atomica e teorie fondamentali

Teoria atomica di Dalton. Modello nucleare dell’atomo (Rutherford). Protoni. Elettroni. Neutroni. Isotopi. Energia di prima ionizzazione. Proprietà periodiche degli elementi. Spettri di righe degli atomi. Equazione di Planck, effetto fotoelettrico, quantizzazione dell’energia. Dualismo onda-corpuscolo. Equazione di De Broglie. Teoria di Bohr per l’atomo di idrogeno. Comportamento degli elettroni negli atomi. Affinità elettronica. Concetto di elettronegatività. Teoria quantistica e struttura atomica. Principio di indeterminazione di Heisenberg (cenni). Equazione di Schrödinger (cenni). Numeri quantici. Elettroni interni ed elettroni di valenza. Principio di esclusione di Pauli. Regola di Hund. Configurazioni elettroniche e periodicità. Orbitali atomici s, p, d, f.

Legame chimico e geometria molecolare

Legame ionico. Cariche ioniche e formule chimiche. Ioni di metalli di transizione.

Introduzione al concetto di legame chimico mediante le formule di Lewis. Legame covalente. Regola dell’ottetto. Espansione dell’ottetto. Legame covalente di coordinazione. Carica formale e carica reale di un atomo in una molecola. Concetto di strutture di risonanza. Lunghezze di legame. Energia dei legami chimici. Concetto di elettronegatività. Momenti di dipolo.

Modello di Gillespie basato sulla repulsione tra le coppie elettroniche negli orbitali di valenza (VSEPR) per la previsione delle geometrie molecolari. Concetto di elettronegatività applicato ad un atomo in una molecola. Ordine di legame. Teoria del legame di valenza per determinare la struttura molecolare: ibridizzazione degli orbitali atomici (esempi di orbitali ibridi: sp, sp2, sp3, sp3d, sp3d2). Orbitali molecolari (cenni).

Reazioni chimiche

Reazioni di combinazione, di decomposizione, di sostituzione singola e di sostituzione doppia. Acidi e basi. Reazioni acido-base.

Nomenclatura tradizionale e secondo le regole della International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) dei principali composti inorganici.

Concetto di numero di ossidazione.

Reazioni di ossido-riduzione (redox). Bilanciamento delle reazioni redox con il metodo ionico-elettronico in ambiente acido e in ambiente alcalino. Le reazioni di ossidoriduzione e l’analisi chimica.

Calcoli stechiometrici in soluzione

Regole di solubilità in acqua per i composti inorganici. Concetto di soluzione satura. Elettroliti e non elettroliti. Elettroliti forti e deboli. Reazioni di dissociazione, concetto di grado di dissociazione. Densità del solvente e delle soluzioni. Concentrazione di un soluto: molarità, percentuale in peso. Cenni sulla conducibilità delle soluzioni acquose di elettroliti. Soluzioni concentrate: relazione tra attività chimica e concentrazione.

Stati di aggregazione della materia

Lo stato gassoso.

Proprietà dei gas (pressione e temperatura). Derivazione dell’equazione di stato dei gas a comportamento ideale ottenuta combinando le leggi di Boyle, di Charles, la legge dei volumi di combinazione di Gay-Lussac e l’ipotesi di Avogadro. Volume molare dei gas. Densità dei gas. Legge di Dalton delle pressioni parziali. Teoria cinetica dei gas ideali. Temperatura ed energia cinetica. Distribuzione delle velocità molecolari di Maxwell. Equazione di van der Waals per descrivere il comportamento dei gas reali.

Lo stato liquido e le soluzioni

Processi di fusione e di evaporazione. Entalpie molari di fusione, evaporazione, sublimazione. Dipoli molecolari. Polarizzabilità elettronica. Legami intermolecolari: interazioni dipolo-dipolo e forze di London (forze di van der Waals); legame idrogeno, interazioni ione-dipolo. Tensione di vapore di un liquido. Viscosità, tensione superficiale, capillarità, polarità (cenni). Diagrammi di stato (acqua, anidride carbonica). Passaggi di stato: equazione di Clausius-Clapeyron.

Concentrazione delle soluzioni: frazione molare e molalità. Definizione del binomio di van’t Hoff. Concetto di soluzioni ideali: legge di Raoult. Proprietà colligative delle soluzioni: abbassamento della tensione di vapore, innalzamento del punto di ebollizione, abbassamento del punto di solidificazione, pressione osmotica. Distillazione frazionata. Solubilità di un gas in un liquido (legge di Henry).

Lo stato solido

Solidi cristallini e solidi amorfi. Classificazione dei solidi in relazione alla natura dei legami chimici che ne determinano la struttura e le proprietà: solidi molecolari, ionici, covalenti, metallici. Legame metallico.

Introduzione alla termodinamica chimica

Primo principio della termodinamica. Calore e temperatura. Calore specifico e calore molare di una sostanza a pressione o a volume costante. Concetto di entalpia. Termochimica. Legge di Hess. Secondo e terzo principio della termodinamica. Entropia, Energia libera. Trasformazioni spontanee e lavoro utile. Calcolo della costante d’equilibrio ed effetto della temperatura: equazione di van’t Hoff.

Equilibrio chimico

Prima introduzione del concetto di equilibrio chimico. Equilibrio dinamico. Concetto di grado di avanzamento di una reazione, reazioni limitate dall’equilibrio chimico. Espressione della costante di equilibrio. Equilibri chimici omogenei ed eterogenei. Reazioni in fase gassosa limitate dall’equilibrio chimico. Concetto di frazione molare e di pressione parziale di un gas in una miscela gassosa. Principio di Le Chatelier. Quoziente di reazione. Dissociazione termica dei gas. Grado di dissociazione. Fattore di dissociazione.

Equilibrio chimico in soluzioni acquose

Prodotto ionico dell’acqua. Acidi e basi in soluzioni acquose e concetto di pH. Definizioni di Arrhenius e di Broensted e relazione con la definizione generale di Lewis. Idrolisi salina. Acidi poliprotici. Soluzioni tampone. Misura del pH per mezzo di indicatori. Reazioni di neutralizzazione. Titolazioni acido base (acido forte-base forte, acido debole-base forte, base debole-acido forte). Sali poco solubili. Prodotto di solubilità. Effetto dello ione comune. Formazione di ioni complessi. Influenza dell’acidità sulla solubilità di idrossidi poco solubili e di sali di acidi deboli. Precipitazione frazionata. Idrossidi anfoteri.

Introduzione alla cinetica chimica

Grado di avanzamento di una reazione in funzione del tempo: definizione di velocità di una reazione chimica. Equazioni cinetiche. Ordine di una reazione. Distribuzione dell’energia molecolare: legge di Maxwell-Boltzmann. Energia di attivazione. Equazione di Arrhenius. Teoria degli urti (collisioni). Teoria dello stato di transizione (cenni). Catalizzatori omogenei ed eterogenei. Meccanismi di reazione (cenni).

Elettrochimica

Pila di Volta. Pile chimiche e di concentrazione. Semielementi catodici ed anodici. Equazione di Nernst. Potenziale dell’elettrodo e definizione di potenziale standard. Forza elettromotrice (fem) e differenza di potenziale di una pila. Misure di fem per determinare la concentrazione di specie chimiche, grandezze termodinamiche e costanti d’equilibrio. Misura del pH mediante il pH-metro. Celle a combustibile. Pila alcalina, accumulatore al piombo (cenni). Corrosione (cenni).

Reazioni chimiche possibili con l’uso dell’energia elettrica: elettrolisi e legge di Faraday. Elettrolisi: idrogeno e ossigeno dall’acqua. Preparazione di sodio e cloro per elettrolisi di NaCl fuso. Processo cloro-soda e sintesi dell’ipoclorito di sodio. Processo Hall per la produzione di alluminio.

Proprietà degli elementi

Caratteristiche chimiche essenziali degli elementi più comuni del sistema periodico dei blocchi s, p, d, ed f.

Attività in classe e in laboratorio

Problemi chimici relativi a tutti gli argomenti svolti saranno discussi a lezione per una migliore comprensione degli argomenti teorici. È previsto lo svolgimento di tre esercitazioni di laboratorio: a) reazioni del rame; b) effetto della temperatura sull’equilibrio chimico, applicazione dell’equazione di van’t Hoff; c) costruzione di alcune pile e applicazione dell’equazione di Nernst

L'esame consiste in una prova scritta che prevede la soluzione di 5 problemi chimici, avendo a disposizione 3 ore di tempo.

Gli argomenti della prova sono in generale i seguenti: 1) reazioni redox e calcoli stechiometrici; 2) calcolo della formula minima e molecolare di una sostanza usando dati provenienti dall'analisi chimica e dalle proprietà colligative delle soluzioni; 3) risoluzione di equilibri chimici in fase gassosa o eterogenei; 4) risoluzione di equilibri chimici in soluzione acquosa: pH di soluzioni di acidi, basi, sali, soluzioni tampone, sali poco solubili; 5) calcolo di concentrazioni di specie o costanti d'equilibrio per mezzo di pile elettrochimiche e applicazione dell'equazione di Nernst.

La prova scritta si considera superata se si ottiene una votazione ≥ 18/30, e permette l'accesso alla prova orale finale. Questa consiste in una discussione della prova scritta e in un colloquio su alcuni degli argomenti principali del programma. Il superamento dell'esame comporta l'acquisizione di 12 crediti formativi universitari e la possibilità di affrontare l'esame di Chimica inorganica 1, svolto al semestre successivo.

CHIMICA GENERALE, D. A. McQuarrie, P. A. Rock, E. B. Gallogly, Seconda edizione italiana condotta sulla quarta edizione americana (con sito web), Zanichelli editore S.p.A., Bologna, 2012.

Chimica Generale

1) John C. Kotz, Paul M. Trichel, John R. Townsend, Chimica, Edises, VII edizione, 2021

2) R. H. Petrucci, F. G. Herring, J. D. Madura, C. Bissonette, Chimica generale, Piccin, 11° edizione, 2018

3) Ivano Bertini, Claudio Luchinat, Fabrizio Mani, Enrico Ravera, Chimica: struttura, proprietà e trasformazioni della materia, Casa Editrice Ambrosiana, 2022

4) Peter Atkins, Loretta Jones, Leroy Laverman, Principi di Chimica, Zanichelli, 2018

5) Paolo Silvestroni, Fondamenti di chimica, undicesima edizione, Casa Editrice Ambrosiana, 2020

Stechiometria

1) I. Bertini, C. Luchinat, F. Mani, E. Ravera Stechiometria - Un avvio allo studio della chimica, Casa Editrice Ambrosiana, sesta edizione, 2020

2) F. Cacace, M. Schiavello, Stechiometria, Bulzoni Editore, 1992

3) A. Caselli, S. Rizzato, F. Tessore, Stechiometria, Edises, VI edizione, 2021

4) M. Giomini, E. Balestrieri e M. Giustini, Fondamenti di Stechiometria, Edises, II Edizione, 2009

5) A. Paterno Parsi, A. Parsi, T. Pintauer, L. Gelmini, R. M. Hilts, Esercizi svolti. Chimica generale. Principi ed applicazioni moderne (R. H. Petrucci, F. G. Herring, J. D. Madura, Bissonette), Piccin,10°edizione 2015

L'insegnamento di Chimica Inorganica I ha l'obiettivo di fornire conoscenze fondamentali e principi basilari per lo studio delle Scienze Chimiche, evidenziando le correlazioni tra struttura chimica e proprietà delle molecole. L'obiettivo principale del corso è di fornire gli strumenti per comprendere il legame chimico, in particolare il legame chimico covalente, ionico, metallico, di coordinazione e le principali interazioni intermolecolari. Le lezioni frontali si sviluppano a partire dalla struttura dell'atomo, arrivando allo studio della formazione delle molecole consentendo allo studente di acquisire competenze nella comprensione del legame chimico. Un ulteriore obiettivo è fornire una ampia casistica, basata sull’analisi delle proprietà dei principali composti degli elementi dei vari gruppi della tavola periodica, a supporto delle conoscenze del legame chimico sviluppate nella prima parte del corso. Le conoscenze e competenze acquisite nel presente insegnamento, costituiranno un quadro di riferimento per lo studio successivo, inteso nel suo significato più ampio. Risultati di apprendimento attesi: 1) Conoscenza e capacità di comprensione Gi studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di conoscere e comprendere (conoscenze acquisite) i) la struttura atomica, ed in particolare il significato degli orbitali atomici. ii) i principali modelli per l'interpretazione del legame chimico covalente, ionico, metallico e di coordinazione. iii) le interazioni intermolecolari ed i modelli basilari per l'interpretazione dello stato solido;

L’insegnamento prevede 6 CFU di didattica frontale, suddivise in quattro argomenti generali: struttura atomica (8 h), legame chimico covalente, ionico, metallico (16 h), legame chimico nei complessi di coordinazione (8 h), studio della sistematica degli elementi della tavola periodica, con particolare attenzione al blocco s e blocco p (16 h).

Descrizione generale: Corso di base in cui viene trattato il legame chimico. Nelle linee generali il corso prevede: concetti e applicazioni del legame chimico per molecole semplici e per composti di coordinazione, mediante l'illustrazione dei principali modelli per l'interpretazione del legame. Legame covalente (metodi VSEPR, valence bond VB, molecular orbitals MO), ionico, metallico. Legame idrogeno ed interazioni deboli. Introduzione ai composti di coordinazione Teoria VB, teoria del campo cristallino, teoria MO. Trattazione sistematica degli elementi principali del blocco s e blocco p, secondo la loro collocazione nella tavola periodica.

Programma dettagliato del corso: nella sezione seguente si illustra dettagliatamente il programma con la relativa articolazione nel tempo. Il corso prevede 6 CFU e si sviluppa in 48 ore di didattica frontale con costante coinvolgimento degli studenti presenti.

Argomento 1, Struttura dell'atomo (8 h): ruolo della chimica inorganica, origine e distribuzione degli elementi, Legge di Lavoisier, legge di Proust, teoria atomica di Dalton. Atomi e massa atomica. Legge di Gay Lussac ed esperimenti di Cannizzaro. Concetto di mole, numero di Avogadro, Particelle elementari, massa e carica delle particelle elementari, esperimenti di Thomson, Mullikan e Rutherford. Numero atomico, numero di massa, isotopi. Onde e spettro elettromagnetico, spettri atomici, equazione di Planck, effetto fotoelettrico, quantizzazione dell’energia, atomo di Bohr. Modelli atomici. Dualismo particella-onda, principio di De Broglie. Cenni di meccanica ondulatoria, principio di indeterminazione, equazione di Schrodinger, numeri quantici, orbitali atomici, rappresentazione delle funzioni d’onda radiali ed angolari. Sistemi multielettronici, carica nucleare effettiva, energia orbitali atomici, configurazioni elettroniche degli elementi. Aufbau, principio di massima molteplicità di Hund e principio di escusione di Pauli, proprietà periodiche degli elementi. Dimensioni di atomi e ioni. Energia di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività e loro variazione nella tabella periodica. Carattere metallico, polarizzabilità.

Argomento 2, Legame chimico (16 h): legame ionico, struttura cristallina, impacchettamento di sfere, regole del rapporto radiale, Energia reticolare. Ciclo di Born Haber ed equazione di Born Landè. Legame covalente: ordine, lunghezza, geometria ed energia di legame; teoria di Lewis, legame polare ed elettronegatività. Teoria del legame di valenza (VB), modello VSEPR. orbitali ibridi e forma delle molecole, strutture di risonanza, delocalizzazione elettronica. Caratteristiche del legame covalente, legami sigma e p-greco, esempi, correlazione tra struttura e reattività in semplici molecole inorganiche. Teoria degli orbitali molecolari (MO), metodi LCAO, applicazioni a molecole biatomiche omonucleari. Orbitali molecolari per molecole eteronucleari e polinucleari, ordine di legame. Proprietà magnetiche. Legame metallico, metalli e leghe, teoria delle bande, livello di Fermi, conduttività elettrica, isolanti, semiconduttori intrinseci e gap di banda, semiconduttori. Legami elettrostatici, legame idrogeno. Forze intermolecolari, interazioni tra dipoli permanenti, indotti ed istantanei. Solidi ionici, covalenti, metallici e molecolari.

Argomento 3, Legame nei composti di coordinazione (8 h): caratteristiche generali dei metalli di transizione. Struttura e isomeria nei complessi. Trattazione VB del legame nei complessi di metalli di transizione. Retrodonazione ed esempi. Teoria del campo cristallino, complessi ottaedrici, quadrato planari e tetraedrici, esempi, serie spettrochimica dei leganti. Teoria del campo dei leganti e metodo MO applicato a complessi. Legame sigma e p-greco. Cenno agli spettri elettronici e alle proprietà magnetiche dei complessi, esempi

Argomento 4, Caratteristiche strutturali e proprietà degli elementi del blocco s e blocco p e loro composti (16 h): Idrogeno e suoi composti: effetti isotopici, idruri metallici, ionici e covalenti. Primo e secondo gruppo: proprietà, composti e strutture di legame, metalli alcalini ed alcalino terrosi, composti principali, idruri, alogenuri, carburi, composti organometallici (Grignard) complessi corona, criptandi, importanza biologica. Gruppo XIII: boro elementare e legame nei suoi composti, idruri, alogenuri, ossidi e ossoanioni, BN, borazina, borace, borani, carborani, Alluminio e suoi composti. Gruppo XIV: carbonio elementare, forme allotropiche e suoi composti, fullereni, ossidi, alogenuri, alcani, alcheni alchini, composti aromatici, carburi e composti di intercalazione. Silicio elementare, silicati, setacci molecolari e zeoliti, silani, alogenuri, composti organo silicio, siliconi. Idruri ed alogenuri. Gruppo XV: azoto, idruri, ammoniaca, ossidi e osso anioni, acidi; Fosforo elementare ed i suoi composti, idruri, ossidi, ossiacidi, fosfati e polifosfati, alogenuri, fosfazeni, fosfine, arsenico, antimonio e bismuto, principali composti, idruri ed alogenuri. Gruppo XVI: ossigeno, ozono, ossidi acidi, basici e neutri, ossidi, perossidi e superossidi, zolfo elementare, ossidi e ossiacidi dello zolfo, acidi solforosi, solforici, tionici, idruri. Gruppo XVII: Alogeni, proprietà degli alogeni, ossidi, acidi, ossiacidi e ossoanioni, composti interalogenici, polialogenuri. Gruppo XVIII: composti dei gas nobili, composti dello xenon, ossidi ed alogenuri.

Le modalità attraverso cui viene accertato l'effettivo conseguimento dei risultati di apprendimento consistono in un esame orale, nel quale viene richiesto allo studente di descrivere anche con esempi e semplici esercizi, quanto appreso nel corso. Sono previste inoltre una o più prove in itinere che avranno come oggetto una parte del programma e come obiettivo quello di aiutare l’ottimizzazione dell’apprendimento da parte degli studenti. La prova d’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode). La valutazione consiste di una prova orale. L’esame complessivamente consente di verificare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenze e competenze acquisite così come le abilità comunicative. La collocazione temporale delle prove d'esame sarà al termine dell'insegnamento e nelle sessioni previste dal CAD (giugno-luglio, settembre, gennaio-febbraio).

La prova orale prevede domande a risposta aperta sugli argomenti trattati nel corso, corredate da esempi ed esercizi. Le risposte vengono valutate per completezza di contenuto, capacità di sintesi e collegamenti tra i diversi temi sviluppati durante il corso. Gli esempi sono utili a verificare la capacità di interpretazione del legame. Nella valutazione dell'esame la determinazione del voto finale tiene conto dei seguenti elementi:

la base teorica seguita dallo studente per l'esposizione del quesito, la capacità di ragionamento, la proprietà di linguaggio, la chiarezza espositiva e la capacità critica.

Per superare l'esame lo studente deve dimostrare di aver acquisito una conoscenza sufficiente degli argomenti concernenti il legame chimico applicandola ad esempi della chimica inorganica. Per conseguire il punteggio massimo (30/30 e lode), lo studente deve dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso, essendo in grado di raccordarli in modo logico e coerente, con capacità di correlazione tra struttura chimica e proprietà.

1) Huheey Chimica Inrognaica prioncipi e reattività Piccin

2) G. L. Miessler, D.A. Tarr, CHIMICA INORGANICA, Piccin (introduzione alla

chimica inorganica)

3) M. Speranza CHIMICA GENERALE E INORGANICA edi-ermes (cap. 5 e

cap.6 e sistematica inorganica cap.15)

4) In consultazione J. D. Lee CHIMICA INORGANICA Piccin (composti di

coordinazione)

5) ogni libro presente in biblioteca che risulta idoneo dallo

studente.

1) Conoscenze e capacità di comprensione Nel corso di Fisica I viene formata la conoscenza delle leggi fondamentali della Meccanica classica del punto materiale, della Meccanica classica dei sistemi, con particolare riguardo alla cinematica, alla dinamica, ed alle leggi di conservazione. Sono inoltre fornite la basi della teoria degli errori e della trattazione statistica delle incertezze di misura in vari tipi di misure di interesse fisico.
2) Conoscenze e capacità di comprensione applicate Al termine del corso, lo studente sarà in grado di utilizzare il metodo scientifico fino alla modellizzazione necessaria alla soluzione di semplici problemi relativi alle conoscenze acquisite.
3) Capacità critiche e di giudizio Al termine del corso gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo ed abilità di “problem-solving”, che rappresentano la base per studiare, modellizzare e comprendere il mondo intorno a noi.
4) Abilità comunicative Lo studente svilupperà l’abilità a comunicare/trasmettere le conoscenze apprese attraverso: - interazione con il docente durante l’orario di ricevimento settimanale - prove scritte in itinere (esoneri) svolte durante il corso
Si otterranno tali obiettivi formativi con lezioni frontali e con esercitazioni in aula.

Introduzione al metodo scientifico: grandezze fisiche, analisi dimensionale, unità di misura (sistema internazionale, SI).

Cinematica: velocità, accelerazione, moto rettilineo uniforme, moto uniformemente accelerato, moto di un grave, moto circolare.

Dinamica: primo, secondo e terzo principio della dinamica, forza attrito, forza di gravita’, reazioni vincolari, forza elastica e moto armonico.

Lavoro ed Energia: lavoro di una forza, teorema dell'energia cinetica, forze conservative, energia potenziale, conservazione dell’energia meccanica.

L'oscillatore armonico libero e forzato. La risonanza.

Cenni di analisi degli errori.

Meccanica classica dei sistemi di punti materiali

Dinamica di un sistema di punti materiali: quantità di moto, prima equazione cardinale, conservazione della quantità di moto, teorema del centro di massa, impulso di una forza, urti (elastici, anelastici e completamente anelastici), teorema dell'energia cinetica per un sistema di punti materiali.

Dinamica del corpo rigido: momento di una forza, condizioni di equilibrio del corpo rigido, momento angolare, seconda equazione cardinale, conservazione del momento angolare, moti di rotazione del corpo rigido.

Laboratorio di Fisica I:

Il metodo sperimentale; Nozioni generali sull’incertezza nella misura;

Determinazione e rappresentazione dell’errore; Propagazione delle incertezze; Analisi statistica delle

incertezze casuali; Distribuzioni statistiche (Poisson, Binomiale); La distribuzione normale; Metodo dei minimi quadrati; Il test

del chi-quadro per una distribuzione; Covarianza e Correlazione; Teorema del limite centrale.

Vi è una prova scritta e una prova orale. Il superamento della prova scritta (voto >17) è obbligatorio per poter sostenere la prova orale.

La valutazione della prova scritta considera le risposte ai quesiti sia in forma di equazioni implicite che in termini di risultati numerici con le unità di misura appropriate. Oltre che la correttezza della procedura individuata per la soluzione del quesito, si valutano anche l'adeguatezza della soluzione proposta in relazione alle competenze che lo studente si presuppone abbia acquisito alla fine del corso e la spiegazione della soluzione in un linguaggio appropriato.

La prova scritta può essere sostituita da prove in itinere su una parte ridotta del programma (esoneri).

La prova scritta dura, di norma due ore, con due esercizi su argomenti diversi del programma mentre gli esoneri durano una ora e mezza con uno esercizio.

Nella valutazione della prova orale vengono considerati: la preparazione generale dello studente, che deve coprire la totalità del programma, la capacità di ragionamento e il rigore espositivo. L’orale dura 45-60 minuti a studente.

Nella valutazione complessiva dell’esame e per la determinazione del voto finale la prova scritta e la prova orale hanno ugual peso, 50% ciascuna.

Teoria:

P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci (MNV), Elementi di Fisica, Edises, III edizione, ISBN 978-88-3623-036-5

D. Sette, A. Alippi, A. Bettucci, Lezioni di Fisica 1, Meccanica e Termodinamica, Zanichelli, seconda edizione, ISBN: 9788808420206

Esercizi:

C. Mencuccini, V. Silvestrini, Esercizi di Fisica - Meccanica e Termodinamica, Zanichelli, ISBN: 9788808287021

E. Placidi, Esercizi di Meccanica e Analisi degli errori: Ernesto Placidi, ISBN: 978-8836231683 Ed. Edises (2023)

Analisi degli errori:

John R. Taylor, Introduzione all'analisi degli Errori, Zanichelli, ISBN: 9788808399663

G. Filatrella, P. Romano, Elaborazione statistica dei dati sperimentali, Edises, ISBN: 9788836230747.

Alla fine del corso, studentesse e studenti avranno appreso: a) il concetto di numero reale; b) il concetto di limite per successioni di numeri reali; c) il concetto di limite per funzioni reali di variabile reale (in un punto, all'infinito); d) il concetto di funzione continua, derivabile, integrabile; e) il concetto di approssimazione di funzioni reali di variabile reale tramite polinomi; f) il concetto di equazioni differenziali lineari di primo e secondo ordine.
2) Conoscenza e capacità di comprensione applicate Alla fine del corso, studentesse e studenti saranno in grado di: a) applicare conoscenze di base su sottoinsiemi della retta reale; b) calcolare limiti di successioni, e limiti di funzioni; c) determinare proprietà qualitative e quantitative di funzioni reali di variabili reali (monotonia, esistenza di massimi e minimi) in intervalli limitati e illimitati; d) calcolare integrali di funzioni reali elementari di variabile reale definite su intervalli della retta reale; e) calcolare valori approssimati di funzioni non elementari di variabile reale; f) risolvere equazioni differenziali lineari del primo e del secondo ordine.
3) Autonomia di giudizio Durante il periodo delle lezioni verranno distribuiti, telematicamente, fogli di esercizi e questionari di autovalutazione. Attraverso lo svolgimento in autonomia degli esercizi, e la correzione svolta collegialmente in classe, lo studente/la studentessa acquisirà sia la capacità di valutare le proprie competenze, che la capacità di affrontare problemi affini a quelli studiati.
4) Abilità comunicative Lo svolgimento in forma scritta degli esercizi assegnati sia in classe che durante le prove d'esame, e lo svolgimento della prova orale permetteranno allo studente/alla studentessa di valutare le proprie capacità di comunicare ad altri, in forma corretta, le conoscenze acquisite durante il corso.
5) Capacità di apprendimento Alla fine del corso lo studente/la studentessa sarà in grado di generalizzare a casi più complessi le conoscenze di base dell'analisi matematica; tale abilità viene acquisita grazie allo svolgimento di esercizi (a volte declinati con una versione di tipo teorico) distribuiti nel periodo delle lezioni.

1) I numeri reali e le loro proprieta'

2) Funzioni elementari e loro proprieta'

3) Successioni e serie numeriche.

4) Limiti di funzioni e continuita'.

5) Derivate. Massimi e minimi locali e globali. Ordine di infinitesimo e di infinito. Teorema di de L'Hopital.

6) Sviluppo di funzioni elementari con la formula di Taylor, espressioni del resto e applicazioni.

7) Il calcolo di aree. Integrale di Riemann. Funzioni integrali e funzioni primitive: il Teorema fondamentale del calcolo integrale. Metodi di integrazione.

8) Cenni sui numeri complessi.

9) Equazioni differenziali lineari (del primo e secondo ordine, a coefficienti costanti).

L'esame di valutazione consiste in una prova scritta e una orale. Quest'ultima può essere facoltativa a seconda del risultato della prova scritta. La prova scritta può essere sostituita da due prove intermedie svolte a metà e alla fine del corso

M Bramanti, C.D. Pagani, S. Salsa

"Matematica - Calcolo infinitesimale e algebra lineare"

Zanichelli Editore

Obiettivi generali: acquisire conoscenze di base per il Calcolo Differenziale e Integrale di Funzioni di due o più variabili e nozioni essenziali di Algebra Lineare.
Obiettivi specifici: Conoscenza e comprensione: al temine del corso lo studente avrà acquisito le nozioni e i risultati di base relativi allo studio di funzioni di due o più variabili sia a valori scalari che a valori vettoriali. Inoltre sarà in grado di studiare semplici trasformazioni lineari fra spazi vettoriali.
Applicare conoscenza e comprensione: al temine del corso lo studente sarà in grado di risolvere semplici problemi che richiedano l’uso del calcolo differenziale e integrale. In particolare saprà trovare punti estremali di funzioni di due o più variabili e determinare i potenziali di campi vettoriali nel piano o nello spazio. Nell’ambito dell’Algebra lineare, avrà appreso i metodi di risoluzione di sistemi lineari.
Capacità critiche e di giudizio: lo studente avrà le basi per capire gli strumenti matematici necessari allo studio di discipline fisiche e chimiche e comprendere la motivazione di alcune formule utilizzate in Chimica e Fisica.
Capacità comunicative: capacità di esporre i concetti studiati sia in forma scritta che in forma orale.
Capacità di apprendimento: le conoscenze acquisite permetteranno di perfezionare le capacità logiche e di apprendimento di varie discipline scientifiche.

Lo studente dovrà comprendere che “fare” un’analisi chimica comporta delle scelte. Queste saranno corrette solo se, oltre ad avere un quadro ampio e chiaro delle tecniche analitiche e dei metodi disponibili, si è anche in grado di interpretarne principi, campi di applicabilità e limitazioni, in modo da poterli controllare ed eventualmente modificare, per tenere conto delle esigenze delle specifiche analisi. RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI: 1) Conoscenza e capacità di comprensione Il corso è finalizzato a dare agli studenti i principi base dell'analisi chimica quantitativa di specie inorganiche (cationi ed anioni) presenti in campioni a composizione “approssimativamente” nota. Partendo dalle conoscenze acquisite nei corsi di chimica generale e di chimica analitica I con laboratorio, gli studenti approfondiranno lo studio degli equilibri chimici in soluzione e della loro applicazione nell'ambito della quantificazione di diversi analiti attraverso le tecniche volumetriche e gravimetriche. 2) Conoscenza e capacità di comprensione applicate Attraverso esercitazioni numeriche e di laboratorio (individuali), il corso mira a sviluppare negli studenti quella "sensibilità analitica" indispensabile per la preparazione ed esecuzione sperimentale di una qualsiasi analisi chimica. 3) Autonomia di Giudizio Durante il corso, gli studenti sostengono diverse prove di laboratorio individuali, nelle quali sono chiamati ad applicare le conoscenze loro fornite all'analisi pratica di campioni incogniti. Nell'esecuzione di tali prove, gli studenti dovranno valutare criticamente ogni aspetto dell'esecuzione dell'analisi stessa e dei risultati ottenuti e, alla fine di ogni esperienza, consegnare una relazione scritta. 4) Abilità Comunicative Come indicato al punto precedente, ogni esperienza di laboratorio è accompagnata dalla stesura di una relazione che aiuti lo studente/la studentessa a identificare i passaggi chiave dell'analisi appena svolta e che, quindi, sviluppi la sua capacità di discutere criticamente un argomento. 5) Capacità di Apprendimento L'insieme degli argomenti del corso e delle esperienze di laboratorio, studiate in maniera da presentare agli studenti problematiche di complessità crescenti e di identificare quei punti, in ciascuna delle analisi discusse specificamente, che possano essere generalizzati ad altri problemi, è pensato per fare acquisire agli studenti un metodo e un rigore che possa essere poi da loro applicato nella loro successiva esperienza di formazione e professionale

Il corso inizia con la trattazione dei problemi generali inerenti all'esecuzione completa di un'analisi chimica: il campionamento; i principi che guidano la scelta del metodo di analisi più idoneo e, da questo, le attrezzature, le caratteristiche del materiale ed il tipo di reattivi necessari (evidenziandone le eventuali caratteristiche di pericolosità sia per quanto riguarda il loro uso che lo smaltimento); la valutazione ed elaborazione dei risultati ottenuti; l'espressione del risultato finale di analisi.

Sono poi illustrati i principi dell'analisi volumetrica: gli equilibri in soluzione sono valutati ai fini di una loro applicazione agli scopi dell'analisi quantitativa, prendendo in considerazione i parametri chimico-fisici che li influenzano (temperatura, forza ionica, effetto matrice e reazioni collaterali in genere, etc.). In particolare sono trattate le titolazioni basate su reazioni di neutralizzazione (acidimetria ed alcalimetria), con formazione di sali poco solubili (argentometria), di complessazione (complessometria e chelometria), di ossidoriduzione (permanganometria, ossidimetria con bicromato, cerimetria, iodimetria e iodometria, bromometria). Per ciascun sistema sono costruite curve teoriche di titolazione e discussa la scelta degli indicatori per rendere

minimo l'errore nell'analisi.

In modo analogo sono poi trattati i principi dell'analisi gravimetrica sia mediante tecnica di volatilizzazione che di precipitazione.ᙦ In particolare sono discussi gli aspetti teorici delle reazioni di precipitazione al fine di individuare le condizioni sperimentali più idonee per una loro applicazione all'analisi quantitativa: purezza e recupero quantitativo del precipitato, formula chimica definita e nota della specie pesata, etc.. La trattazione teorica è completata con numerosi esempi di dosaggi gravimetrici di cationi ed anioni che consentono di fare notare specifici problemi analitici.

L'ultima parte del corso è dedicata ai problemi di analisi di più specie chimiche contemporaneamente presenti nello stesso campione. Sono discussi i criteri generali di valutazione del sistema al fine di operare l'analisi in condizioni sperimentali che rendano un metodo sufficientemente specifico e selettivo oppure, in mancanza di questi requisiti, le modalità per operare una separazione

dell'analita dalle specie interferenti. L'illustrazione delle principali tecniche (non strumentali) di separazione di ioni inorganici (precipitazione, volatilizzazione, scambio ionico, estrazione con solvente) è completata con esempi scelti in modo da avere un ampio quadro dei molteplici parametri da controllare nel procedimento di analisi per ottenere risultati accurati.

Ciascun argomento trattato è accompagnato da esercitazioni numeriche e da una o più analisi sperimentali in laboratorio( a posto singolo), su campioni incogniti, in modo da consentire allo studente di valutare le “difficoltà” dell'applicazione dei principi teorici discussi all'analisi sperimentale e, soprattutto, per rendersi personalmente conto dell'importanza di eseguire in modo corretto tutte le singole operazioni di analisi per ottenere risultati accurati e precisi. Dopo un primo approccio sperimentale con alcune essenziali operazioni dell'analisi quantitativa (prelievo di un campione solido o di una soluzione, pesata tecnica e analitica, preparazione di una soluzione a titolo approssimato o esattamente noto, etc.), si passa all'esecuzione di analisi che, per la diversificazione delle modalità operative e la loro crescente complessità, consentono di integrare e migliorare la preparazione sperimentale degli studenti. Ciascuna analisi è conclusa con la stesura di una breve relazione che impegna lo studente ad una riflessione sulle operazioni sperimentali svolte, approfondendone il significato e le finalità, e a consegnare il risultato finale dell'analisi solo dopo una attenta valutazione dei parziali

La valutazione dello studente/della studentessa terrà conto, in parte, dell' esito delle prove di laboratorio svolte durante il corso e, in parte, da quello di un esame orale volto a verificare le conoscenze degli argomenti in programma.

E.Bottari, M.R.Festa, “Chimica Analitica Quantitativa”, La Sapienza Editrice, Roma.

E.Bottari, M.R.Festa, “Problemi di Chimica Analitica”, La Sapienza Editrice, Roma.

I.M. Kolthoff, E.B. Sandell, E.J. Meehan, S. Bruckenstein, "Analisi Chimica Quantitativa Vol. 1 e 2", Piccin Editore, Padova

Ulteriori tesi di approfondimento possono essere:

D.S. Hage, J.D. Carr, Chimica analitica e analisi quantitativa, Piccin Editore, Padova

G. Giorgio Bombi, Paolo Pastore e Valerio Di Marco, Chimica analitica. Trattazione algebrica e grafica degli equilibri chimici in soluzione acquosa, Edises, Napoli

Il corso si propone di insegnare le conoscenze teoriche e le competenze di laboratorio relative allo studio di sistemi e di processi da un punto di vista termodinamico. Saranno, quindi, sviluppati modelli teorici per lo studio di sistemi all’equilibrio e trattate le relative dimostrazioni. Saranno, inoltre, effettuate esperienze di laboratorio attinenti ad alcuni argomenti di termodinamica, per consolidare le conoscenze teoriche ed acquisire la capacità di elaborare dati sperimentali. Alla fine del corso, per quanto riguarda le conoscenze imprescindibili, lo studente dovrà aver acquisito competenze riguardo ai principi generali della termodinamica e alle proprietà chimico-fisiche di sistemi in fase gassosa, liquida, solida e delle soluzioni. In particolare, dovrà conoscere le grandezze termodinamiche in gioco e il loro significato fisico a livello macroscopico. Dovranno essere chiaramente compresi gli aspetti termodinamici di un processo. Ci si aspetta che lo studente abbia la capacità di: i) discernere gli aspetti termodinamici da quelli cinetici fra quelli che governano gli eventi; ii) selezionare le equazioni e le formule più adatte alla risoluzione di problemi quantitativi; iii) di comprendere come misurare una grandezza termodinamica (descrittori di Dublino 1 e 2). Le esperienze di laboratorio con le relative relazioni e le esercitazioni in aula ci si aspetta siano in grado di trasmettere allo studente la coerenza logica, la capacità di sintesi e l’abilità di comunicare con linguaggio appropriato quanto appreso (descrittori di Dublino 3 e 4). Attraverso le esperienze di laboratorio e continui riferimenti, fatti a lezione, a fenomeni che si manifestano quotidianamente nella vita dell’uomo, verranno fornite solide basi scientifiche per la comprensione di processi che hanno luogo in svariati ambiti e per un loro indipendente approfondimento da parte dello studente (descrittore di Dublino 5).

Concetti introduttivi: Funzioni di stato, intensive ed estensive, Variabili indipendenti, Fase, Stato termodinamico, Equilibrio termico, Principio zero, Scale di temperatura, Equilibrio termodinamico, Processi reversibili e irreversibili, Lavoro fatto da una variazione di volume, Diagramma P-V, Lavoro nelle trasformazioni reversibili, Differenziali esatti e non, Differenziali parziali, Differenziali esatti e non esatti, Sistemi semplici

I Principio della Termodinamica: Calore, Formulazione del I Principio, Energia interna, Processi reversibili, Processi adiabatici, Trasformazioni a pressione costante: entalpia, Trasformazioni a volume costante, Capacità termica, Differenza (cp - cV), Esperimento di Joule, Esperimento Joule-Kelvin, Applicazione del I Principio ai Gas Ideali, Differenza (cp - cV) per gas ideale, Processi adiabatici reversibili (gas ideale), Lavoro: adiabatica reversibile (gas ideale), Lavoro: isoterma reversibile (gas ideale), Lavoro fatto da un gas di van der Waals, Calori di reazione a V o P costante, Legge di Hess, Misura dei calori di reazione, Energia di legame, Calori di reazione vs temperatura.

II Principio della Termodinamica: Limiti del I Principio, Lavoro - Calore, Calore – Lavoro, Frigorifero, Postulati del II Principio, Equivalenza dei postulati di Kelvin & Planck e Clausius, Processi reversibili ed irreversibili e II Principio

Entropia — Trattazione classica: Il ciclo di Carnet, Teorema di Carnot e corollari, Scala termodinamica di temperatura, Efficienza di una macchina di Carnet, Lo zero assoluto della temperatura, Temperatura sulla scala termodinamica, Scala Kelvin e scala di temperatura del gas ideale, Sostituzione di un processo reversibile, Teorema di Clausius, Disuguaglianza di Clausius, Entropia, Calcoli di entropia, Variazioni di entropia - processo irreversibile

Entropia: Variazioni di entropia nei sistemi isolati, q/T differenziale esatto - processo reversibile, II Principio, Diagrammi T – S, Efficienza di una macchina di Carnet, Teorema e disuguaglianza di Clausius, Energia indisponibile, Il principio di dissipazione dell’energia, Combinazione di I e II Principio,Variazioni di entropia,Variazioni di entropia per un gas ideale, Probabilità, Entropia e probabilità, Probabilità e II Principio, Espansione isoterma di un gas ideale, Entropia e disordine, Il significato dell’entropia

Miscele di gas ideali: Legge di Gibbs-Dalton, Entropia di una miscela, Entropia di mescolamento

III Principio della Termodinamica: Teorema di Nernst, Determinazione delle entropie assolute, Il teorema di Nernst e lo zero assoluto,Verifica matematica del teorema di Nernst, Entropia e degenerazione, Miscele, Eccezioni apparenti del III Principio, Le funzioni di Helmholtz e Gibbs

Funzioni di Helmholtz e Gibbs:.Processi isotermi, Variazioni delle funzioni di Helmholtz e Gibbs, L’equazione di Gibbs-Helmholtz, Funzione di Gibbs per un gas ideale, La funzione di Gibbs di un gas ideale in una miscela gassosa, Stato standard, Entropia ed energia nell’equilibrio chimico, Le funzioni di Gibbs ed Helmholtz, Equilibrio chimico, Isoterma di van’t Hoff

Relazioni termodinamiche generali: Le equazioni di Maxwell, Le equazioni TdS, Cp - CV, Il rapporto delle capacità termiche, Il coefficiente di Joule-Kelvin

Sistemi aperti: Potenziale chimico, Proprietà parziali molari, Equazione di Gibbs-Duhem, Trasferimento di massa tra fasi, Relazioni tra proprietà parziali molari, Potenziale chimico con grandezze intensive P, T, x, Determinazione di quantità parziali molari

Sistemi ad un solo componente: Il potenziale chimico di gas ideali, Effetto della pressione totale sulla pressione di vapore, Gas reali, Il potenziale chimico dei gas reali

Equilibri di fase: La superficie P, V, T, Diagrammi P-V, Diagrammi P-T, Equazione di Clapeyron, Equazione di Clausius-Clapeyron, Regola di Trouton, Diagrammi T-S, Calcolo di q, Transizioni di secondo ordine, Regola delle fasi, Soluzioni binarie, Legge di Raoult, Deviazioni dalla legge di Raoult, Equazione di Duhem-Margules, Legge di Henry, Diagrammi x - P e x - T: miscibilità completa, Liquidi completamente miscibili non raoultiani, Diagrammi P - T, Equilibrio tra due fasi binarie, Punto eutettico, Trattazione termodinamica del punto eutettico

Termodinamica delle soluzioni: Potenziale chimico e miscela di gas perfetti, Miscele di gas reali, Soluzioni in fase condensata, Definizione di soluzione ideale, Soluzioni ideale - potenziale chimico, Soluzioni non ideali, Stati standard di componenti in soluzione, Importanza degli stati standard, Uso dei vari stati standard, definizione di fugacità e attività, Proprietà delle soluzioni, Dipendenza dell’attività da T e P, Funzioni di mescolamento, Funzioni di eccesso, Legge di distribuzione di Nernst, Sostanza pura in equilibrio con la propria soluzione, Abbassamento del punto di congelamento, Innalzamento del punto di ebollizione, Pressione osmotica, Determinazione del peso molecolare, Significato del coefficiente di attività, Determinazione del coefficiente di attività

Equilibri di reazione: Isoterma di van’t Hoff , Trattazione alternativa degli equilibri di reazione, Posizione dell’equilibrio, Reazioni omogenee di gas ideali, Reazioni omogenee di gas reali, Reazioni omogenee in soluzione, Reazioni eterogenee, Costante di equilibrio vs temperatura, Costante di equilibrio vs pressione, Il Principio di Le Chatelier, Determinazione della funzione di Gibbs, La funzione di energia libera, Tabulazioni termodinamiche, Stabilità chimica

Elettroliti: Potenziale chimico, Attività, Prodotto di solubilità, Deviazioni dal comportamento ideale, Costante di dissociazione, Celle elettrochimiche, Celle reversibili, Funzioni termodinamiche da celle reversibili, Giunzione liquida e ponte salino, Semi-elementi di celle, emf standard di celle reversibili, Determinazione di emf standard e , Potenziale elettrodico standard, Funzioni standard di Gibbs di formazione di ioni, Celle a concentrazione, Determinazione del prodotto di solubilità.

Esercitazioni di laboratorio

• Calorimetria di combustione
• Emf vs T – pila Weston
• Misura della conducibilità equivalente ed equivalente limite (determinazione costante dissociazione ac. benzoico)
• Misura di densità di soluzioni acquose (volumi parziali molari)
• Determinazione della capacità di un accumulatore
• Costruzione del diagramma di fase Pb-Sn da acquisizione delle curve di raffreddamento.

La valutazione avverrà mediante una prova orale, durante la quale lo studente dovrà risolvere dei problemi e rispondere ad alcune domande teoriche, con l’approfondimento dei concetti appresi a lezione e nelle esperienze di laboratorio (principi teorici dell'esperienza, materiali, metodi, elaborazione dei dati sperimentali e risultati).

Verrà valutata la capacità di analisi, di sintesi e chiarezza di espressione dello studente. Verranno discussi sistemi semplici per valutare la capacità dello studente di inquadrarli nel giusto contesto e scegliere le corrette metodologie di studio.

• P.W. Atkins, J. De Paula - Chimica Fisica - Zanichelli Editore.
• D. Gozzi – Termodinamica Chimica – Edizioni Nuova Cultura.

1) Conoscenza e capacità di comprensione L’obiettivo del corso è l’acquisizione delle conoscenze di base di chimica fisica nell’ambito della struttura atomica e molecolare che sono propedeutiche alla comprensione delle caratteristiche dei sistemi chimici complessi e delle tecniche di indagine spettroscopiche. Le conoscenze che verranno acquisite durante il corso sono la meccanica quantistica di base e la sua applicazione in chimica. 2) Conoscenza e capacità di comprensione applicate Tramite l’insegnamento delle basi della meccanica quantistica applicata ai sistemi molecolari, il corso fornisce agli studenti gli strumenti concettuali per capire come, a partire dalla conoscenza del comportamento dei costituenti basilari della materia (nuclei ed elettroni), emerga il linguaggio della chimica moderna enunciato in termini di atomi, legami chimici, molecole, aggregati e sostanze. 3) Autonomia di Giudizio Sono previste varie sessioni di esercizi svolti in classe per lo sviluppo delle capacità critiche degli studenti nei confronti delle implicazioni pratiche della teoria. 4) Abilità Comunicative Il corso, a parte la prova di valutazione finale orale, prevede 2 prove intermedie di autovalutazione che permettono agli studenti di esprimere quanto appreso. 5) Capacità di Apprendimento Le competenze acquisite verrano utilizzate per comprendere in che modo, dalle conoscenze di base enunciate sopra, si sviluppi il complesso linguaggio della chimica moderna e come esso, sia pure nelle sue varie declinazioni settoriali, derivi da rigorosi principi fisici.

1. Introduzione alla meccanica quantistica: fenomenologia dei sistemi quantistici; il problema del corpo nero; i modelli discreti dell’atomo; esperimento delle fenditure; lunghezza d’onda di De Broglie.

2. Fondamenti di meccanica quantistica: la struttura formale della MQ; operatori ed osservabili; autovalori ed autofunzioni; postulati della meccanica quantistica.

3. La Notazione di Dirac.

4. Particella in una scatola: autovalori ed autofunzioni.

5. Oscillatore armonico: autovalori ed autofunzioni; l’oscillatore armonico e la spettroscopia vibrazionale.

6. Il rotatore rigido e le autofunzioni del momento angolare: cenni di spettroscopia rotazionale.

7. L’atomo idrogenoide: energie e orbitali.

8. I metodi approssimati: il metodo variazionale.

9. Atomi polielettronici: l’atomo di He; atomi polielettronici; il metodo Hartree-Fock; simboli di termine; cenni di spettroscopia atomica (UV/Vis).

10. Introduzione al legame chimico: molecole biatomiche; l’approssimazione di Born-Oppenheimer; il metodo LCAO-MO.

11. Introduzione alla termodinamica statistica di Boltzmann: configurazioni e pesi statistici.

12. La funzione di ripartizione molecolare e le funzioni termodinamiche.

Esame orale

Dispense del docente. Vedere sul sito di "elearning".

https://elearning.uniroma1.it/mod/resource/view.php?id=175627

Mario Compiani, Carmelo La Rosa, Paola Sassi "CHIMICA FISICA" (Utet)

Thomas Engel and Philip Reid "Termodinamica, Termodinamica Statistica e Cinetica" (Piccin) (termodinamica statistica)

Il corso intende fornire agli studenti la conoscenza delle principali classi di composti organici monofunzionali, corredata dai principi generali che determinano le relazioni tra struttura e reattività, intesa in senso cinetico e termodinamico. Il corso intende inoltre fornire i principi elementari di sintesi organica.
Obiettivi generali: sviluppo della conoscenza e della comprensione della reattività per le principali classi di composti organici, con particolare attenzione alla possibile competizione tra meccanismi, in funzione della struttura del substrato.
Obiettivi specifici e risultati attesi risiedono nello sviluppo della conoscenza delle strutture organiche e della possibilità di prevedere la reattività dei gruppi funzionali della chimica organica, basandosi sulla struttura dei medesimi.
Al termine del corso lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite per un'ottimale fruizione dei successivi insegnamenti di chimica organica del percorso accademico, e per una continuazione fruttuosa del percorso triennale

• Introduzione alla Chimica Organica: formule e strutture, polarità e momento dipolare, forze intermolecolari, ibridazione, risonanza, acidi e basi, aspetti generali delle reazioni organiche. Cenni di termodinamica e di cinetica
• Principali classi di composti organici monofunzionali: nomenclatura, importanza e diffusione, proprietà fisiche e chimiche.
• Alcani e cicloalcani; tensione d'anello e stereoisomeria conformazionale.
• Stereoisomeria ottica e geometrica; enantiomeria e diastereoisomeria.
• Alcheni, polieni e alchini. reazioni di addizione elettrofila
• Alogenuri alchilici. Reazioni di sostituzione nucleofila e di eliminazione
• Aromaticità. Benzene e derivati mono- e policiclici. Reazioni di sostituzione elettrofila e nucleofila aromatiche
• Alcooli e fenoli.
• Eteri, tioli e solfuri.
• Aldeidi e chetoni. Reazioni dei composti carbonilici.
• Acidi carbossilici e derivati
• Ammine alifatiche e aromatiche. Sali di diazonio.
• Aspetti generali: ibridazione e scrittura composti organici, risonaza (3 ore)
• Aspetti termodinamici

delle reazioni organiche; aspetti cinetici delle reazioni organiche; acidi e

basi secondo Arrhenius; acidi e basi secondo Brønsted-Lowry; fattori che

influenzano l’acidità e la basicità. Acidi e basi secondo Lewis. (5 ore)

• Alcani e cicloalcani. Struttura elettronica,

nomenclatura e proprietà chimico-fisiche; fonti naturali degli alcani; gli

isomeri costituzionali e conformazionali; calori di combustione; alogenazione

radicalica; i cicloalcani; isomeri conformazionali del cicloesano. (8 ore)

• Stereoisomeria. Isomeri costituzionali

ed isomeri configurazionali. Chiralità molecolare; centri chirali e

stereogenici; enantiomeri e diastereomeri. Nomenclatura: regole di

Cahan-Ingold-Prelog. Proiezioni di Fischer; attività ottica; molecole con due o

più centri chirali. Composti ciclici contenenti due centri chirali. Risoluzione

di miscele racemiche (6 ore)

• Alcheni. Struttura elettronica,

nomenclatura e proprietà chimico-fisiche; isomeria geometrica; stabilità degli

alcheni. Reattività degli alcheni: Addizioni ioniche (acidi alogenidrici,

acqua, alcoli, bromo e cloro, formazione aloidrine); Reazione di

ossimercuriazione-riduzione; Addizioni radicaliche (addizione di acido

bromidrico); Addizioni concertate (peracidi, idrogenazione, idroborazione/ossidazione,

1,2-diossidrilazione); Scissione ossidativa (permanganato, ozono); Alogenazione

allilica; preparazione degli alcheni dagli alogenuri alchilici (diapositive

negli alogenuri alchilici). (10 ore)

• Alchini. Struttura

elettronica, nomenclatura e proprietà chimico-fisiche. Acidità degli alchini

terminali.

Reattività degli alchini: addizione di acidi

alogenidrici, di acqua; di bromo e cloro; di idrogenazione catalitica;

idrogenazione con metalli alcalini in soluzione; di idroborazione/ossidazione;

preparazione degli alchini per alchilazione degli ioni acetiluro (diapositive

negli alogenuri alchilici); preparazione dagli alcheni (diapositive negli

alogenuri alchilici). (3 ore)

• Alogenuri alchilici. Struttura elettronica,

nomenclatura e proprietà chimico-fisiche. Reattività degli alogenuri alchilici:

sostituzione nucleofila alifatica SN2 e SN1; competizione

fra SN1 e SN2; reazione di eliminazione E1 ed E2;

competizione fra E1 ed E2; reazione E1cB; competizione fra sostituzione

nucleofila ed eliminazione. Formazione

di composti organometallici (cenni). (10 ore)

• Alcoli e tioli. Alcoli:

Struttura elettronica, nomenclatura e proprietà chimico-fisiche. Reattività

degli alcoli: reazioni acido base; reazioni che comportano la sostituzione del

legame OH con un legame O-elettrofilo; reazioni che comportano la rottura del

legame C-O; reazioni di ossidazione: PCC, H2CrO4;

ossidazione degli alcoli con acido periodico.

Tioli: Struttura elettronica, nomenclatura e proprietà

chimico-fisiche. Reazioni acido-base. (6 ore)

• Eteri ed epossidi. Eteri:

struttura elettronica, nomenclatura e proprietà chimico-fisiche: basicità.

Reattività degli eteri: scissione degli eteri con acidi alogenidrici. Eteri

corona.

Epossidi: struttura

elettronica, nomenclatura e proprietà chimico-fisiche. Reattività degli

epossidi: apertura dell’anello in ambiente basico e acido, regiochimica e

stereochimica. (3 ore)

• Ammine alifatiche. Struttura elettronica,

nomenclatura e proprietà chimico-fisiche. Reattività delle ammine alifatiche:

reazioni acido-base; reazioni con elettrofili. Reattività degli idrossidi di

ammonio quaternari: eliminazione di Hofmann. Sali di ammonio quaternari e

catalisi per trasferimento di fase. (4 ore)

• Aldeidi e chetoni. Struttura elettronica,

nomenclatura e proprietà chimico-fisiche. Reattività di aldeidi e chetoni:

reazioni acido-base; reazioni del gruppo carbonilico: addizione nucleofila

dello ione cianuro; dello ione acetiluro; degli organometalli; degli idruri

metallici; di acqua, alcoli e tioli. Reazione di addizione-eliminazione:

reazione di Wittig; addizione di ammoniaca, ammine primarie e secondarie;

amminazione riduttiva. Reazioni di ossidazione. Reazioni di riduzione. (7 ore)

• Acidi Carbossilici e derivati. Acidi

carbossilici: struttura elettronica, nomenclatura e proprietà chimico-fisiche.

Reattività degli acidi carbossilici: reazioni acido-base; reazioni di

sostituzione nucleofilaacilica; reazioni di riduzione.Derivati

degli acidi carbossilici: alogenuri acilici; anidridi; esteri; ammidi. Reazione

di riduzione dei derivati degli acidi carbossilici.

Nitrili. (8 ore)

• Dieni coniugati:

struttura elettronica, nomenclatura. Reattività dei dieni coniugati: reazioni

di addizione ioniche. (1 ora)

• Benzene: teoria della

risonanza. Aromaticità e antiaromaticità: criteri. Composti aromatici:

annuleni, ioni, composti policiclici ed eterociclici. Nomenclatura. Reattività

dei composti aromatici: sostituzione elettrofila aromatica, sostituzione

nucleofila aromatica, reazioni di ossidazione, reazioni di riduzione. (6 ore)

• Fenoli ed ammine aromatiche. Benzene: teoria della

risonanza. Aromaticità e antiaromaticità: criteri. Composti aromatici:

annuleni, ioni, composti policiclici ed eterociclici. Nomenclatura. Reattività

dei composti aromatici: sostituzione elettrofila aromatica, sostituzione

nucleofila aromatica, reazioni di ossidazione, reazioni di riduzione. (4 ore)

Prova scritta: esercizi simili a quelli svolti durante il corso

Prova orale: chiarimenti della prova scritta, esposizione degli argomenti del corso

Per superare l'esame occorre conseguire un voto non inferiore a 18/30. Lo studente deve dimostrare

di aver acquisito una conoscenza di base di tutti gli argomenti trattati a lezione e di essere in grado di esporli in modo coerente e con un linguaggio scientifico appropriato.

Per conseguire un punteggio pari a 30/30 e lode, lo studente deve invece dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso, essendo in grado di raccordarli in modo logico e coerente

• W.H. Brown, B.L. Iverson, E.V. Anslyn, C.S. Foote Chimica Organica, EdiSES università, VII edizione
• P.Y. Bruice Chimica Organica , EdiSES università, III edizione
• B. Botta "Chimica Organica", Edi-Ermes, Milano, seconda edizione

L’obiettivo del corso è quello di completare la preparazione di base fornita dal corso di chimica organica I. Tale obiettivo verrà realizzato mediante l’acquisizione da parte degli studenti delle nozioni principali della chimica organica sugli argomenti non trattati nel corso di chimica organica I riguardanti i composti eterocicli, anioni enolato ed enammine, le biomolecole, le reazioni pericicliche e i processi di riduzione e ossidazione. Alla fine del corso lo studente avrà una conoscenza e una comprensione completa delle nozioni di base della chimica organica che gli consentiranno di applicarle nell’affrontare in maniera autonoma i programmi relativi ai corsi più avanzati della chimica organica.

Anioni Enolato ed Enammine (8 ore). Condensazione aldolica. Meccanismo. Reazione aldolica incrociata e reazione aldolica intramolecolare. Reazione aldolica orientata: controllo cinetico e termodinamico nella formazione di enolati. Condensazione di Claisen e Dieckmann. Condensazioni di Claisen incrociate. Enammine. Alchilazione ed acilazione di enammine. Sintesi acetoacetica e sintesi malonica. Addizione di Michael (addizione coniugata). Anellazione di Robinson.

Composti eterociclici (5 ore). Anelli penta atomici: Furano, tiofene e pirrolo. Sintesi di Paal-Knorr. Sostituzioni elettrofile aromatiche. Benzoderivati. Sintesi dell’indolo secondo Fisher. Piridina. Sintesi di Hantsch. Sostituzioni nucleofile aromatiche. Reazione di Chichibabin. Piridina N-ossidi. Equilibri tautomerici nelle idrossipiridine. Chinolina. Sintesi di Skraup. Pirimidina. Purina.

Carboidrati (10 ore). Classificazione dei carboidrati. Configurazione dei monosaccaridi: le proiezioni di Fischer e di Haworth. Zuccheri D,L. Configurazioni degli aldosi. Strutture cicliche dei monosaccaridi: formazione di emiacetali. Anomeri e mutarotazione. Reazioni dei monosaccaridi: formazione di glicosidi, enolizzazione, tautomeri e isomerizzazione; sintesi di eteri, acetali e esteri. Alditoli. Zuccheri riducenti. Reazioni di ossidazione. Reazione con acido periodico. Ossazoni, Sintesi di Kiliani-Fisher. Degradazione di Ruff e di Wohl. Stereochimica del glucosio: la prova di Fischer. Disaccaridi. Polisaccaridi.

Ammino acidi, peptidi e proteine (7 ore). Nomenclatura, struttura e classificazione. Proprietà acido-base. Il punto isoelettrico. Sintesi da α-alogenoacidi, da esteri acilamminomalonici e secondo Strecker. Risoluzione di α-ammino acidi. Sintesi asimmetrica. Peptidi e proteine. Analisi degli ammino acidi dei peptidi. Sequenziamento dei peptidi: la degradazione di Edman. Sintesi dei peptidi. Struttura delle proteine.

Lipidi (4 ore). Cere, grassi e oli. I saponi. I fosfolipidi. Le prostaglandine e gli altri eicosanoidi. I terpenoidi. Gli steroidi.

Acidi Nucleici (2 ore). Nucleotidi e acidi nucleici. Appaiamento delle basi del DNA

Reazioni Pericicliche (4 ore). Orbitali molecolari e reazioni pericicliche dei sistemi pi coniugati. Reazioni elettrocicliche. Simmetria degli orbitali e stereochimica delle reazioni elettrocicliche. Reazioni di cicloaddizione. Reazione di Diels Alder: stereochimica, regioselettività ed effetto dei sostituenti. Trasposizioni sigmatropiche.

Riduzioni (6 ore). Idrogenazione con catalizzatori omogenei ed eterogenei. Riduzione con idruri di metalli del III e IV gruppo. Riduzione con donatori di atomo di idrogeno. Riduzioni mediante dissoluzione di metalli: riduzione di composti carbonilici, riduzione di Birch, riduzioni promosse dal titanio, accoppiamento pinacolico. Deossigenazione riduttiva di composti carbonilici.

Ossidazioni (6 ore). Ossidazioni di alcoli con metalli di transizione e altri ossidanti. Addizione di ossigeno al doppio legame C=C, sintesi di dioli, epossidi. Reazioni di alcheni con ossigeno singoletto, scissione ossidativa del doppio legame C=C, ozonolisi. Scissione ossidativa di glicoli. Ossidazione di aldeidi e chetoni. Decarbossilazione ossidativa.

• L’obiettivo del corso è quello di completare la preparazione di base fornita dal corso di chimica organica I. Tale obiettivo verrà realizzato mediante l’acquisizione da parte degli studenti delle nozioni principali della chimica organica sugli argomenti non trattati nel corso di chimica organica I riguardanti i composti eterocicli, anioni enolato ed enammine, le biomolecole, le reazioni pericicliche e i processi di riduzione e ossidazione. Alla fine del corso lo studente avrà una conoscenza e una comprensione completa delle nozioni di base della chimica organica che gli consentiranno di applicarle nell’affrontare in maniera autonoma i programmi relativi ai corsi più avanzati della chimica organica.
• Testi di riferimento: B. Botta “Chimica Organica” II Edizione, edi-ermes, Milano, 2019F. A. Carey, R. J. Sundberg “Advanced Organic Chemistry”, Part A-B; V Edition, Springer, 2007

Prova scritta con esercizi da svolgere della durata di circa 2 ore

Interrogazione orale della durata di circa 45 min con domande secondo programma.

W. H. Brown, B. L. Iverson, E. V. Anslyn, C. S. Foote "Chimica Organica", VII Ed. Edises, Napoli, 2023

B. Botta “Chimica Organica” II Edizione, edi-ermes, Milano, 2019

F. A. Carey, R. J. Sundberg “Advanced Organic Chemistry”, Part A-B; V Edition, Springer, 2007

J. McMurry “Chimica Organica” VIII Edizione, Piccin, Padova, 2013

1) Conoscenza e capacità di comprensione Lo studente acquisirà una conoscenza approfondita dell’interazione elettromagnetica, delle forze tra cariche, della trattazione formale dei campi e della loro induzione reciproca.
2) Conoscenza e capacità di comprensione applicate Lo studente avrà modo di studiare la natura elettrica e magnetica della materia, conoscere la natura elettromagnetica della luce e la trattazione di base dell’ottica fisica.
3) Autonomia di Giudizio Grazie alla frequenza delle lezioni e all’ausilio di prove di esame scritte, lo studente svilupperà un’ adeguata autonomia di giudizio, in quanto avrà modo di analizzare il proprio operato rispetto alla soluzione delle medesime prove, che verrà successivamente resa disponibile sulla piattaforma e-learning.
4) Abilità Comunicative L’acquisizione di adeguate competenze e strumenti per la comunicazione sarà realizzata e verificata soprattutto in occasione delle prove di verifica disciplinari, che contribuiranno allo sviluppo di doti comunicative da parte dello studente.
5) Capacità di Apprendimento L’acquisizione di adeguate competenze e strumenti per la comunicazione sarà realizzata e verificata soprattutto in occasione delle prove di verifica disciplinari, che contribuiranno allo sviluppo di doti comunicative da parte dello studente.

https://www.dropbox.com/s/q3tepscnbir68zl/Programma_Fisica2_Chimica_PaolaLeaci.pdf?dl=0

L'esame consiste in una prova scritta ed una orale sui temi illustrati nel

corso. Per superare l'esame lo studente/la studentessa deve essere in

grado di presentare chiaramente gli argomenti proposti e/o ripetere un calcolo discusso durante il corso. Allo/a studente/studentessa verrà richiesto di applicare i metodi appresi in esercizi o ad esempi e situazioni simili a quelle

discusse durante il corso. Nella valutazione si tiene conto di:

*) correttezza e completezza dei concetti esposti;

*) chiarezza e rigore espositivo;

*) capacità di sviluppo analitico della teoria;

*) attitudine nel problem solving (metodo e risultati).

TEORIA -> Mazzoldi, Nigro e Voci, Volume II, Elettromagnetismo e Onde, EdiSES ed.

ESERCIZI -> Corrado Mencuccini, Vittorio Silvestrini, ESERCIZI DI FISICA - ELETTROMAGNETISMO E OTTICA, Casa Editrice Ambrosiana

Il Corso intende fornire agli studenti gli elementi di base della Scienza delle Macromolecole. Verranno discusse le definizioni e classificazioni delle Macromolecole. Saranno, inoltre, analizzati i meccanismi e i processi di sintesi di polimeri, il loro comportamento in soluzione, gli aspetti morfologici relativi allo stato solido, i comportamenti termici, le proprietà meccaniche e reologiche, nonché i loro comportamenti elettrici. È previsto anche lo svolgimento di alcune esercitazioni numeriche e di laboratorio. Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in possesso delle conoscenze di base sulle principali problematiche della Scienza delle Macromolecole e della terminologia propria della disciplina. In particolare, possiederanno le competenze sui meccanismi e sui processi di polimerizzazione, sulle differenti tipologie di catene polimeriche, sulle loro caratteristiche di peso molecolare (eterogeneità e distribuzione, metodi di determinazione), sulla stereochimica macromolecolare e, seppure sommariamente, sui concetti relativi alla catena isolata ed alle sue dimensioni medie, alla termodinamica delle soluzioni di polimeri, allo stato fuso ed allo stato solido dei materiali polimerici, alla loro cristallizzabilità, alle proprietà meccaniche ed ai comportamenti reologici elastici e viscoelastici, alla termodinamica classica e statistica dell'elastomero ideale, ed infine alle proprietà termiche ed elettriche dei materiali polimerici. Le esercitazioni di laboratorio permetteranno agli studenti di acquisire anche competenze riguardanti la sintesi e caratterizzazione fisica di alcuni polimeri di interesse industriale. Relazioni sulle esperienze di laboratorio verranno redatte e discusse per sviluppare capacità critiche e di giudizio. Infine, gli studenti avranno il necessario background per frequentare i corsi specialistici per continuare la sua formazione accademica.

Definizioni e classificazioni di Macromolecole.

Caratteristiche configurazionali di catene polimeriche. Definizione di Macromolecola, Polidispersità, Monomero (unità monomerica), Unità ripetitiva, Grado di polimerizzazione, di Oligomeri, Telomeri, Polimeri telechelici, Polielettroliti, Macroioni e Macroradicali.

Tipi di macromolecole.

Polimeri di origine naturale, di sintesi. Omopolimeri e copolimeri: Omopolimeri lineari, Copolimeri lineari alternati, Copolimeri lineari a blocchi, Copolimeri lineari statistici. Polimeri ramificati; Polimeri reticolati; Polimeri ladder (a scala a pioli); Polimeri comb (a pettine); Dendrimeri.

Classificazione in funzione delle proprietà meccaniche. Esempi di tipi di materiali polimerici.

Caratteristiche configurazionali di catene polimeriche.

Polimeri contenenti doppi legami nell'unità ripetitiva; Polimeri contenenti atomi di carbonio asimmetrici nell'unità ripetitiva; La tassia: un po’ di storia. Polimeri isotattici; Polimeri sindiotattici; Polimeri ditattici; Polimeri eritro-di-isotattici; Polimeri treo-di-isotattici; Polimeri eritro-di-sindiotattici; Polimeri treo-disindiotattici.

Caratteristiche conformazionali di catene polimeriche.

Il modello della catena liberamente snodata (the random flight chain): Caso della catena con angolo di legame vincolato, Caso della catena con angolo di rotazione interna vincolato; Il rapporto caratteristico; Il raggio di girazione. Conformeri o Rotameri o Isomeri conformazionali; Gradi di libertà conformazionale; Le conformazioni possibili; Calcoli semiempirici di energia potenziale per la determinazione delle conformazioni possibili;Energia torsionale, Energia di van der Waals, Energia colombiana, Energia di legame idrogeno; I coefficienti delle funzioni di potenziale; Mappa dell'energia potenziale del n-butano; Mappa dell'energia potenziale del polietilene. Esempi di transizioni conformazionali catastrofiche. Tipi di difetti nella catena polimerica; Difetti reticolari nel PE; I vari tipi di struttura delle proteine: struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria.

Meccanismi e processi di sintesi di polimeri.

Polimerizzazioni a Stadi: policondensazioni, poliaddizioni, Impiego di monomeri bifunzionali, monomeri polifunzionali e ottenimento di polimeri reticolati, ramificati, a stella; meccanismo di reazione; Grado di conversione (p) e Grado medio numerico (Xn); Cinetica di polimerizzazione.

Polimerizzazioni a Catena: Radicaliche, Iniziazione, Propagazione, Terminazione; Struttura dei polimeri da polimerizzazione radicalica: concatenamenti testa-coda e testa-testa, ramificazioni, stereoregolarità; Fenomeno dell’autoaccelerazione; Inibizione e Ritardo; Distribuzione dei Pesi molecolari; Effetto della Temperatura; Polimerizzazioni Ioniche (Cationiche, Anioniche): Iniziatori, Monomeri, Solventi; Es. di polimerizzazione; Polimerizzazioni stereospecifiche (di coordinazione) Ziegler Natta: Meccanismo; Cenni sui processi di Polimerizzazione.

Cenni sul comportamento dei polimeri in soluzione.

Richiami alle Soluzioni ideali; Richiami alle Soluzioni regolari; Soluzioni polimeriche; Variazione di entropia di mescolamento; Frazioni di volume; Temperatura di Flory; Il volume escluso.

Pesi molecolari, loro distribuzione e tecniche per la loro determinazione.

Peso molecolare medio numerico; Tecniche di misura di Mn. Peso molecolare medio ponderale, Tecniche di misura di Mw: Diffusione della luce, Caso di diffusione della luce in un gas, Caso di diffusione della luce in una soluzione con particelle puntiformi, Equazione di Debye, Caso di diffusione della luce in una soluzione con particelle non-puntiformi, Zimm Plot. Ultracentrifugazione, Peso molecolare medio z, Velocità di sedimentazione. Peso molecolare medio viscosimetrico, Equazioni di Huggins e di Kramer, Equazione di Mark-Houwink-Sakurada. Gel Permeation Chromatography, Peso molecolare medio GPC.

Aspetti morfologici relativi allo stato solido dei materiali polimerici.

Il modello fringed micelle. La struttura cristallina dei polimeri. I cristalli singoli; Il Long Spacing; Tipi di folds; La settorizzazione. Teoria cinetica della cristallizzazione dei polimeri. La cristallizzazione da soluzione sotto l'effetto di campi di forze elongazionali. La cristallizzazione dal fuso: Gli sferuliti. Annealing, Gli esperimenti di Roe.

Comportamenti termici dei materiali polimerici.

Transizioni termiche dei materiali polimerici: Transizioni termodinamiche del 1° ordine; Determinazione della temperatura di fusione termodinamica o d'equilibrio; Cause dell'allargamento del picco di fusione; Dipendenza di Tm dalla velocità di riscaldamento; Equazione di Thomson-Gibbs; Correlazioni Tm-struttura; La variazione d'entropia alla fusione; Transizioni termodinamiche del 2° ordine; La transizione

vetrosa; Obiezioni alla natura termodinamica della Tg. L’amorfo nei polimeri semicristallini; L’amorfo rigido. Le transizioni evidenziate dalla spettroscopia dinamo-meccanica. I meccanismi di Boyer e di Shatzki. Effetti della struttura chimica sulla Tg; Effetto della polarità sulla Tg; Effetto del peso molecolare sulla Tg; Effetto dell’irreticolazione sulla Tg.

Proprietà meccaniche e reologiche dei materiali.

Tipi di comportamento dei materiali; Tipi di sollecitazioni; Tipi di misure. Diagramma stress-strain; Caratteristiche di curve stress-strain; Curve stress-strain di fibre; Curve stress-strain di PVC e PET. Deformazioni ed energia libera. Flusso viscoso: Viscosità dinamica e cinematica, Comportamento Newtoniano, Comportamento Pseudoplastico, Comportamento Dilatante, Comportamento Plastico, Comportamenti tempo-dipendenti, Tecniche di misura; Dipendenza della viscosità dal peso molecolare, Dipendenza della viscosità dalle ramificazioni e dalla polidispersità, Dipendenza della viscosità dalla temperatura; Equazione WLF. Tecnica dinamo-meccanica e modulo complesso. Gli elastomeri, Il comportamento tipico degli elastomeri, Curva stress-strain dell’elastomero, Elasticità di entropia

Comportamenti elettrici dei materiali polimerici e cenni sulle caratteristiche e l’importanza

applicativa dei polimeri compresi quelli ad alte prestazioni.

Polimeri conduttori; Polieni; La teoria delle bande; Il gas di elettroni liberi di Fermi; I livelli energetici; Il livello di Fermi; La conducibilità elettrica; Occupazione delle bande e forbidden energy gap nei diversi materiali; Isolanti, semiconduttori e conduttori; Semiconduttori intrinseci ed estrinseci; di tipo “n”; Drogaggio di tipo “p”; Confronto tra semiconduttori inorganici e semiconduttori polimerici; Tipi di polimeri conduttori; Sintesi del Poliacetilene; Gli isomeri del PA; Isomerizzazione del PA; Aspetti morfologici del PA; Variazione della conducibilità del PA per drogaggio; Agenti droganti; Le possibili applicazioni dei polimeri conduttori. Cenni sulle caratteristiche e l’importanza applicativa dei polimeri compresi quelli ad alte prestazioni.

Esercitazioni numeriche (determinazione del peso molecolare, grado di polimerizzazione, resa, indice di polidispersità di polimeri ottenuti per polimerizzazione a stadi e a catena).

Esame scritto con possibilità di orale per alzare il voto

Ciardelli F., Farina M., Giusti P., Cesca S., Macromolecole. Scienza e Tecnologia Vol. I e II, Pacini Editore

Guaita M., Ciardelli F., La Mantia F., Pedemonte E., Fondamenti di Scienza dei Polimeri, Pacini Editore

Helias H. G., Macromolecules, J. Wiley

Billmayer F. W., Textbook of Polymer Science, Interscience Publishers, New York, London

W. Hellerich, G. Harsch, S. Haenle, Prontuario delle Materie Plastiche, Tecniche Nuove

Flory P. J., Principles of Polymer Chemistry, Cornell University Press

Young R. J., Lovell P. A., Introduction to Polymers, CRC Press

Il corso concorre al raggiungimento degli obiettivi formativi di cui al Manifesto degli Studi della Laurea Triennale in Scienze Chimiche. In particolare, il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti le conoscenze di base relative ai fenomeni di trasporto di calore, materia e quantità di moto allo scopo di: a) selezionare le operazioni di separazione/purificazione di correnti materiali sulla base delle proprie caratteristiche chimico-fisiche; b) dimensionare le apparecchiature nelle quali effettuare operazioni unitarie di separazione basate su proprietà termodinamiche; c) dimensionare le apparecchiature nelle quali realizzare lo scambio termico; d) applicare un approccio cinetico o per stadi di equilibrio nella progettazione delle apparecchiature dove realizzare operazioni unitarie di natura fisica. Studenti e studentesse che abbiano superato l’esame avranno conosciuto e compreso (descrittore 1: conoscenze acquisite): • Fondamenti sui fenomeni di trasporto di calore, materia e quantità di moto • Fondamenti e principali tipologie di operazioni unitarie di separazione basate su proprietà termodinamiche • Fondamenti delle operazioni unitarie di scambio di calore • Fondamenti della progettazione delle apparecchiature per operazioni unitarie Studenti e studentesse che abbiano superato l’esame saranno in grado di (descrittore 2 - competenze acquisite): • selezionare tra le diverse opzioni le operazioni di separazione/purificazione più idonee alle caratteristiche delle correnti materiali da trattare • dimensionare preliminarmente le apparecchiature per il trasferimento di materia (colonne di assorbimento a riempimento, colonne di distillazione a piatti, numero di stadi in estrazione con solvente) • dimensionare preliminarmente apparecchiature di scambio termico (scambiatori a tubi concentrici, scambiatori a piastre e scambiatori a fascio tubiero) Insieme con le lezioni frontali, l’esecuzione di dimostrazioni ed esercitazioni numeriche in classe che prevedono un’elaborazione con lavoro autonomo di relazioni scritte sugli argomenti trattati consentono di ottenere l’acquisizione delle competenze suddette nonché di incrementare e di valutare le capacità critiche e di giudizio (descrittore 3) e la capacità di comunicare quanto si è appreso (descrittore 4)

1. INTRODUZIONE ALLO STUDIO DELLE OPERAZIONI UNITARIE E AI FENOMENI DI TRASPORTO (3 CFU)

• Classificazione delle operazioni Unitarie: Operazioni Unitarie basate su proprietà termodinamiche, fisico/meccaniche e cinetiche.
• Fenomeni di trasporto: Trasporto molecolare: equazione generalizzata di trasporto molecolare in condizioni stazionarie, applicazione del trasporto molecolare in condizioni stazionarie, trasporto molecolare in condizioni non stazionarie. Trasporto turbolento: Esperimento di Reynolds, distribuzione della velocità in flusso turbolento, modello della diffusività turbolenta, analisi del rapporto di meccanismo, fattore di attrito e numero di Reynolds, strato limite e resistenza del mezzo, moto di fluidi attraverso solidi granulari, trasporto di materia e di calore. Trasferimento tra più fasi: trasferimento di calore, trasferimento di materia.

2. OPERAZIONI UNITARIE BASATE SU PROPRIETA’ TERMODINAMICHE (3 CFU)

• Scambio Termico: Caratteristiche costruttive e di funzionamento degli scambiatori di calore. Dimensionamento termico degli scambiatori: bilancio di energia, differenza di temperatura media logaritmica, confronto tra equicorrente e controcorrente, progetto degli scambiatori a fascio tubiero.
• Assorbimento: Caratteristiche costruttive e di funzionamento delle colonne di assorbimento. Calcolo del diametro di una colonna di assorbimento a riempimento. Calcolo dell’altezza del riempimento in una colonna di assorbimento: metodo dell’unità di trasferimento, calcolo del numero di unità di trasferimento, calcolo dell’altezza dell’unità di trasferimento, calcolo del rapporto ottimale L/V.
• Distillazione: Caratteristiche costruttive e di funzionamento delle colonne di distillazione a piatti. Equilibri liquido‐vapore. Calcolo del diametro di una colonna di distillazione a piatti: calcolo della spaziatura tra i piatti, calcolo del diametro. Calcolo del numero di piatti in una colonna di distillazione: curve di lavoro, calcolo del numero di piatti teorici, metodo grafico semplificato di McCabe‐Thiele, metodo di Fenske, metodo grafico di Ponchon‐Savarit, calcolo del rendimento di una colonna di distillazione a piatti. Distillazione in corrente di vapore. • Applicazioni numeriche.
• Estrazione con solvente: Estrazione con solvente liquido‐liquido: caratteristiche costruttive e di funzionamento degli estrattori liquido‐liquido, equilibri liquido‐liquido, sistemi a due componenti, sistemi a tre componenti, calcolo del numero degli stadi teorici di estrazione, stadi multipli con correnti incrociate, stadi multipli in controcorrente senza riflusso, stadi multipli in controcorrente con riflusso, criteri progettuali. Estrazione con solvente liquido‐solido (cenni). • Applicazioni numeriche

L'esame finale si svolgerà mediante prova scritta (con eventuale integrazione di colloquio orale) per la valutazione dell'apprendimento degli obiettivi formativi del corso.

La prova scritta verrà effettuata solo per gli appelli di giugno e luglio. Dall'appello di settembre l'esame si svolgerà in forma orale.

Nel caso lo studente svolgesse con esito positivo tutte le esercitazioni previste, potrà essere valutato l'esonero dall'esame finale.

“I Principi delle Operazioni Unitarie” Foust, Wenzel, Clump, Maus e Andersen. Casa Editrice Ambrosiana.

Dispense fornite dal docente.

Materiale didattico digitale su piattaforma Eiduco

1. Conoscenza e capacità di comprensione (Knowledge and understanding) I corsi a scelta consentono allo studente di approfondire specifici ambiti della chimica o di discipline affini, ampliando le conoscenze acquisite durante il percorso formativo e sviluppando una preparazione coerente con i propri interessi culturali e scientifici.
2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione (Applying knowledge and understanding) Lo studente è in grado di applicare le conoscenze e le competenze acquisite negli insegnamenti scelti per integrare la propria preparazione, affrontare problemi di carattere interdisciplinare e consolidare le basi per il proseguimento degli studi o l'inserimento nel mondo del lavoro.
3. Autonomia di giudizio (Making judgements) Lo studente sviluppa la capacità di orientare consapevolmente il proprio percorso formativo, selezionando insegnamenti coerenti con i propri interessi e obiettivi culturali e professionali.
4. Abilità comunicative (Communication skills) Lo studente consolida le proprie capacità comunicative negli specifici ambiti disciplinari oggetto degli insegnamenti scelti, utilizzando una terminologia scientifica appropriata e adeguata al contesto.
5. Capacità di apprendimento (Learning skills) Lo studente rafforza la capacità di sviluppare un percorso di apprendimento personalizzato, acquisendo strumenti utili per affrontare con autonomia i successivi livelli della formazione universitaria.

CONOSCENZA E CAPACITA’ DI COMPRENSIONE Lo studente acquisisce le conoscenze necessarie alla comprensione delle strutture e delle funzioni della materia vivente in termini molecolari. Strutture e funzioni delle proteine, lipidi, fosfolipidi, carboidrati. I principi e le applicazioni delle piu comuni metodologie biochimiche Relazione tra struttura e funzione delle proteine. Proteine fibrose e proteine globulari. Membrane biologiche e sistemi di trasporto. Le principali vie metaboliche dei carboidrati, lipidi, acidi grassi : meccanismi delle reazioni enzimatiche e la cinetica di Michaelis-Menten. Meccanismi di regolazione delle vie metaboliche, produzione e conservazione dell’energia. Vengono affrontatati anche alcuni temi d’avanguardia nel campo della biochimica, anche con il supporto di libri di testo avanzati.
CAPACITA’ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE Le lezioni frontali coprono tuti gli argomenti del programma. La conoscenza e la comprensione dei singoli argomenti verrà consolidata attraverso discussioni sugli approcci concettuali e metodologici usati nello studio delle reazioni metaboliche e sulle connessioni tra le singole vie metaboliche. Gli studenti saranno in grado di comprendere l’importanza che la conoscenza della biochimica, ed in particolare della catalisi enzimatica, riveste nell’ambito della chimica organica, chimica farmaceutica, chimica analitica e delle biotecnologie. Verranno illustrati esempi specifici di tali applicazioni e verranno proposti problemi che possono essere risolti soltanto avendo una dettagliata conoscenza dei meccanismi catalitici. Gli studenti saranno invitati a discutere i problemi presentati e a proporre le soluzioni. AUTONOMIA DI GIUDIZIO Le discussioni su argomenti inerenti al programma e inquadrati in un’ottica interdisciplinare, insieme alle conoscenze acquisite, potranno sviluppare la capacità di formulare una propria valutazione sulla base delle informazioni disponibili, le capacità critiche e un certo grado di autonomia di giudizio ed interpretazione dei dati nell’ambito delle problematiche biochimiche.
ABILITA’ COMUNICATIVE La conoscenza delle basi biochimiche dei processi biologici e il corretto uso della terminologia biochimica contribuisce a sviluppare l’abilità di comunicare con interlocutori specialisti e non specialisti.
CAPACITA’ DI APPRENDIMENTO Le conoscenze acquisite dei fondamenti della biochimica, l’introduzione alle strategie della ricerca biochimica e l’abilità di interpretare i dati, stimolano la capacità di apprendimento necessaria ad intraprendere studi successivi che richiedono una maggiore autonomia, come la Laurea magistrale.

Il corso si articolerà in tre parti:

1. Studio delle proprietà, della struttura e della funzione delle macromolecole biologiche;

2. Principali metodologie utilizzate nel laboratorio biochimico. Lo studio teorico dei metodi sperimentali sarà affiancato dalla proiezione e discussione di video;

3. Principi del metabolismo cellulare, vie metaboliche e loro regolazione.

PARTE 1: Le macromolecole biologiche (22 ore)

Architettura delle cellule (0,5 ore). Cenni sulla struttura della cellula procariotica e della cellula eucariotica. Differenze e similitudini tra cellule animali e vegetali.

Struttura e funzione degli acidi nucleici (1,5 ore). Struttura di nucleosidi e nucleotidi, basi puriniche e pirimidiniche. Struttura del DNA. Ruolo del DNA come vettore dell’informazione genetica. Replicazione del DNA (cenni). Trascrizione (cenni). Ruolo dell’RNA messaggero e dell’RNA transfer nella traduzione delle proteine. Codice genetico. Cenni sul sequenziamento del DNA e sulla tecnologia del DNA ricombinante.

Amminoacidi e proteine (4 ore). Struttura, stereochimica e proprietà acido-base degli amminoacidi. Legame peptidico. Struttura primaria, secondaria (α-elica, foglietti β), terziaria e quaternaria delle proteine. Grafico di Ramachandran. Ripiegamento delle proteine (folding). Denaturazione e rinaturazione delle proteine. Esperimenti di Anfinsen.

Mioglobina ed emoglobina (6 ore). Struttura e funzione. Struttura e ruolo del gruppo prostetico. Equilibrio di legame dell’ossigeno alla mioglobina ed equazione che lo descrive. Legame cooperativo dell’ossigeno all’emoglobina. Equazione di Hill. Modello simmetrico e modello sequenziale dell’allosteria. Effetto Bohr. Effettori allosterici dell’emoglobina (protoni, CO2, 2,3-bisfosfoglicerato). Emoglobina fetale. Cenni sulla struttura degli anticorpi. Legame antigene-anticorpo. Anticorpi catalitici.

Lipidi e membrane biologiche (4 ore). Cenni sulla classificazione e sui ruoli biologici dei lipidi. Struttura e organizzazione delle membrane biologiche. Proteine di membrana. Trasporto passivo facilitato: ionofori e porine. Trasporto attivo. Sistemi di traslocazione: uniporto, simporto, antiporto. Trasporto attivo guidato da ATP: pompa Na+-K+ e Ca2+-ATPasi (Na/K; Ca/H; H/K). Trasporto attivo guidato da gradienti ionici: il trasporto secondario del glucosio nell'epitelio intestinale.

Enzimi (6 ore). Specificità di substrato, stereospecificità, specificità prochirale. Strategie catalitiche (catalisi acido-base, covalente etc.). Cenni su nomenclatura e classificazione degli enzimi. Cinetica enzimatica. Equazione di Michaelis-Menten. Inibizione enzimatica: inibizione competitiva, incompetitiva e mista (equazioni). Esempio di meccanismo catalitico: le proteasi a serina. Regolazione dell’attività enzimatica: regolazione allosterica e modificazioni covalenti.

PARTE 2: Le metodologie biochimiche (4 ore)

Metodologie biochimiche (4 ore). Strategie di purificazione delle proteine. Scelta della fonte. Dosaggio delle proteine. Principali tecniche cromatografiche ed elettroforetiche. Cenni sulla spettrometria di massa. La struttura primaria delle proteine e l’evoluzione molecolare. Cenni sulle tecniche per determinare la struttura tridimensionale delle proteine (cenni sulla cristallografia ai raggi X, sull’NMR e sulla Cryo-EM).

PARTE 3: Il metabolismo (22 ore)

Aspetti generali del Metabolismo (2 ore). Vie cataboliche e anaboliche. Approcci sperimentali allo studio del metabolismo. Le reazioni accoppiate. ATP e potenziale di trasferimento del gruppo fosforico. Reazioni di ossidoriduzione e trasportatori di elettroni (NAD+, NADP+, FAD e FMN). Potenziale redox.

Metabolismo dei carboidrati (4 ore). Glicolisi: reazioni della via glicolitica. Fermentazione omolattica e fermentazione alcolica. Gluconeogenesi. Via del pentoso fosfato: reazioni della fase ossidativa e generalità sulla fase non ossidativa. Regolazione coordinata della glicolisi e della gluconeogenesi (ruolo del fruttosio 2,6 bisfosfato e controllo ormonale). Cenni sul metabolismo del glicogeno: degradazione e sintesi.

Complesso multienzimatico della piruvato deidrogenasi (2 ore). Cenni sulla struttura. Meccanismo di reazione della piruvato deidrogenasi.

Ciclo dell’acido citrico (4 ore). Reazioni del ciclo. Ruolo anfibolico e reazioni anaplerotiche. Cenni sulla regolazione.

Metabolismo dei lipidi (4 ore). Attivazione e degradazione degli acidi grassi. Cenni sui corpi chetonici, biosintesi degli acidi grassi e ciclo del gliossilato.

Metabolismo degli amminoacidi (4 ore). Ruolo e meccanismo d’azione delle transaminasi. Deamminazione ossidativa del glutammato. Cenni sul ciclo dell’urea. Cenni sulla degradazione degli aminoacidi. Cenni sul ruolo e struttura dei trasportatori di unità monocarboniose (tetraidrofolato e adenosilmetionina).

Trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa (2 ore). Generalità sui trasportatori degli elettroni. Cenni sul funzionamento dei complessi I-IV. Generazione della forza motrice protonica. Struttura e meccanismo dell’ATP sintasi (catalisi rotazionale).

ATTENZIONE: Per ulteriore chiarezza, si specifica che è richiesta la conoscenza delle formule di struttura delle seguenti molecole di interesse biochimico:

• I 20 amminoacidi (GALVIPFYHWKRDENQCSTM) e il legame peptidico
• Ossi e desossi-nucleotidi e legame fosfodiesterico nel R(D)NA.
• ATP e GTP, cAMP e cGMP
• Glucosio (forma ciclica α e β; legami α e β glicosidici), fruttosio
• Triacilgliceroli, glicerolo-3-fosfato, glicerofosfolipidi, sfingosina, sfingolipidi
• NAD(P)+/NAD(P)H; FAD/FADH; FMN; Q/QH2
• Coenzima-A, eme (protoporfirina IX), piridossal-5’-fosfato (PLP)
• Gli intermedi delle seguenti vie metaboliche: glicolisi, fermentazione omolattica e alcolica, gluconeogenesi, via dei pentosi fosfato (solo fase ossidativa), ciclo di Krebs (incluso meccanismo di reazione della piruvato deidrogenasi), attivazione e -ossidazione degli acidi grassi. Le strutture degli intermedi delle vie metaboliche indicate nel programma come “cenni” non devono essere conosciute.
• Architettura delle cellule (0,5 ore). Lezione 1
• Testi di riferimento: Cap 1
• Struttura e funzione degli acidi nucleici (1,5 ore). Lezione 1
• Testi di riferimento: Cap 3
• Amminoacidi e proteine (4 ore). Lezione 2 e 3
• Testi di riferimento: Cap 4, 5 e 7
• Mioglobina ed emoglobina (6 ore). Lezione 4, 5 e 6
• Testi di riferimento: Cap 7
• Anticorpi (cenni) Lezione 6
• Testi di riferimento: Cap 7
• Metodologie biochimiche (4 ore). Lezione 7 e 8
• Testi di riferimento: Cap 5
• Lipidi e membrane biologiche (4 ore). Lezione 9 e 10
• Testi di riferimento: Cap 9 e 10
• Enzimi (6 ore). Lezione 11, 12 e 13
• Testi di riferimento: Cap 11 e 12
• Aspetti generali del Metabolismo (2 ore). Lezione 14
• Testi di riferimento: Cap 14
• Metabolismo dei carboidrati (4 ore). Lezione 15 e 16
• Testi di riferimento: Cap 15 e 16
• Complesso multienzimatico della piruvato deidrogenasi. (2 ore). Lezione 17
• Testi di riferimento: Cap 17
• Ciclo dell’acido citrico (4 ore). Lezione 18 e 19.
• Testi di riferimento: Cap 17
• Metabolismo dei lipidi (4 ore). Lezione 20 e 21
• Testi di riferimento: Cap 20
• Metabolismo degli amminoacidi (4 ore). Lezione 22 e 23
• Testi di riferimento: Cap 21
• Trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa (2 ore). Lezione 24
• Testi di riferimento: Cap 18

L'esame di valutazione di Biochimica, che si svolge al termine dell’insegnamento, è orale anche se prevede la scrittura di strutture chimiche, grafici e schemi.

Si articola in tre fasi della durata di circa 10 minuti ciascuna, che hanno uguale peso nella valutazione complessiva. Le tre fasi dell’interrogazione vertono sulle parti del programma: le macromolecole biologiche, le metodologie biochimiche e il metabolismo.

In generale, la preparazione dello studente sarà valutata in base alla sua capacità di descrivere i processi biochimici in modo chiaro e scientificamente rigoroso e di saper collegare i vari argomenti, dimostrando di aver compreso la logica biochimica dei viventi.

In particolare, allo studente sarà richiesta: la conoscenza della struttura e della funzione delle principali classi di macromolecole biologiche (33%); la capacità di spiegare le principali vie metaboliche in termini di reazioni chimiche, riconoscendo e riproducendo le strutture dei metaboliti (33%); la capacità di spiegare i principi e le applicazioni delle più comuni metodologie biochimiche (33%).

Ai fini della valutazione complessiva della preparazione dello studente, saranno prese in considerazione anche le capacità di comunicazione, critica e giudizio.

“Principi di Biochimica” Voet, Voet, Pratt - Zanichelli

Diapositive delle lezioni messe a disposizione sulla piattaforma ELearnig2

Non prevista

Gli obiettivi formativi che questo corso intende conseguire includono:

• Apprendimento dei principi teorici e delle applicazioni delle tecniche di estrazione degli analiti da matrici solide e liquide, preliminari all’analisi cromatografica.
• Comprensione dei fondamenti delle principali tecniche strumentali (cromatografiche, spettroscopiche e elettrochimiche).
• Comprensione dei fondamenti della spettrometria di massa accoppiata alle tecniche cromatografiche
  Al termine del corso, organizzato in lezioni frontali seguite da esercitazioni pratiche di laboratorio, gli studenti saranno in grado di :
  -descrivere i fondamenti delle tecniche estrattive e separative e interpretarne i principali parametri prestazionali;
  -conoscere i principi di funzionamento, la strumentazione e i campi di applicazione della cromatografia in fase gassosa (GC) e della cromatografia liquida ad alta risoluzione;
  -comprendere i principi della spettrometria di massa e il suo impiego, anche in accoppiamento con le tecniche cromatografiche (GC-MS e LC-MS), per l'analisi qualitativa e quantitativa;
  -acquisire le basi delle principali tecniche di spettroscopia atomica e molecolare e i fondamenti dell'elettrochimica applicata all'analisi chimica;
  -acquisire competenze operative attraverso esercitazioni teorico-pratiche e attività di laboratorio sull'impiego delle principali tecniche strumentali di analisi.

1. Preparazione del campione e principali tecniche estrattive.

Cenni sul campionamento e sulle principali tecniche estrattive.

2. Validazione di un metodo analitico.

Cenni sui principali parametri necessari alla validazione di un metodo analitico (sensibilità, LOD, LOQ, precisione, accuratezza) e sui metodi per realizzare un’analisi quantitativa (calibrazione esterna, calibrazione interna, metodo delle aggiunte standard).

3. Introduzione ai metodi di analisi strumentale: Classificazione delle tecniche analitiche strumentali.

3.1 Tecniche spettroscopiche.

• Spettrofotometria molecolare UV-visibile. Strumentazione (sorgenti, monocromatore, rivelatori, rivelatore a serie di diodi). Definizione di trasmittanza e di assorbanza. Legge di Lambert-Beer.
• Spettrofotometria di fluorescenza. Principi. Strumentazione. Resa quantica.
• Spettrofotometria di assorbimento atomico. Strumentazione: sorgenti, sistemi di atomizzazione, sistemi di correzione del fondo. Interferenze spettrali e non spettrali.
• Spettrofotometria di emissione atomica. Strumentazione: sorgente ICP, monocromatori, rivelatori.
• Spettrometria di massa. Principi. Strumentazione: sistemi di ionizzazione, analizzatori, risoluzione, accuratezza di massa. Distribuzione isotopica. Applicazioni

3.2 Tecniche cromatografiche.

• Principi fondamentali. Coefficiente di distribuzione; fattore di capacità; efficienza della colonna; parametro di simmetria; equazione di van Deemter; selettività; capacità di campione; risoluzione.
• Cromatografia liquida. Principali tecniche cromatografiche (cromatografia di adsorbimento cromatografia di ripartizione liquido-liquido, esclusione dimensionale, scambio ionico). Strumentazione per HPLC (High performance Liquid Chromatography) e UPLC (Ultra Performance Liquid Chromatography). Eluizione in isocratica e in gradiente di eluizione. Rivelatori (UV/Vis, a fluorescenza, a indice di rifrazione, MS). Cromatografia liquida di adsorbimento, di ripartizione, a scambio ionico, a esclusione dimensionale, di affinità.
• Gascromatografia. Strumentazione; tipi di colonne e fasi stazionarie; rivelatori (a ionizzazione di fiamma, a conducibilità termica, a cattura di elettroni).

3.2 Metodi elettrochimici di analisi. Cenni su Potenziometria, Voltammetria, Polarografia, Amperometria (cenni).

3.3 Sensori e biosensori. Principi e strumentazione

3.4 Analisi termica

Esercitazioni pratiche di laboratorio:

Esperienza 1: dosaggio quantitativo di caffeina mediante HPLC-UV

Esperienza 2: dosaggio grado alcolico mediante GC-FID

Per superare l'esame occorre conseguire un voto non inferiore a 18/30. Lo studente deve dimostrare di aver acquisito una conoscenza sufficiente delle tecniche cromatografiche e di spettrometria di massa.

Per conseguire un punteggio pari a 30/30 e lode, lo studente deve invece dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso, essendo in grado di raccordarli in modo logico e coerente.

Nella formulazione del voto finale, oltre al livello di preparazione globale, saranno valutati i seguenti elementi: la logica seguita dallo studente nella risoluzione del quesito, linguaggio tecnico acquisito e capacità espositiva, adeguatezza della soluzione proposta in relazione alle competenze che lo studente si presuppone abbia acquisito alla fine del corso.

• Su piattaforma e-learning il docente ha reso disponibili le dispense del corso e materiale a supporto delle esercitazioni (richiedere password al docente).

Testi consigliati:

• James W. Robinson, Eileen M. Skelly Frame, George M. Frame II. Chimica Analitica Strumentale_ Un’introduzione_ Piccin, 2023.

ISBN 978-88-299-3226-9

• Holler, Skoog, Crouch, Chimica Analitica Strumentale, II edizione, EdiSES, 2009.

ISBN 9788879593427

La bibliografia di riferimento (.edu) è riportata in dettaglio sulle dispense caricate su e-learning

I risultati di apprendimento attesi, in accordo ai descrittori di Dublino, sono i seguenti:
Descrittore 1 (conoscenze e capacità di comprensione): alla fine del corso lo studente avrà acquisito le conoscenze per comprendere i fenomeni fisici che inducono le transizioni ottiche nei processi di assorbimento ed emissione e le spettroscopie classiche che ne derivano (rotazionale, vibrorotazionale, elettronica e luminescenza).
Descrittore 2 (conoscenze e capacità di comprensione applicate): le conoscenze teoriche acquisite verranno utilizzate per determinare alcuni parametri strutturali di molecole semplici mediante l’analisi di spettri di assorbimento registrati sperimentalmente in laboratorio mediante l’utilizzo di spettrofotometri.
Descrittore 3 (Autonomia di giudizio): l’autonomia di giudizio verrà sviluppata durante le prove pratiche di laboratorio e la stesura di relazioni scritte in cui lo studente dovrà valutare l’attendibilità dei risultati ottenuti dall’analisi degli spettri.
Descrittore 4 (abilità comunicative): mediante l’elaborazione di relazioni scritte su prove pratiche di laboratorio e il coinvolgimento nelle lezioni frontali lo studente sarà stimolato a sviluppare le sue abilità comunicative.
Descrittore 5 (capacità di proseguire lo studio in modo autonomo): questo corso si prefigge di fornire le conoscenze di base della spettroscopia molecolare. Tali conoscenze, successivamente, potranno essere ampliate autonomamente anche all’utilizzo di apparati sperimentali più sofisticati e moderni basati sull’utilizzo di sorgenti laser.

Il corso si prefigge di fornire gli aspetti fondamentali, principi e problematiche, della chimica industriale applicata ai processi produttivi, evidenziandone gli aspetti operativi, economici, energetici e di impatto ambientale. A tale scopo, viene fornita una panoramica della struttura dell’industria chimica e delle materie prime utilizzate e messi in evidenza i problemi di sicurezza, sostenibilità ambientale ed economica di un processo. Inoltre, vengono descritti ed analizzati dal punto di vista termodinamico, cinetico e tecnologico alcuni dei processi chimici industriali inorganici ed organici più rilevanti. Il corso ha lo scopo di fornire allo studente le nozioni essenziali per la comprensione dei fenomeni chimico e chimico-fisici alla base delle reazioni industriali e dell’influenza di alcuni parametri, quali il riciclo, lo spurgo, la purezza delle materie prime e il recupero energetico sull’economicità del processo. Le conoscenze acquisite dovranno permettere allo studente di valutare anche, in modo critico, il costo, la sicurezza e l’impatto ambientale di un determinato processo industriale.

1) Completamento della preparazione di base fornita dai precedenti corsi di Chimica Generale e di Chimica Inorganica I, riguardanti le caratteristiche e le proprietà dei composti inorganici e dei composti di coordinazione. Acquisizione dei concetti e delle conoscenze fondamentali necessari per una moderna descrizione della struttura elettronica di molecole modello e dei composti di coordinazione, includendo l’uso dei concetti di base della teoria dei gruppi, e la conoscenza delle tecniche sperimentali di fotoemissione. Raggiungimento di una conoscenza di base delle proprietà degli elementi del blocco d ed f e dei loro composti più significativi. Acquisizione della conoscenza dei concetti di base della chimica nucleare e di alcune loro applicazioni. 2) Capacità di applicare i criteri di simmetria derivanti dalla teoria dei gruppi per la determinazione della simmetria di molecole, orbitali e gruppi di orbitali al fine di impostare il procedimento necessario alla costruzione degli orbitali molecolari in molecole semplici e in composti di coordinazione. Capacità di applicare le conoscenze acquisite nell’ambito delle teorie del legame chimico al fine di prevedere, valutare e descrivere le proprietà chimiche e chimico-fisiche di composti di coordinazione in base alla loro formula molecolare. Capacità di discernere quale tecnica spettroscopica di base è più idonea per l’indagine di determinate caratteristiche chimico-fisiche dei composti inorganici. Capacità di valutare la stabilità e la reattività di nuclei in base alla loro posizione nella tavola periodica e al loro numero di massa. 3) La capacità critica e l’autonomia di giudizio su argomenti scientifici del corso vengono stimolati durante il corso stesso attraverso la proposizione di esempi ed esercizi concettuali sviluppati alla lavagna con diretto riferimento a situazioni concrete e richiedendo un contributo diretto degli studenti, i quali sono stimolati a formulare ipotesi in risposta ai quesiti del docente. Allo stesso tempo, la capacità di collegare concetti diversi viene stimolata negli studenti cercando di enfatizzare le caratteristiche comuni tra i vari argomenti del corso, in maniera da consolidare un percorso logico tra i vari concetti, necessario a sviluppare una visione critica globale dei composti inorganici proposti. Il corso non prevede esercitazioni di laboratorio e redazione di relazioni scritte. 4) Gli studenti sono stimolati a formulare domande e dubbi al docente in maniera più dettagliata e precisa possibile, in modo da perfezionare prima di tutto la comunicazione di ciò che lo studente ritiene necessiti dei chiarimenti. La capacità di comunicare la conoscenza appresa viene stimolata dal docente continuamente attraverso la descrizione “a parole” dei concetti espressi mediante formalismo chimico e matematico alla lavagna e la traduzione in esempi relativi a situazioni concrete. Particolare enfasi viene data dal docente nella traduzione in parole semplici ma allo stesso tempo rigorose di concetti associati ad argomenti del corso. 5) Durante il corso vengono forniti alcuni strumenti concettuali che gli studenti possono utilizzare e sviluppare in maniera autonoma in altre aree della Chimica lungo il loro percorso formativo. Ad esempio, l’utilizzo dei concetti di base della Teoria dei Gruppi applicati a risolvere problemi in vari tipi di spettroscopie e metodologie computazionali quanto-meccaniche. Al fine di migliorare la capacità di proseguire lo studio in modo autonomo, durante il corso vengono anche consigliati testi di approfondimento e fornito materiale didattico complementare.

Conoscenza e capacità di comprensione Il percorso formativo del corso mira a fornire le basi delle tecniche spettroscopiche illustrandone l’applicazione alla caratterizzazione strutturale delle molecole organiche. Inoltre si prefigge di dare agli studenti gli aspetti sperimentali legati alla sintesi di molecole organiche e alla loro caratterizzazione spettroscopica. Lo studente dovrà dimostrare di conoscere le basi teoriche delle tecniche spettroscopiche.
Conoscenza e capacità di comprensione applicata Il percorso formativo è volto a trasmettere le capacità operative necessarie ad utilizzare appieno gli strumenti metodologici per condurre semplici reazioni organiche in laboratorio. Inoltre lo studente deve saper risolvere problemi concernenti l’analisi strutturale combinando il contributo delle singole tecniche illustrate nel corso (NMR, MS, IR e UV) al fine di determinare la struttura dei composti organici.
Autonomia di giudizio Lo studente deve essere in grado di saper analizzare in modo autonomo spettri semplici di composti organici incogniti e saper prevedere le possibili strutture da essi suggerite e ragionando arrivare alla soluzione. Lo studente deve sapere condurre semplici reazioni organiche in autonomia.
Abilità comunicative Lo studente deve essere in grado di illustrare con chiarezza e in maniera adeguata l’approccio alla determinazione strutturale di semplici composti organici, ottenuta tramite le spettroscopie studiate, e di saper esporre gli scopi e le potenzialità propri della disciplina anche in contesti interdisciplinari di fronte ad interlocutori specialisti e non.
Capacità di apprendimento Lo studente deve avere come obiettivi la comprensione in autonomia: di un testo, anche in lingua inglese, che affronti argomenti di interesse generale propri della chimica organica, purché attinenti a quelli previsti dal programma del corso; di seminari scientifici su vari argomenti di rilevanza generale per la chimica organica; delle esigenze di aziende ed altri esponenti del mondo del lavoro in termini di conoscenze, competenze ed abilità e dei possibili ambiti di applicazione.

Spettroscopia NMR:

Concetti teorici di base: Spettro elettromagnetico. Principio fisico del fenomeno della risonanza (orientazione degli spin in un campo magnetico, precessione di Larmor, interazione con la radiazione, effetto della quantizzazione, magnetizzazione macroscopica, rilassamento T1 e T2, segnale NMR, ampiezza di riga). Descrizione di un esperimento FT-NMR. Tipi di apparecchi e tipi di magneti. Solventi deuterati. Preparazione del campione.

Lo spostamento chimico. Spettro 1H-NMR e struttura molecolare. Fattori che influenzano il chemical shift: ibridizzazione, effetti induttivi, anisotropia diamagnetica, sostituenti. Spostamento chimico tipico di gruppi funzionali. Ampiezza di riga ed area (integrale) dei segnali. Equivalenza chimica. Protoni omotopici, enantiotopici e diastereotopici.

Accoppiamento spin-spin. Principio fisico. Accoppiamenti vicinali, geminali, long range. Relazione di Karplus. Sistemi di spin del primo ordine: AX, AMX, AB etc. Sistemi AA’XX’, AA’BB’ etc. Equivalenza magnetica. Cenni su sistemi di ordine superiore al primo e spettri tipici.

Scambio chimico. Concetti teorici. Protoni su eteroatomi. Effetto della formazione di legame idrogeno sul chemical shift, sulla forma del segnale. NMR dinamico. Concetti teorici. Scambio lento, veloce, coalescenza. Scala dei tempi dell’NMR ed effetto della temperatura. Cenni sull’uso della spettroscopia NMR in cinetica chimica.

Metodi per la semplificazione di uno spettro NMR: uso di strumenti diversi, deuterazione, reagenti di shift, disaccoppiamento, effetto NOE.

Spettroscopia 13C-NMR. Principio fisico, registrazione di spettri, accoppiamenti, spostamento chimico.

Spettroscopia IR. Principio fisico (modi vibrazionali, frequenza delle vibrazioni, assegnazione delle vibrazioni). Strumentazione. Preparazione del campione. Assorbimenti caratteristici dei gruppi funzionali delle molecole organiche.

Spettroscopia UV-visibile. Principio fisico. Transizioni elettroniche (tipo di transizioni, intensità e posizione delle bande). Strumentazione. Gruppi cromofori e auxocromi. Coniugazione e colore. Transizioni elettroniche nei composti aromatici e nei chetoni. Effetto del pH. Effetto del solvente. Cenni sull’uso della spettroscopia UV-visibile in cinetica chimica e titolazioni.

Spettrometria di massa. Concetti teorici di base. Metodi di ionizzazione (EI, CI, FAB, ESI, MALDI). Metodi di separazione degli ioni (analizzatore a settore magnetico, quadrupolo, TOF). Registrazione degli spettri. Interpretazione degli spettri di massa: Picco molecolare, picco base e picchi isotopici. Risoluzione degli spettri. Regola delle insaturazioni. Cenni alle principali frammentazioni: scissione alfa, scissione benzilica, allilica, di legami non attivati, trasposizione di Mc Lafferty.

Interpretazione di spettri NMR, IR, UV e massa ai fini dell’identificazione di composti organici.

Laboratorio di chimica organica. Tipica sintesi di composti organici (Reazione, workup, analisi).

• Metodi di purificazione: Estrazioni (solubilità e struttura, effetto del pH sulla solubilità, estrazioni e legge di ripartizione). Distillazioni (distillazione semplice e frazionata, azeotropi). Filtrazione. Cristallizzazione. Cromatografia (principio fisico, TLC e rivelazione delle macchie, cromatografia su colonna).
• Esercitazioni pratiche di laboratorio: Sintesi e purificazione di semplici composti organici. Sicurezza in laboratorio.
• Spettroscopia NMR - 31 ore
• Spettroscopia IR - 3 hours
• Spettroscopia UV-visibile - 3 ore
• Spettrometria di massa - 3 ore
• Interpretazione di spettri NMR, IR, UV e massa ai fini dell’identificazione di composti organici - 8 ore
• Laboratorio di chimica organica - 36 ore (+ 36 ore ripetizione)

L’esame finale mira a verificare i seguenti risultati di apprendimento: determinazione della struttura di un composto organico incognito discutendo il ragionamento eseguito e motivando la scelta della struttura, illustrazione dettagliata delle reazioni di sintesi organica condotte in laboratorio, comprensione degli argomenti generali del corso.

La prova di esame prevede il superamento di una prova scritta di analisi di un set di spettri di una sostanza incognita e un colloquio orale sulla discussione della struttura identificata nella prova scritta, sugli argomenti del corso e sulla discussione approfondita di una delle reazioni condotte in laboratorio didattico.

• "Identificazione spettroscopica di composti organici" di R. M. Silverstein e F. X. Webster Casa Editrice Ambrosiana.
• "Metodi spettroscopici nella chimica organica" di M. Hesse, H. Meier, B. Zeeh Casa Editrice EdiSES

1. Conoscenza e capacità di comprensione (Knowledge and understanding) Al termine dell'insegnamento lo studente possiede competenze linguistiche in lingua inglese corrispondenti almeno al livello B1 del Quadro Comune Europeo di Riferimento per le Lingue (QCER). È in grado di comprendere testi scritti e comunicazioni orali di difficoltà intermedia, relativi ad argomenti di carattere generale e a contenuti scientifici di base pertinenti alle scienze chimiche.
2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione (Applying knowledge and understanding) Lo studente è in grado di utilizzare la lingua inglese per affrontare situazioni comunicative comuni in ambito accademico, comprendere semplici testi scientifici, manuali e documentazione tecnica di base, nonché produrre brevi testi scritti e comunicazioni orali riguardanti argomenti di interesse scientifico.
3. Autonomia di giudizio (Making judgements) Lo studente è in grado di individuare le informazioni principali contenute in documenti e fonti in lingua inglese, riconoscendone la pertinenza rispetto agli obiettivi di studio e sviluppando una progressiva autonomia nell'utilizzo della documentazione scientifica internazionale.
4. Abilità comunicative (Communication skills) Lo studente sa comunicare in lingua inglese in situazioni di studio e di vita quotidiana, utilizzando strutture linguistiche e lessico coerenti con il livello B1. È inoltre in grado di descrivere semplici concetti scientifici e di interagire efficacemente in contesti accademici di base.
5. Capacità di apprendimento (Learning skills) Lo studente possiede le competenze linguistiche necessarie per consultare materiali didattici e fonti bibliografiche di base in lingua inglese e per sviluppare ulteriormente la propria preparazione linguistica in vista degli studi magistrali e dell'aggiornamento professionale.

Il corso si concentra sulle competenze linguistiche richieste dal livello B1 del QCER. Gli studenti e le studentesse ripasseranno i tempi verbali principali (presente, passato e futuro), la forma passiva e i causativi, i condizionali di tipo 1-2-3, le proposizioni relative, i modali di deduzione e speculazione, le abitudini al presente e al passato (used to, be used, get used to, would). Un aspetto importante del corso è il lavoro sulla formazione delle parole: la formazione di nuove parole da quelle esistenti e l'identificazione di come le parole cambiano a seconda del contesto utilizzando prefissi, suffissi, nuove parole o modificando la categoria grammaticale di una parola. Questa pratica permette agli studenti e alle studentesse di ampliare il loro vocabolario e di comprendere meglio il concetto di famiglie di parole, ovvero come una singola radice possa avere molte forme diverse. Il vocabolario relativo all'argomento e i verbi frasali faranno anch'essi parte del programma. Conoscere i verbi frasali permette di esprimersi in modo più naturale, di parafrasare efficacemente e di esprimere concetti più complessi in modo conciso.

L'esame è scritto e dura 45 minuti. Ci sono 30 domande. Gli studenti e le studentesse ottengono la sufficienza con un punteggio compreso tra 18 e 30. L'esame riflette il programma del corso con vari tipi di esercizi. Formazione delle parole: modificare le parole fornite in una serie di frasi. Verbi frasali e vocabolario: una serie di frasi con spazi vuoti che gli studenti devono riempire con un verbo, una particella o una parola a loro scelta. Formazione dei verbi: una serie di frasi in cui viene fornita la forma base del verbo e in cui gli studenti devono identificare e scrivere il tempo e la forma corretti del verbo.

Tutto i materiale didattico è reperibile in Google Classroom

Non prevista

Il corso concorre al raggiungimento degli obiettivi formativi di cui al Manifesto degli Studi della Laurea Triennale in Scienze Chimiche. In particolare, il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti gli strumenti metodologici (uso dell’analisi cinetica delle reazioni e dei fenomeni di trasporto, bilanci di materia ed energia, relazioni d’equilibrio) e le conoscenze di base per: a) valutare le proprietà termodinamiche e cinetiche dei sistemi reagenti; b) progettare i reattori chimici (omogenei ed eterogenei) e biologici (a biomassa dispersa); c) ottimizzare le condizioni di funzionamento di reattori chimici e biologici; d) progettare e ottimizzare le operazioni unitarie di separazione basate su proprietà fisico meccaniche (separazione solido-liquido) o cinetiche (separazioni su membrana)
Studenti e studentesse che abbiano superato l’esame avranno conosciuto e compreso (descrittore 1: conoscenze acquisite)

• Apprendimento dei fondamenti e delle principali tipologie di reattori chimici e biologici - Apprendimento dei fondamenti e delle principali tipologie di operazioni di separazione solido-liquido - Apprendimento dei metodi di rappresentazione quantitativa dei processi e di dimensionamento preliminare delle relative apparecchiature (reattori e operazioni di separazione) - Apprendimento dei metodi di analisi cinetica dei dati - Apprendimento dei metodi di caratterizzazione fluidodinamica dei reattori reali - Apprendimento dei metodi di caratterizzazione di sospensioni ai fini della separazione solido-liquido
  Studenti e studentesse che abbiano superato l’esame saranno in grado di (descrittore 2 - competenze acquisite):
• Applicare i metodi di analisi cinetica dei dati - Applicare i metodi di caratterizzazione fluidodinamica dei reattori reali - Applicare i metodi di caratterizzazione di sospensioni ai fini della separazione solido-liquido - Applicare i metodi di rappresentazione quantitativa dei processi al dimensionamento preliminare delle relative apparecchiature (reattori e operazioni di separazione)
  Insieme con le lezioni frontali, la partecipazione ad esercitazioni di laboratorio e l’elaborazione con lavoro autonomo di relazioni scritte sugli argomenti trattati consentono di ottenere l’acquisizione delle competenze suddette nonché di incrementare e di valutare le capacità critiche e di giudizio (descrittore 3) e la capacità di comunicare quanto si è appreso (descrittore 4)

1. Conoscenza e capacità di comprensione (Knowledge and understanding) Attraverso la redazione della relazione finale, lo studente dimostra di aver acquisito una comprensione organica dell'argomento affrontato e dei principali aspetti scientifici emersi dalla ricerca bibliografica svolta.
2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione (Applying knowledge and understanding) Lo studente è in grado di elaborare autonomamente una relazione scritta strutturata, integrando le informazioni raccolte e presentandole in maniera coerente, chiara e scientificamente corretta.
3. Autonomia di giudizio (Making judgements) Lo studente dimostra capacità di sintesi e di rielaborazione critica delle informazioni raccolte, formulando considerazioni coerenti con la letteratura consultata.
4. Abilità comunicative (Communication skills) Lo studente è in grado di presentare e discutere oralmente il lavoro svolto davanti a una Commissione di Laurea, illustrando con chiarezza obiettivi, metodologia, principali risultati della ricerca bibliografica e conclusioni, utilizzando un linguaggio scientifico appropriato.
5. Capacità di apprendimento (Learning skills) Lo studente dimostra di possedere le competenze necessarie per organizzare autonomamente un lavoro di approfondimento scientifico e comunicarne efficacemente i contenuti, sviluppando capacità utili per il proseguimento degli studi.

1. Conoscenza e capacità di comprensione (Knowledge and understanding) Attraverso il tirocinio formativo, lo studente approfondisce un tema di interesse chimico mediante un'attività di ricerca bibliografica, acquisendo familiarità con la consultazione della letteratura scientifica e con l'organizzazione delle informazioni scientifiche.
2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione (Applying knowledge and understanding) Lo studente è in grado di reperire, selezionare e analizzare criticamente fonti bibliografiche pertinenti, organizzando le informazioni raccolte secondo un approccio metodologico coerente con gli obiettivi dell'attività assegnata.
3. Autonomia di giudizio (Making judgements) Lo studente sviluppa la capacità di valutare la qualità e la pertinenza delle fonti consultate e di operare semplici scelte nella selezione e nell'organizzazione dei contenuti scientifici.
4. Abilità comunicative (Communication skills) Lo studente acquisisce la capacità di sintetizzare informazioni scientifiche provenienti da fonti diverse utilizzando un linguaggio tecnico appropriato.
5. Capacità di apprendimento (Learning skills) Lo studente consolida le competenze necessarie per affrontare autonomamente una ricerca bibliografica e sviluppa un metodo di studio utile per il successivo percorso formativo.