chimica

Apprendimento dei principi base della chimica analitica e degli equilibri in soluzione.

Lo scopo del corso è di dare un primo approccio alla chimica analitica e una buona conoscenza dell'equilibrio in soluzione. Argomenti principali trattati: titolazioni acido-base, per precipitazione, complessometriche e redox. Laboratorio: esercitazioni sulla determinazioni quantitativa di alcuni ioni in soluzione.

Al fine di comprendere e saper applicare le tecniche considerate nell' ambito dell' insegnamento e' necessario aver superato l' esame di Chimica Generale e Inorganica 1 (propedeutico) ed aver frequentato il laboratorio del corso di Elementi di Chimica Inorganica e Laboratorio di Chimica Inorganica. In particolare, e' indispensabile che lo studente abbia appreso le regole fondamentali per il calcolo stechiometrico e i principi che regolano gli equilibri in soluzione acquosa e che abbia imparato ad utilizzare la vetreria di precisione e non.

Il corso e' organizzato nel seguente modo: - lezioni frontali in aula sugli argomenti del corso; - esercitazioni in laboratorio per la determinazione quantitativa di alcuni ioni di varia natura in soluzione acquosa. Gli studenti sono generalmente divisi in due o tre gruppi (massimo 35 studenti per gruppo) e le esercitazioni, organizzate in due o tre turni, sono svolte in blocchi di 3 o 4 ore .

Programma lezioni frontali (9 CFU) - Aspetti teorici e pratici di un processo analitico. - Principi teorici fondamentali delle reazioni chimiche in soluzione. - Fasi di una tipica analisi chimica qualitativa e quantitativa. - Interferenze in chimica analitica e loro trattamento. - Studi dei criteri di fattibilità sperimentale di una determinazione analitica. - Aspetti generali dei processi analitici volumetrici diretti e indiretti. - Studio dei fattori che regolano la solubilità di sostanze poco solubili. - Errore associato ad una misura. - Precisione, accuratezza e attendibilità di un risultato sperimentale. - Preparazione di soluzioni standard. - Curve di titolazione teoriche e sperimentali. - Equazione matematica che descrive la curva di titolazione di un generico processo analitico volumetrico. - Criteri per individuare il punto equivalente nelle curve di titolazione simmetriche e non simmetriche teoriche e sperimentali. - Titolazioni per precipitazione. - Equazione Curva di titolazione e suo uso nelle analisi per precipitazione. - Titolazione di alogenuri secondo Mohr e Fajans. - Titolazioni di Neutralizzazione - Concetti generali sugli acidi e le basi (teoria di Bronsted - Lowry). - Calcolo esatto ed approssimato della concentrazione di H+ in soluzioni acquose. - Equazioni matematiche delle curve di titolazione acido-base per sistemi forti e deboli monoprotici e poliprotici. - Potere tampone ed equazione matematica per il calcolo esatto ed approssimato del potere tampone di una soluzione acquosa in funzione del pH. - Studio delle correlazioni tra i grafici del potere tampone in funzione del pH e le relative curve di titolazione per sistemi acido-base anche complessi.- Indicatori acido-base bicolorati e a comparsa di colore. - Metodi potenziometrici e conduttometrici per la determinazione del punto equivalente. - Studio di fattibilità sperimentale di titolazioni acido base di sostanze di natura acida o basica mono e polifunzionali e di prodotti commerciali. - Conduttimetria - Misura e studio dei fattori responsabili della conduttanza di una soluzione acquosa. - Curve di titolazione conduttometriche. - Criteri per individuare il punto equivalente in curve di titolazione conduttometriche. - Uso della conduttimetria in titolazioni acido-base e in titolazioni per precipitazione. - Titolazioni Complessometriche.- Studio delle reazioni di complessazione per applicazioni analitiche. - Uso di agenti chelanti in complessometria (in particolare dell'E.D.T.A.). - Studio delle condizioni sperimentali ottimali per la determinazione complessometrica di un generico analita.- Indicatori metallocromici. - Titolazioni complessometriche dirette, indirette, per spostamento e selettive di più metalli. - Titolazioni di Ossidoriduzione. - Studio dei fattori che le governano le reazioni di ossidoriduzione. - Curva di titolazione e potenziale al punto equivalente nelle analisi per ossidoriduzione. - Stabilità delle coppie redox in soluzione acquosa. - Permanganatometria, Iodometria diretta e indiretta. Programma esercitazioni di laboratorio (2 CFU) 1) TITOLAZIONI ACIDO-BASE: • Preparazione di soluzione NaOH 0,1 M e sua standardizzazione. Determinazione del titolo di acidi monoprotici (esempio: acido acetico presente in un campione omogeneo in soluzione acquosa e/o in un campione di aceto commerciale con indicatore colorimetrico e/o potenziometro). • Determinazione del titolo di una miscela di HCl e AcOH con una soluzione di NaOH a titolo noto ca. 0,1 M (tit. conduttometrica e con indicatore colorimetrico). Determinazione del titolo di acidi poliprotici in soluzione omogenea e/o in bevande commerciali con indicatore colorimetrico e/o potenziometro. 2) TITOLAZIONI REDOX: • Preparazione e standardizzazione con KIO3 di una soluzione di tisolfato Na2S2O3. Determinazione iodometrica di Cu2+ in un campione omogeneo. • Permanganatometria: preparazione della soluzione di KMnO4 e standardizzazione con Na2C2O4; determinazione del Ferro con il metodo di Zimmerman-Reinhardt. 3) TITOLAZIONI ARGENTOMETRICHE: • Argentometria: preparazione e standardizzazione (metodo di Mohor) di una soluzione di AgNO3; determinazione del contenuto di Cl-in un campione incognito con il metodo di Mohor. 4) TITOLAZIONI COMPLESSOMETRICHE: • Standardizzazione di una soluzione di EDTA ca. 0,01 M. Determinazione della concentrazione di ioni Mg++ in soluzione omogenea. Determinazione concentrazione di ioni Fe3+ in soluzione omogenea. Determinazione della durezza dell' acqua dell'acquedotto.

L’ esame prevede una prova scritta ed una prova orale. La prova scritta consiste in 12 quesiti misti, una parte a carattere computazionale, una parte domande di teoria. La prova orale consiste in una discussione della durata di circa 30-45 minuti, finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e capacità di comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti teorici e metodologici indicati nel programma (equilibri chimici in soluzione acquosa, determinazione della quantità di analiti mediante processi volumetrici, analisi degli errori,.). La prova orale consentirà inoltre di verificare la capacità di comunicazione dell’allievo con proprietà di linguaggio ed organizzazione autonoma dell’esposizione sugli stessi argomenti a contenuto teorico. La prova nel suo insieme consente di accertare sia la capacità di conoscenza e comprensione, sia la capacità di applicare le competenze acquisite, sia la capacità di esposizione, sia la capacità di apprendere e di elaborare soluzioni in autonomia di giudizio. Dal momento che il corso prevede 2 CFU di laboratorio, alla valutazione finale concorrono anche i risultati delle analisi svolte nel corso delle esercitazioni in laboratorio. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa.

1. Daniel C. Harris Chimica Analitica Quantitativa 2017 Zanichelli 2. Daniel C. Harris Fondamenti di Chimica Analitica Quantitativa 2017 Zanichelli 3. D.A. Skoog - D.M. West - F. G. Holler - S.R. Crouch - Fondamenti di Chimica Analitica III Edizione EdiSES NAPOLI 2015 4. John R. Taylor Introduzione all’ analisi degli errori Lo studio delle incertezze nelle misure fisiche Zanichelli 2000 6. Silvia Araneo Esercizi della chimica analitica con richiami di teoria Società editrice Esculapio 2014

In questo corso si offrirà una prima panoramica delle leggi generali della chimica e si offriranno le basi delle conoscenze/competenze proprie della chimica necessarie per un proficuo approfondimento delle materie dell'intero corso di laurea. Particolare attenzione sarà posta agli aspetti quantitativi propri delle discipline empiriche. Alla termine del corso, gli studenti saranno in grado di svolgere esercizi di stechiometria anche complessi, di applicare le leggi dei gas, di effettuare calcoli termochimici, di comprendere ed applicare le leggi dell'equilibrio chimico, di calcolare il pH di soluzioni contenenti una o più specie in grado di modificare il pH, di determinare la concentrazione di specie poco solubili e di prevedere in quale condizioni si formano i precipitati.

Gli argomenti trattati forniscono le basi interpretative e predittive per affrontare le proprietà degli atomi, delle molecole e dei materiali e la loro relazione con le proprietà macroscopiche ed il comportamento chimico-fisico della materia. Obiettivo del corso è rendere gli studenti in grado di padroneggiare le leggi fondamentali ed i modelli interpretativi della chimica, negli ambiti delineati dal programma. In particolare, il corso si prefigge i seguenti obiettivi: assegnare la configurazione elettronica di un atomo; usare la tavola periodica per razionalizzare l’andamento periodico delle proprietà atomiche; prevedere la geometria molecolare in casi semplici; analizzare i contributi sigma e pi-greco al legame chimico di molecole biatomiche; fornire elementi per valutare lo stato di aggregazione di specie chimiche diverse; illustrare i fattori che influenzano la velocità delle reazioni chimiche; bilanciamento di reazioni redox e comprensione dei fattori che influenzano i potenziale redox. Obiettivo del corso è anche connettere le nozioni teoriche apprese a tecnologie attuali in campo energetico, come batterie e celle solari.

In questo corso saranno affrontati i seguenti argomenti introduttivi alle leggi della chimica: Stechiometria e calcoli stechiometrici. Le leggi dei gas. Termodinamica e termochimica. Le soluzioni e le loro proprietà. Passaggi di stato, equilibri di fase, diagrammi di stato. I principi dell'equilibrio chimico. soluzioni di acidi e basi, reazioni di neutralizzazione, calcolo del pH, indicatori acido-base e titolazioni. Gli equilibri di solubilità.

Il corso introduce i concenti fondamentali che sono alla base delle proprietà elettroniche degli atomi e della loro interazione a costituire molecole e i materiali. Gli argomenti trattati includono: struttura del nucleo e modelli atomici; elementi di base di meccanica quantistica; periodicità delle proprietà atomiche; legame chimico e strutture molecolari; forze intermolecolari e stati di aggregazione della materia; cenni di cinetica chimica; elementi di elettrochimica. Tali argomenti sono introdotti e discussi in relazione diretta ad applicazioni di chimica inorganica, con riferimento all’ambito energetico.

Comprensione di semplici equazioni matematiche e di alcuni principi della fisica a livello di scuola secondaria di secondo grado.

Per affrontare al meglio il corso è richiesta familiarità con le nozioni di base acquisite nella scuola secondaria di secondo grado di matematica (soluzione di equazioni lineari e quadratiche, funzioni seno e coseno, esponenziali e logaritmi, derivate) e fisica (concetti di lavoro ed energia cinetica e potenziale).

Lezioni frontali, esercitazioni numeriche in aula (importante), tutoraggio.

Lezioni in aula sugli gli argomenti del corso: le ore di lezione previste sono dedicate alla presentazione e discussione dei concetti fondamentali che saranno utilizzati per la risoluzione di problemi, anche numerici, selezionati per approfondire e migliorare la comprensione da parte degli studenti degli argomenti principali trattati.

Introduzione alla Chimica Atomi e massa atomica. Isotopi. Simboli degli elementi. Aspetti quantitativi: la mole, le reazioni chimiche, bilanciamento e conservazione della massa. Reazioni di ossido riduzione. Analisi elementare. Formula minima, molecolare e di struttura. Isomeria. I gas Le leggi empiriche dei gas. L'equazione di stato dei gas ideali. Miscele di gas. Deviazioni dal comportamento ideale. Termodinamica e termochimica Introduzione alla Termodinamica. Primo principio della termodinamica. Calore di reazione ed entalpia. Energia di legame. Entropia, secondo e terzo principio. Energia libera e criteri di spontaneità ed equilibrio. Equilibri fisici I passaggi di stato e gli equilibri fisici. Tensione di vapore ed andamento con la temperatura. Diagrammi di stato. Miscele di liquidi volatili e la legge di Raoult. La legge di Henry. Miscele con soluti non volatili. Diagrammi di stato delle soluzioni. I principi dell'equilibrio chimico Equilibrio nei sistemi omogenei ed eterogenei. La costante di equilibrio e il quoziente di reazione. Il principio di Le Chatelier. Reazioni omogenee in fase liquida e gassosa. Acidi e basi Teorie a confronto di Arrhenius, Brønsted-Lowry e Lewis. Equilibri acido-base e specie coniugate. L'autoionizzazione dell'acqua. Scala del pH e del pOH. Calcolo del pH di soluzioni di acidi (basi) forti e deboli. Idrolisi salina e soliuzioni tampone. Indicatori di pH e titolazioni acido-base. Altri equilibri in soluzione acquosa Equilibri di solubilità. Precipitazione selettiva. Equilibri di complessazione.

• Struttura dell’atomo: modelli atomici; quantizzazione dell’energia e meccanica quantistica; livelli di energia ed orbitali atomici; principio di Aufbau; configurazioni elettroniche. -Tavola periodica degli elementi: periodicità delle proprietà atomiche; energia di ionizzazione e affinità elettronica; raggi atomici e ionici; numeri di ossidazione. – Struttura molecolare e legame chimico: legami ionici e covalenti; elettronegatività; rappresentazione di Lewis del legame; strutture molecolari tramite il modello VSEPR; teoria del legame di valenza; orbitali molecolari; configurazione elettronica di molecole biatomiche omo-nucleari; struttura a bande di un solido. -Interazioni intermolecolari: stato solido e reticoli cristallini; stato liquido; legame idrogeno e cenni su interazioni deboli. – Cinetica delle reazioni chimiche: velocità di reazione e fattori che la influenzano. -Elettrochimica di base: definizione del potenziale redox; celle galvaniche; processi di ossido-riduzione e potenziali standard; equazione di Nernst; batterie al piombo e al litio; celle elettrolitiche e leggi di Faraday; celle solari foto-elettrochimiche.

L'esame consiste in una prova scritta a cui segue (se giudicata sufficiente) una prova orale. La prova scritta consiste nella soluzione di problemi numerici ed è finalizzata a verificare la capacità di applicare correttamente le conoscenze acquisite e la capacità di comprensione degli argomenti trattati a lezione. La prova orale consiste in una discussione della durata di circa 20 minuti finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e capacità di comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti indicati nel programma. La prova orale consentirà, inoltre, di verificare la capacità di comunicazione dell'allievo con proprietà di linguaggio ed organizzazione autonoma dell'esposizione degli argomenti. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa

L'esame consiste in una prova scritta a cui segue (se giudicata sufficiente) una prova orale. La prova scritta consiste nella soluzione di problemi numerici ed è finalizzata a verificare la capacità di applicare correttamente le conoscenze acquisite e la capacità di comprensione degli argomenti trattati a lezione. La prova orale consiste in una discussione della durata di circa 20 minuti finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e capacità di comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti indicati nel programma. La prova orale consentirà, inoltre, di verificare la capacità di comunicazione dell'allievo con proprietà di linguaggio ed organizzazione autonoma dell'esposizione degli argomenti. Gli studenti e le studentesse con disabilità e/o con DSA sono invitati/e a visitare la pagina dedicata agli strumenti e alle misure previste e a concordare preventivamente quanto necessario con il/la docente (https://www.unipg.it/disabilita-e-dsa)

M.S. Silberberg, P.G. Amateis, "Chimica - La natura molecolare della materia e delle sue trasformazioni" V Edizione (2023) MgGraw Hill; BERTINI, LUCHINAT, MANI, Stechiometria, Un avvio allo studio della chimica, CEA Milano 2009. P. Giannoccaro, S. Doronzo, Elementi di Stechiometria, Edises. Saranno inoltre distribuite tramite la piattaforma Unistudium le copie delle slides powerpoint mostrate a lezione.

Chimica - La natura molecolare della materia e delle sue trasformazioni, M.S Silberberg, P.G. Amateis, McGraw Hill o Peter William Atkins, Loretta Jones, Leroy Laverman, Principi di chimica, Zanichelli, 4° edizione (2018) ISBN: 8808320979.

Il Corso di Elementi di Chimica Inorganica e Laboratorio di Chimica si prefigge un duplice scopo. Una parte del corso intende fornire allo studente una descrizione del comportamento chimico degli elementi e dei loro composti, seguendo un approccio basato sulle proprietà periodiche, a completamento ed approfondimento di alcuni argomenti trattati nel corso di Chimica Generale ed Inorganica. Un’altra parte del corso si propone, attraverso esercitazioni di laboratorio, di introdurre lo studente agli aspetti pratico-sperimentali della chimica, stimolandone il senso critico sia rispetto alla progettazione di un esperimento, sia rispetto alla valutazione dei risultati ottenuti. Gli argomenti introdotti nella parte di laboratorio sono propedeutici ai contenuti erogati nel corso di Chimica Analitica. La conoscenza delle principali relazioni struttura/proprietà permetterà allo studente di comprendere più a fondo la natura della materia e il suo comportamento chimico e chimico-fisico. L’attività di laboratorio consentirà allo studente di tradurre in pratica alcuni aspetti del calcolo stechiometrico e di acquisire familiarità con strumentazioni, attrezzature, prodotti chimici e vetreria presenti in un laboratorio chimico. Lo studente potrà migliorare le proprie competenze ed autonomia nel pianificare e condurre un esperimento chimico. Infine, la compilazione del quaderno di laboratorio consentirà allo studente di aumentare la sua capacità di descrivere in forma scritta le attività di laboratorio, di integrarle con i concetti teorici e di acquisire e utilizzare un corretto linguaggio tecnico-scientifico.

La chimica degli elementi della tavola periodica. Struttura e reattività dei composti inorganici degli elementi dei gruppi principali. Metodologie sperimentali nel laboratorio chimico: introduzione alle norme di sicurezza, uso corretto di strumenti e vetreria di laboratorio, esercitazioni pratiche.

Conoscenza dei contenuti presentati negli insegnamenti di Chimica Generale ed Inorganica.

Il corso prevede sia lezioni teoriche in classe che esercitazioni sperimentali in laboratorio.

Chimica inorganica descrittiva. Andamenti periodici e densità di carica. Andamenti periodici e legami chimici. Andamenti periodici e proprietà chimico-fisiche. Proprietà e reattività degli elementi gruppi principali e dei loro composti. Il laboratorio chimico: strumenti di base e principali norme di sicurezza. Introduzione all'analisi chimica per via gravimetrica e volumetrica. Misura di massa e volume. Uso corretto e calibrazione dei comuni strumenti di laboratorio: bilancia tecnica, bilancia analitica, pipette, burette, matracci, etc. Attività pratiche: preparazione di soluzioni a concentrazione nota mediante pesata e diluizione; determinazione della formula chimica; determinazioni quantitative mediante metodi gravimetrici; equilibri in soluzione; titolazioni acido-base.

Potrà accedere alla prova d'esame lo studente che abbia frequentato le esercitazioni di laboratorio e consegnato le relative relazioni entro i termini stabiliti dal docente. L’esame di profitto consiste in un colloquio orale e nella valutazione dello svolgimento delle esercitazioni di laboratorio, anche attraverso la valutazione del quaderno di laboratorio. La prova di esame ha lo scopo di verificare le conoscenze acquisite e la capacità dello studente di rielaborare in forma corretta i contenuti proposti durante il corso. Su richiesta degli studenti sarà possibile prevedere una prova scritta da svolgere prima della prova orale. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa

Per i testi e il materiale didattico consultare il docente. Una copia delle diapositive utilizzate durante le lezioni frontali sarà messa a disposizione degli studenti attraverso la piattaforma UNISTUDIUM.

Acquisizione delle conoscenze di base Meccanica del punto, dei sistemi di punti, fenomeni di urti, moto del corpo rigido. Fondamenti di fisica dei fluidi. Onde, suono e fenomeni ondulatori. Capacita` di risoluzione di esercizi e problemi di fisica di base.

Il programma del corso di fisica 1 si focalizza sugli elementi fondamentali di meccanica del punto materiale, dei sistemi di particelle e dei corpi rigidi, concetti di forze conservative e non conservative, energia cinetica e potenziale, urti tra corpi ed elementi di fluidodinamica.

Matematica: Algebra, Trigonometria (indispensabile);

Lezioni frontali Esercitazioni in aula Seminari

1. Le misure e i vettori Grandezze fisiche ed il sistema internazionale di unita` di misura. Precisione, cifre significative ed analisi dimensionale. Potenze di 10. L’Universo per ordini di grandezza. Vettori e scalari. Proprieta` ed operazioni con i vettori. 2. Cinematica Moto in una dimensione. Vettore posizione, velocita` ed accelerazione. Cinematica unidimensionale (moto uniformemente accelerato). Moto in due e tre dimensioni. Moto dei proiettili, resistenza del mezzo (cenni), moto curvilineo, moto circolare uniforme, Sistemi inerziali, moto relativo e trasformazioni di Galileo. 3. Forze e leggi di Newton Forza, massa e peso. Le leggi di Newton. Le varie forze in natura. Forze di attrito, forza gravitazionale, forze elettriche e magnetiche, tensioni. Forze dipendenti dal tempo. Forma vettoriale delle leggi di Newton in 3 dimensioni. Applicazioni delle leggi di Newton: moto unidimensionale, dinamica del moto circolare uniforme, moto oscillatorio armonico. Legge di Hooke. Sistemi di riferimento non inerziali e forze fittizie. 4. Sistemi di particelle. Il moto di un sistema di particelle. Sistemi di due particelle e sistemi di piu` particelle. Centro di massa di un sistema finito di particelle e di un corpo solido. Conservazione della quantita` di moto per un sistema di particelle. 5. Lavoro ed energia meccanica. Lavoro, potenza ed energia cinetica. Forze conservative ed energia potenziale. Conservazione dell’energia meccanica. 6. Quantita` di moto La quantita` di moto. Impulso e quantita` di moto. Conservazione della quantita` di moto. Urti fra due corpi. Sistemi a massa variabile. 7. Cinematica e dinamica dei moti rotatori. Moto rotatorio. Variabili rotazionali vettoriali. Relazioni fra variabili lineari ed angolari. Relazioni vettoriali fra variabili lineari ed angolari. Momento torcente di una particella. Momento d’inerzia di un corpo rigido. Momento torcente dovuto alla gravita`. Statica dei corpi rigidi con un asse fisso. Dinamica dei corpi rigidi con un asse fisso. Moti roto-traslatori. 8. Momento angolare Momento angolare di una particella. Sistemi di particelle. Momento e velocita` angolari. Conservazione del momento angolare. Leggi di Keplero. La trottola e cenni sui giroscopi. 9. Meccanica dei fluidi. Statica dei fluidi: la pressione in un fluido. Principio di Pascal e legge di Stevino. Principio di Archimede. Esempi ed applicazioni dell’idrostatica. Fenomeni di superficie. Tensione superficiale. Fenomeni capillari. Dinamica dei fluidi, generalita`. Fluidi ideali:le equazioni del moto. Equazioni di continuita`. Flusso stazionario, teorema di Bernoulli. Applicazioni sui fluidi stazionari. Cenni sulla dinamica dei fluidi reali: viscosita`, moto laminare e legge di Poiseuille, il numero di Reynolds. Moto in un fluido, resistenza del mezzo. 10. Oscillazioni e onde. Oscillazioni forzate e risonanza. Onde trasversali e longitudinali. Caratteristiche di un’onda: periodo, lunghezza d'onda, frequenza, velocità e ampiezza. Onde armoniche ed equazioni delle onde. Energia e potenza trasportata da onde su una corda. Fenomeni ondulatori: riflessione, rifrazione, diffrazione e interferenza. Fenomeni ondulatori: effetto doppler, superamento della velocità del suono.

Unica prova scritta e relativa prova orale alla fine del corso. Prova scritta: 1. durata: di due ore, da effettuarsi alla fine del corso. 2. tipologia: consiste nello svolgimento di 3 esercizi di fisica, ad ogni esercizio viene assegnato un punteggio che concorre alla valutazione finale. 3. obiettivi: mira ad accertare la capacita` di utilizzare i concetti studiati nell'analisi di sistemi fisici e nella risoluzione di problemi. Prova orale 1. durata: massimo 1 ora. 2. tipologia: consiste in primo luogo nella discussione dello scritto, con richiesta di approfondimento della relativa teoria. 3. obiettivi: mira ad accertare il grado di conoscenza e padronanza dei concetti fondamentali e nell'applicazione degli stessi in problemi di Fisica.

Tipler, Mosca - Corso di Fisica 1 - Meccanica Onde Termodinamica – Zanichelli; Sette, Alippi, Bettucci - LEZIONI DI FISICA 1 - meccanica e termodinamica Resnick, Halliday, Krane - Fisica 1. Casa ed. Ambrosiana; Qualunque altro testo universitario di Fisica generale; Dispense del docente disponibili online su Unistudium.

Acquisizione delle conoscenze di base dei concetti di carica elettrica, interazione elettrostatica, campo elettrico e potenziale, correnti, campi magnetici, leggi dell’induzione ed equazioni di Maxwell. Capacita` di comprendere i principali fenomeni fisici e saperli interpretare con le leggi fondamentali. Capacità di risoluzione di esercizi e problemi di di base.

Il corso di Fisica 2 raccoglie le leggi fondamentali dell’elettromagnetismo. In particolare esso si sviluppa in due parti. Nella prima parte, esso comprende i concetti di carica elettrica, interazione di Coulomb, campo elettrico, potenziale nel caso statico e circuiti elettrici semplici. Nella seconda parte, il corso tratta le cariche in moto come sorgenti di campo magnetico, le leggi dell’induzione elettromagnetica, le forze di interazione tra correnti elettriche fino alle equazioni di Maxwell in forma integrale.

Algebra, Trigonometria, Fondamenti di calcolo integrale (derivate e integrali semplici).

Lezioni frontali, esercitazioni in aula con il docente e/o tutor, seminari, approfondimenti con esperimenti da banco o virtuali.

1. Introduzione. Introduzione all'elettromagnetismo, cenni storici. La carica elettrica quantizzata, conservazione della carica. 2. Proprietà elettriche dei materiali. Legge di Coulomb, parallelo con la legge di Gravitazione Universale. Classificazione dei materiali per proprietà elettriche. Isolanti, conduttori e semiconduttori. Cenni alle applicazioni dei semiconduttori (esempi: diodo LED, transistor). 3. Campi elettrici. Il campo elettrico generato da una carica puntiforme. Campo elettrico da una distribuzione di carica. Dipolo elettrico. Campo generato da un anello e da un disco carico uniformemente. 4. Teorema di Gauss e Dipolo elettrico. Dipolo in un campo elettrico. Momento torcente. Flusso di campo vettoriale. Teorema di Gauss. Applicazioni della legge di Gauss. Legge di Gauss e legge di Coulomb. Conduttore carico isolato, campo generato da: un conduttore piano infinito, due piastre conduttrici, conduttore a simmetria sferica. 5. Energia potenziale e potenziale elettrico. Gabbia di Faraday. Energia potenziale elettrica. Potenziale elettrico. Differenza di potenziale. Lavoro motore e lavoro resistente. Campo elettrico radiale. Potenziale in un campo elettrico uniforme tra due piastre conduttrici. Campo elettrico di N cariche puntiformi, principio di sovrapposizione. Potenziale di dipolo elettrico. Capacità elettrica. Potenziale dovuto a una carica puntiforme e ad un insieme discreto di cariche puntiformi. Potenziale di dipolo elettrico. Momento torcente ed energia potenziale di un dipolo immerso in un campo. Capacità elettrica di un conduttore carico. 6. Condensatori. Condensatore a facce piane, condensatore cilindrico, condensatore sferico. Condensatori in serie e parallelo. Energia elettrostatica. Energia immagazzinata in un campo elettrico. Densità di energia. Condensatore in presenza di dielettrico. Esempi di dielettrici polari (acqua) e non polari. 7. Corrente elettrica e resistenza. Definizione di corrente elettrica. Aspetto microscopico di corrente in un conduttore. Velocità di deriva e densità di corrente. Resistenza elettrica e resistività. Cenni ai materiali semiconduttori e superconduttori. 8. I circuiti elettrici. Prima e seconda legge di Ohm. Aspetti microscopici. I circuiti elettrici, definizione di rami, nodi e maglie. Metodi di risoluzione dei circuiti elettrici. Prima e seconda legge di Kirchhoff. Applicazioni delle leggi di Kirchhoff. Partitore di tensione e di corrente. Generatore di tensione reale e ideale. Lavoro e potenza elettrica. L'effetto Joule. Carica e scarica di un condensatore. 9. Il campo magnetico ed interazioni con cariche elettriche. Sorgenti di campo magnetico. La forza di Lorentz. Moto di una particella carica in un campo magnetico. Esperimento di Thomson e misura del rapporto massa su carica. Moto di una particella carica in un campo elettromagnetico. Moto di una particella carica con velocità obliqua rispetto al campo magnetico. Moto elicoidale. L'effetto Hall. Il ciclotrone. Filo percorso da corrente elettrica in un campo magnetico, la legge di Laplace. Spira percorsa da corrente immersa in un campo magnetico. 10. Momento di dipolo magnetico. Momento torcente ed energia potenziale di un dipolo magnetico in campo. Parallelo con il dipolo elettrico. Momento di un magnete permanente. Il motore elettrico. Principio di equivalenza di Ampère. 11. Campi magnetici generati da correnti. La legge di Biot-Savart. Campo magnetico generato da un filo rettilineo infinito. Forza esercitata da due fili rettilinei percorsi sa corrente. Legge di Ampère e sue applicazioni. Campo magnetico generato da un arco percorso da corrente. Campo all'interno di una spira circolare. Legge di circuitazione di Ampère. Campo magnetico all'esterno e all'interno di un filo percorso da corrente. Campo magnetico all'interno di un solenoide. 12. Induzione elettromagnetica. Legge di Faraday-Neumann, legge di Lenz. Esperimenti di induzione, magnete in movimento, filo in movimento su campo magnetico fisso. Calcolo della forza generata in opposizione al movimento, calcolo della potenza generata e della potenza termica dissipata su carico resistivo. Campo elettrico indotto. Legge generalizzata di circuitazione di Faraday. Induttori e induttanze. Definizione di induttanza. Induttanza in un solenoide. Risoluzione del circuito RL. 13. Equazioni di Maxwell e proprietà magnetiche della materia. Materiali ferromagnetici, paramagnetici e diamagnetici. Equazioni di Maxwell, la corrente di spostamento. Modello classico a spira dei dipoli magnetici nella materia. Momento magnetico orbitale e di spin dell'elettrone. Magnetone di Bohr. Cenni a momenti magnetici quantistici.

Unica prova scritta e conseguente prova orale in forma scritta alla fine del corso. Prova scritta: 1) durata: 2 ore, alla fine del corso. 2) tipologia: consiste nello svolgimento di 3 esercizi di fisica, ad ogni esercizio viene assegnato un punteggio di 10 punti che concorre alla valutazione finale su un totale di 30 punti. Si accede alla prova orale con un punteggio di almeno 18/30. 3) obiettivi: mira ad accertare la capacita` di applicare i concetti principali del corso al fine della risoluzione di problemi di base sugli argomenti di Elettrostatica, Circuiti elettrici e Magnetismo. Prova orale: sarà svolta lo stesso giorno o in giorno successivo allo scritto. Sarà in forma scritta 1) durata: massimo 1 ora. 2) tipologia: consiste in primo luogo in domande a risposte aperta su argomenti del corso da descrivere e dettagliare con dimostrazioni e applicazioni a fenomeni. 3) obiettivi: mira ad accertare il grado di conoscenza e padronanza e capacità di comunicare i concetti fondamentali dell'elettromagnetismo anche con riferimenti applicativi attinenti al corso di Chimica. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa

D. Halliday, R.Resnick, J. Walker. Fondamenti di Fisica. Elettromagnetismo, Ottica - Casa Editrice Ambrosiana. Tipler, Mosca - Corso di Fisica 2 – Elettricità, Magnetismo, Ottica - Zanichelli; Qualunque altro testo universitario di Fisica generale su Elettromagnetismo; Dispense del docente disponibili online su Unistudium e sul sito personale:https://sites.google.com/site/cottonefra/teaching

L'insegnamento si propone di fornire agli studenti le basi dell'Analisi Matematica e dell'Algebra Lineare sia dal punto di vista metodologico che del calcolo. Al termine del corso lo studente dovrà: aver acquisito le nozioni di limite, derivata, integrale; saper effettuare lo studio completo di una funzione di una variabile; saper calcolare semplici integrali di Riemann; saper risolvere un sistema lineare; sapere esporre e discutere le definizioni e i teoremi presentati a lezione.

Insiemi, estremo superiore e inferiore, Topologia, successioni numeriche, funzioni elementari. Limiti, continuità e derivazione per funzioni reali di una variabile. Integrale di Riemann. Nozioni base della geometria e dell'algebra lineare con il fine ultimo di dare l'algoritmo generale di risoluzione di un sistema lineare.

Equazioni e disequazioni di primo e secondo grado, razionali, irrazionali, trascendenti. Elementi di geometria analitica.

Lezioni frontali in aula su tutti gli argomenti del corso. Oltre ad una dettagliate esposizione teorica, per ciascun argomento saranno anche svolti degli esercizi della stessa tipologia di quelli che saranno proposti nelle prove d'esame.

Concetti di base sugli insiemi; logica elementare; numeri reali; concetto di estremo superiore ed inferiore di un insieme. topologia. Funzioni di una variabile: generalità e funzioni elementari; funzioni composte e inverse. Limiti e continuità: successioni numeriche; limiti di funzioni, continuità, asintoti; calcolo dei limiti; proprietà globali delle funzioni continue. Calcolo differenziale per funzioni di una variabile: derivata di una funzione; regole di calcolo delle derivate; il teorema del valor medio e le sue conseguenze; derivata seconda; studio del grafico di una funzione. Integrale di Riemann: integrale di una funzione; proprietà dell'integrale; il teorema fondamentale del calcolo integrale; calcolo di integrali indefiniti e definiti. Elementi di geometria e algebra lineare: vettori nel piano e nello spazio; spazi vettoriali; matrici; sistemi lineari; autovalori e autovettori.

L'esame finale è costituito da una prova scritta e da una prova orale. La prova scritta avrà una durata di 90 minuti, dove lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di svolgere gli esercizi pratici (3 esercizi). I primi due esercizi riguarderanno argomenti di analisi matematica, mentre il terzo esercizio riguarderà la parte di geometria. Durante la prova orale lo studente dovrà dimostrare di aver appreso le principali nozioni teoriche svolte durante il corso. La scelta di svolgere l'esame attraverso questa modalità è legata alla verifica delle competenze necessarie al superamento dell'esame di Matematica 2, e saranno fondamentali per capire al meglio delle nozioni di chimica e fisica fondamentali. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa

1) C. Vinti, Lezioni di Analisi Matematica 1. 2)Bramanti, Pagani, Salsa, Analisi Matematica 1. Materiale didattico aggiuntivo (come il pdf delle lezioni) sarà caricato sulla piattaforma unistudium.

L' insegnamento rappresenta il secondo corso di Matematica ed esamina gli elementi di base relativi alla differenziazione e integrazione delle funzioni di due variabili, lo studio delle serie numeriche, degli integrali impropri per funzioni di una variabile e delle equazioni differenziali ordinarie e gli elementi di base relativi ai campi conservativi e alla loro integrazione. Obiettivo del corso è quello di rendere lo studente capace di elaborare i concetti acquisiti con il fine di essere in grado di utilizzarli per interpretare e descrivere alcuni problemi delle scienze applicate. Alla fine del corso gli studenti dovrebbero: - aver acquisito le proprietà di continuità, differenziabilità, ottimizzazione e integrazione (sia sui domini che sulle curve) per funzioni di due variabili; - aver acquisito i principali elementi sullo studio dei campi conservativi e sulla loro integrazione sulle curve. - aver acquisito le prime conoscenze sulle equazioni differenziali ordinarie e sulle serie numeriche; - possedere competenze computazionali per la risoluzione di esercizi sugli argomenti del corso. - saper esporre con un linguaggio appropriato le proprietà presentate nel corso. - comprendere le procedure che permettono di applicare i contenuti del corso con le altre discipline, in particolare alla Chimica. - acquisire un metodo analitico nell'affrontare i problemi e gli esercizi - pensare in modo critico ed esprimere concetti matematici con precisione per iscritto - saper applicare le conoscenze acquisite nel corso in altre situazioni e discipline. Le competenze enunciate sono a mio avviso indispensabili pe poter affrontare gli obiettivi previsti dal CdS in Chimica.

Serie numeriche. Integrali impropri per funzioni di una vatiabile. Curve e integrali di linea. Calcolo differenziale per funzioni di più variabili. Integrali doppi. Campi vettoriali. Equazioni differenziali ordinarie.

Al fine di comprendere e saper applicare la maggior parte delle tecniche descritte nell'insegnamento è necessario avere sostenuto con successo l'esame di Matematica 1.

Lezioni frontali su tutti gli argomenti del corso. Oltre ad una dettagliata esposizione teorica, per ciascun argomento saranno anche svolti gli esercizi relativi che faranno da modello a quelli proposti nelle prove d'esame. Al termine di uno o più argomenti affini verranno svolti dal docente degli esercizi tratti dalle prove di esame che permettano di approfondire gli argomenti svolti e di relazionarli. Una strategia utilizzata come supporto alla didattica è l'attività di Tutorato che verrà svolta da uno studente capace e meritevole, come stabilito dal Consiglio di Intercorso, in ore aggiuntive alle lezioni svolgerà, sotto la guida del docente, ulteriori esercizi in preparazione delle prove di esonero e delle prove di esame. A supporto della didattica, verranno utilizzate delle slides curate dal docente e l'applicazione Goodnotes.

1. Serie numeriche. Definizioni e primi esempi. Serie a termini non negativi. Serie a termini di segno variabile. 2. Calcolo infinitesimale per le curve Funzioni a valori vettoriali: limiti, continuità, derivabilità. Curve semplici, chiuse, piane, cartesiane, polari. Curve regolari, lunghezza di un arco di curva e integrali di linea di I. specie. Integrali impropri. 3. Calcolo differenziale per funzioni in più variabili. Limiti e continuità, proprietà topologiche delle funzioni continue. Derivate parziali e derivabilità. Differenziabilità e approssimazione lineare. Derivate di ordine superiore e ottimizzazione libera. Estremi vincolati. 4. Calcolo integrale per funzioni in due variabili e campi vettoriali Integrali doppi su domini regolari. Campi vettoriali e integrali di linea di II specie, campi conservativi e campi irrotazionali, formule di Gauss-Green. 5. Equazioni differenziali Equazioni differenziali del primo ordine a variabili separabili e lineari. Il Problema di Cauchy. Equazioni differenziali del secondo ordine lineari a coefficienti costanti.

La verifica del profitto si suddivide in una prova di calcolo ed in una prova teorica, entrambe le prove saranno svolte per iscritto. Nella prima prova lo studente deve svolgere degli esercizi volti a verificare le conoscenze e le abilità relative al calcolo. Nella seconda prova si verifica l'acquisizione del metodo, del linguaggio e delle conoscenze teoriche fondamentali della materia. La prova di calcolo sarà della durata di tre ore e consisterà nella risoluzione di quattro esercizi, la prova teorica consisterà nel rispondere a domande inerenti gli argomenti teorici svolti a lezione. E' prevista una pausa di almeno 30 minuti fra le due prove. Sono inoltre previste due prove parziali, una a metà corso e l'altra al termine delle lezioni. Se la media dei due voti conseguiti nelle due prove parziali risulterà maggiore o uguale a 18/30, ciò comporterà il conseguimento dell'esonero dalla prova di calcolo. Per completare l'esame rimarrà da superare solo la prova teorica. Gli studenti disabili e/o con DSA possono usufruire di compensazioni e misure dispensative: lo studente può scegliere se svolgere le due prove scritte utilizzando un terzo di tempo in più oppure svolgendo un terzo degli esercizi in meno. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa “Nel caso in cui lo studente intenda anticipare l’esame in un anno a quello programmato nel piano di studio, si raccomanda di frequentare il ciclo delle lezioni e di sostenere l’esame nel primo appello utile dopo che le lezioni medesime siano terminate, nel rispetto quindi del semestre di programmazione dell’insegnamento”. Commissione esami: T.Cardinali, I.Benedetti (R.Filippucci, P.Rubbioni, A. Sambucini, E.Vitillaro).

1) C. CANUTO, A. TABACCO; Analisi matematica 2, Pearson, 2021 o le edizioni precedenti: C. CANUTO, A. TABACCO Analisi Matematica II, Springer-Verlag , 1nd 2008 o 2nd Ed., 2014 o la versione in inglese: 1)' C. CANUTO, A. TABACCO Mathematical Analysis II, Springer-Verlag , 2nd Ed., 2015 Altri testi consigliati: M. BRAMANTI, C.D. PAGANI, S. SALSA, Analisi matematica 2, Zanichelli, 2009.

L’obiettivo principale del corso è la comprensione dei principi fondamentali della chimica analitica strumentale attraverso l’apprendimento di metodi analitici basati sull’utilizzo di tecniche spettroscopiche e cromatografiche. Saranno evidenziate le potenzialità ed i limiti delle metodologie analitiche trattate con esempi di applicazioni in diversi ambiti (ambientale, medico, alimentare, industriale). Verranno discussi metodi di elaborazione dei dati analitici ottenuti sperimentalmente.

Introduzione alla chimica analitica strumentale. Validazione di un metodo analitico e cifre di merito. Calibrazione e metodi di calibrazione. Spettroscopia ottica. Spettroscopia atomica. Spettroscopia UV-Vis. Colorimetria. Cromatografia

Per una piena e agile comprensione dei contenuti del corso è importante avere delle buone basi di chimica generale, chimica fisica, ottica e elettromagnetismo

Il corso è organizzato nel seguente modo: - lezioni frontali in aula su tutti gli argomenti affrontati durante il corso mediante presentazioni PowerPoint; - esercitazioni in aula sui principali argomenti affrontati; - esperienze di laboratorio: sono previste tre esperienze di laboratorio (durata circa 4 ore ciascuna) strutturate in tre turni, da svolgersi in gruppi, riguardanti l'utilizzo della spettroscopia UV-Visibile in assorbimento e in emissione e della cromatografia per la determinazione quantitativa di analiti.

1) Definizione dei termini usati in chimica analitica (campione, matrice, analita, interferenza chimica, misura, analisi, differenza tra metodo, protocollo, tecnica e procedura analitici). Classificazione dei metodi analitici in classici e strumentali. 2) La scelta del metodo analitico- cifre di merito. Accuratezza e precisione. L’incertezza nella misura. Errore sistematico e casuale. Sensibilità. Limite di rivelabilità e di quantificazione. Intervallo dinamico e lineare. Selettività. Carte di controllo. 3) Metodi di Calibrazione. Standard primari, materiali di riferimento e materiali di riferimento certificati. Soluzioni standard e bianco. Retta di calibrazione mediante il metodo dei minimi quadrati. Deviazione standard della pendenza, dell’intercetta, della regressione e della concentrazione incognita di analita. Coefficiente di correlazione. Determinazione lod e loq da misure ripetute sul bianco, dalla retta di calibrazione e dal rapporto segnale/rumore. Calibrazione con standard esterno, interno e metodo delle aggiunte standard. 4) METODI SPETTROMETRICI: Introduzione. Proprietà ondulatorie e corpuscolari della radiazione elettromagnetica, interazione radiazione elettromagnetica e materia (riflessione, trasmissione, rifrazione, diffrazione, assorbimento, emissione), lo spettro elettromagnetico, Legge di lambert-beer. METODI SPETTROSCOPICI OTTICI: strumentazione (sorgenti, monocromatori, comparto campione, rivelatori e selettori di lunghezze d’onda) con particolare riferimento alla spettroscopia molecolare UV-Vis e atomica SPETTROSCOPIA ATOMICA: strumentazione per assorbimento, emissione e fluorescenza atomica. Assorbimento atomico: spettro del sodio, sorgenti, fenomeni di allargamento delle righe spettrali, effetto della temperatura, metodi di introduzione di campioni in soluzione e solidi, atomizzazione in fiamma e termoelettrica, descrizione e funzionamento dei due tipi di atomizzatori. Strumentazione per assorbimento atomico. SPETTROSCOPIA UV-VIS. spettroscopia di assorbimento: spettri di assorbimento, spettrofotometri a doppio raggio, a monoraggio e multicanale. Spettrofotometro per misure in riflessione su superficie e campioni solidi, la sfera integratrice. Determinazioni quantitative: legge di Lambert-Beer e sue deviazioni. Spettrofluorimetria: aspetti teorici e strumentazione. La correzione spettrale. Determinazioni quantitative. Colorimetria: aspetti teorici e strumentazione. Origine del colore. Colori sottrattivi e additivi. Il sistema RGB e CLMK. Tonalità, saturazione e luminosità, il modello CIELab. 5) I principi della cromatografia. Origini e definizioni. Classificazione dei metodi cromatografici in base allo stato di aggregazione della fase mobile e stazionaria, in base modalità fisica di contatto tra fase mobile e fase stazionaria e in base alle interazioni tra soluti e fase stazionaria. Cromatografia analitica e preparativa. Bande e picchi cromatografici. Il cromatogramma, il picco cromatografico e sua ampiezza di base, tempo di ritenzione e tempo di ritenzione corretto, tempo morto, velocità di migrazione media dei soluti e della fase mobile. Il coefficiente di ripartizione e sua relazione con la velocità di migrazione dei soluti. Coefficiente di ritenzione e sua relazione con la velocità di migrazione e con i tempi di ritenzione dei soluti. La teoria classica dei piatti teorici e l’efficienza cromatografica. Teoria cinetica delle velocità. L’equazione di Van Deemter. Risoluzione cromatografica. Ottimizzazione di un processo cromatografico. Gascromatografia: definizione e campo di applicazione, L’apparecchiatura, Il gas carrier, Iniettori: split/splitless, on-column e PTV, Le colonne gascromatografiche: impaccate e capillari. La cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC): campo di applicazione, Schema a blocchi, Solventi per cromatografia liquida, degasaggio, pompe HPLC isocratiche e a gradiente, iniettori manuali e automatici. Colonne HPLC: Tipi di fase stazionaria, Particle size, Particle shape, Porosità. Cromatografia ad esclusione, Detector per HPLC: UV Visibile, DAD, ELSD, MS. L’analisi chimica qualitativa e quantitativa con le tecniche cromatografiche: Calibrazione e fattore di risposta, Normalizzazione Interna, Standardizzazione Esterna, Metodo delle Aggiunte.

L'esame prevede una prova orale e la valutazione di un elaborato inerente le esperienze di laboratorio. 1) prova orale: discussione orale della durata necessaria ad accertare il livello di conoscenza perseguito dallo studente sugli argomenti affrontati durante le lezioni frontali e sulle tecniche analitiche utilizzate durante le esperienze di laboratorio. Verrà verificata inoltre la capacità dello studente ad esporre i contenuti teorici con un linguaggio scientifico appropriato e il senso critico acquisito nell'affrontare problematiche di carattere applicativo analoghe a quelle che si potrebbero presentare in un laboratorio chimico di ricerca e/o di analisi; 2) relazioni di laboratorio: al termine di ciascuna esperienza di laboratorio ogni gruppo dovrà fornire un elaborato scritto contenente la procedura sperimentale seguita, i risultati ottenuti e la loro rielaborazione. La redazione di tale elaborato è utile alla formazione professionale dello studente che dovrà dimostrare quindi di essere in grado di descrivere brevemente una procedura analica eseguita in laboratorio e di presentare e discutere i risultati ottenuti. Gli studenti e le studentesse con disabilità e/o con DSA sono invitati/e a visitare la pagina dedicata agli strumenti e alle misure previste e a concordare preventivamente quanto necessario con il/la docente (https://www.unipg.it/disabilita-e-dsa

• Materiale didattico fornito dal docente. • Testi universitari di chimica analitica: - “CHIMICA ANALITICA STRUMENTALE” Skoog, Holler, Crouch. EdiSES - "CHIMICA ANALITICA QUANTITATIVA". Daniel C. Harris. ZANICHELLI

Gli studenti che frequentano il corso apprendono: nozioni di base sulle caratteristiche chimico-fisiche dei materiali utilizzati storicamente per la produzione di oggetti d’arte, su alcuni dei loro principali processi di degrado e sulle tecniche analitiche utilizzate per la datazione e la diagnostica. Sulla base di tali conoscenze acquisite sapranno: definire quali possono essere le tecniche più idonee alla caratterizzazione materica di un oggetto appartenente al patrimonio storico artistico e suggerire un idoneo protocollo di monitoraggio per un intervento di conservazione e/o restauro.

Il corso prevede una introduzione alle caratteristiche chimiche e fisiche dei principali materiali utilizzati nella produzione di oggetti di interesse storico artistico e ai metodi diagnostici di indagine chimica

Per la piena comprensione degli argomenti trattati risultano molto utili le conoscenze di spettroscopia atomica acquisite nel Corso di Chimica Fisica 1

Il Corso è organizzato con lezioni frontali sugli argomenti del programma. Al termine del Corso si svolgeranno in aula alcune esercitazioni sulla diagnostica non invasiva di oggetti d’arte

I materiali utilizzati nella realizzazione di oggetti di interesse storico artistico, la loro chimica, i più comuni processi di degrado, i processi di intervento per la conservazione ed il restauro: I supporti dipinti I materiali lapidei Le ceramiche I vetri I metalli Il legno, la carta e le stoffe La diagnostica dei beni culturali: i metodi di indagine e monitoraggio, l’approccio multi tecnica non invasivo, i campionamenti ed i metodi distruttivi. Cenni di Archeometria

L'esame prevede una prova orale della durata sufficiente ad accertare il livello di conoscenza e la capacità di comprensione raggiunta dallo studente sui contenuti indicati nel programma. Con riferimento agli apprendimenti attesi si reputa questa modalità come la più idonea alla verifica mentre riguardo l'utilità ai fini della formazione professionale, la prova orale prepara lo studente anche per futuri colloqui di lavoro. Gli studenti e le studentesse con disabilità e/o con DSA sono invitati/e a visitare la pagina dedicata agli strumenti e alle misure previste e a concordare preventivamente quanto necessario con il/la docente (https://www.unipg.it/disabilita-e-dsa) Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa

“Chimica per l’Arte” di Autori Vari, Editore Zanichelli

Come da programma del corso, gli studenti acquisiranno una dettagliata conoscenza di base della Termodinamica Chimica di equilibrio, che è fondamentale in molte aree della Chimica e anche in altre discipline scientifiche, e delle prime basi della Meccanica Quantistica, che sono fondamentali in Chimica. Per quello che riguarda la Termodinamica, gli studenti alla fine del corso avranno una conoscenza dettagliata dei gas reali, dei Principi ed applicazioni della Termodinamica, dei diagrammi di fase, delle soluzioni ideali e reali. Per quello che riguarda la Meccanica Quantistica, gli studenti alla fine del corso avranno chiare le limitazioni della Meccanica Classica, i fondamenti della Teoria Quantistica, dell'equazione di Schroedinger, dei modelli fondamentali della particella nella scatola, del rotatore rigido e dell'oscillatore armonico, dell'atomo di idrogeno ed atomi idrogenoidi, delle basi della struttura e spettroscopia atomica. Sia nel campo della Termodinamica che della Meccanica Quantistica gli studenti svilupperanno la capacità di risolvere una varietà di problemi numerici. I concetti fondamentali con cui gli studenti diventeranno familiari sono centrali per il proseguimento dei loro studi nel corso di laurea triennale in Chimica.

1) TERMODINAMICA: Gas reali; forze intermolecolari; equazioni di stato (van der Waals, Viriale). I tre principi della termodinamica: Lavoro, calore; energia interna; entalpia; capacità termiche; termochimica; entropia; energia libera; potenziale chimico. Equazione di Gibbs-Helmholtz. Equilibrio chimico. Relazioni termodinamiche fondamentali e equazioni di stato termodinamiche. Equazioni di Clapeyron e Clausius-Clapeyron. Soluzioni ideali e reali. Leggi di Raoult e Henry. Stati standard. Diagrammi di fase. Regola delle fasi di Gibbs e applicazioni. 2) MECCANICA QUANTISTICA: Fondamenti della teoria quantistica. Dualismo onda-particella. Principio di De Broglie. Effetto fotoelettrico. Effetto Compton. Quantizzazione. Principio di indeterminazione di Heisenberg. Operatori e osservabili. Equazione di Schrödinger e sue applicazioni a sistemi semplici: Particella nella scatola; rotatore rigido; oscillatore armonico. L'equazione di Schrödinger per l'atomo di idrogeno. Atomi idrogenoidi. Struttura e spettri atomici.

Per poter comprendere i contenuti trattati e gli obiettivi di apprendimento è indispensabile che lo studente abbia seguito tutti i corsi di Chimica, Matematica e Fisica del primo anno di studi ed è importante che ne abbia superato i corrispondenti esami.

• lezioni frontali in aula su tutti gli argomenti del corso, con anche soluzione di problemi numerici. - a complemento delle lezioni frontali, verranno tenute due ore di esercitazioni numeriche settimanali svolte dal docente o da un tutor.

1) TERMODINAMICA: Introduzione al corso. Generalità. Sistemi termodinamici, funzioni di stato, grandezze parziali molari. Forze intermolecolari. Equazioni di stato di sistemi in fase gassosa e condensata. Equazione di van der Waals, stato critico, principio degli stati corrispondenti e valutazione del fattore di compressibilità di gas reali puri e in miscela. Calore; lavoro. 1° Principio della Termodinamica. Esperienze di Joule. Energia interna; entalpia. Capacità termiche a volume e pressione costante. Pressione interna. Processi isotermi e adiabatici reversibili e irreversibili. Termochimica: leggi, calorimetria. Entalpie di formazione, combustione, atomizzazione dei composti chimici. Entalpia di legame e di risonanza. Equazione di Kirchhoff. Bilanci termici. 2° Principio della Termodinamica. Entropia: approccio termodinamico e statistico. Ciclo e teorema di Carnot. Diseguaglianza di Clausius. Entropia come criterio di spontaneità e di equilibrio. Funzioni ausiliarie: funzioni di lavoro ed energia libera. Condizioni di equilibrio in sistemi chiusi: equazione di Gibbs-Helmholtz. Relazioni termodinamiche fondamentali ed equazioni termodinamiche di stato. Potenziale chimico. Equazione di Gibbs-Duhem. 3° Principio della Termodinamica. Comportamento della materia in prossimità dello zero assoluto. Entropie assolute e loro utilizzazione. Applicazioni dei principi della Termodinamica. Sistemi gassosi perfetti e reali: potenziale chimico, fugacità, coefficienti di fugacità. Sistemi polifase: deduzione termodinamica della regola delle fasi, equazione di Clausius-Clapeyron; leggi di Raoult e di Henry; equazione di Duhem-Margules. Potenziale chimico e convenzioni sugli stati standard nelle soluzioni. Distillazione. Analisi termica. Diagrammi di fase. 2) MECCANICA QUANTISTICA E STRUTTURA ATOMICA Introduzione. Natura ondulatoria e corpuscolare delle particelle e delle radiazioni. Il corpo nero. Effetto fotoelettrico. Effetto Compton. Esperienza di Davisson e Germer. Dinamica dei sistemi microscopici e principi della meccanica quantistica. Equazione di Schrödinger. Quantizzazione. Operatori e osservabili. Principio di indeterminazione. Trattamento di sistemi modello. Particella nella scatola; oscillatore armonico; rotatore rigido bidimensionale e tridimensionale. Spettri atomici e struttura atomica. Assorbimento, emissione, probabilità di transizione. Trattamento quanto-meccanico per l'atomo di idrogeno e spettro dell'atomo di idrogeno. Modello vettoriale per sistemi mono- e poli-elettronici; numeri quantici L, S, J; accoppiamenti LS e jj. Quantizzazione spaziale: effetto Zeeman. Deduzione dei termini degli stati fondamentali ed eccitati degli atomi in base al principio di Pauli e alle regole di Hund.

L'esame complessivo (comprendente entrambi i moduli) dell'Insegnamento di Chimica Fisica 1 prevede la valutazione delle relazioni scritte sulle esperienze di laboratorio (obbligatorie), una prova scritta e una prova orale. La prova scritta e' a stimolo chiuso con risposta aperta e consiste nello svolgimento di n. 6 problemi sui vari argomenti dei due moduli (durata prova: tre ore e mezza). Il superamento della prova scritta e la consegna delle relazioni di laboratorio consentono l'accesso alla prova orale. La prova scritta e' finalizzata a verificare la capacità di applicare correttamente le conoscenze teoriche, la capacità di comprensione delle problematiche proposte e la capacità di comunicare in modo scritto. La prova orale consiste in una discussione della durata di circa 45 minuti finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e capacità di comprensione raggiunta dallo studente sui contenuti teorici e metodologici indicati nei programmi dei due moduli. La prova orale consentirà inoltre di verificare la capacità di comunicazione dell'allievo con proprietà di linguaggio ed organizzazione autonoma dell'esposizione sugli stessi argomenti a contenuto teorico. L'insieme delle attività di laboratorio e delle prove di esame scritta ed orale consentiranno di verificare il raggiungimento degli apprendimenti attesi in relazione alla formazione professionale della figura di chimico. Gli studenti e le studentesse con disabilità e/o con DSA sono invitati/e a visitare la pagina dedicata agli strumenti e alle misure previste e a concordare preventivamente quanto necessario con il/la docente (https://www.unipg.it/disabilita-e-dsa).

Peter ATKINS, Julio DE PAULA, James KEELER, CHIMICA FISICA (Sesta edizione italiana condotta sull'undicesima edizione americana), Ed. Zanichelli, Bologna (2020).

Lo scopo del corso di Chimica Organica 1 è fornire agli studenti i concetti fondamentali necessari per comprendere e descrivere la struttura e la reattività delle principali classi di composti organici, elementi essenziali per affrontare i corsi di chimica più avanzati. In particolare, gli studenti dovranno acquisire la logica che è alla base della chimica organica, al fine di evitare un apprendimento mnemonico. Alla fine del corso ci si aspetta che gli studenti abbiano acquisito le seguenti abilità: - Rappresentare le caratteristiche elettroniche, strutturali e stereochimiche delle molecole organiche; - Assegnare il nome IUPAC ad una molecola organica di media complessità strutturale a partire dalla sua struttura e viceversa, incluse le notazioni stereochimiche; - Comprendere e prevedere il chimismo delle molecole organiche sulla base dei gruppi funzionali presenti nella struttura molecolare; - Prevedere qualitativamente alcune proprietà chimico-fisiche delle molecole organiche; - Stabilire l’ordine di acidità e di basicità di diverse molecole organiche; - Proporre vie sintetiche per la preparazione di composti organici di struttura semplice.

Il modulo di Laboratorio di Chimica Organica 1 prevede una parte di lezioni frontali riguardante le tecniche di separazione e purificazione dei composti organici e una parte laboratoriale in cui gli studenti metteranno direttamente in pratica le conoscenze apprese. Alla fine del corso ogni studente dovrebbe quindi essere in grado di predisporre la preparazione di un composto organico di semplice complessità strutturale, sapere come separalo dalla miscela di reazione e purificarlo in maniera opportuna in base alle sue caratteristiche fisiche e chimiche. Le principali conoscenze acquisite saranno: Conoscere le principali attrezzature e materiali che sono essenziali per una corretta attività di laboratorio. Conoscere i fondamenti per il corretto assemblaggio della vetreria di laboratorio. Conoscere il funzionamento e l’utilizzo delle piccole attrezzature di laboratorio. Conoscere le fondamentali tecniche e metodologie per separare e purificare composti organici in base alle loro caratteristiche chimico-fisiche. Conoscere i principi di base dei processi di distillazione. Conoscere gli aspetti fondamentali delle tecniche cromatografiche. Conoscere i principali saggi chimici di riconoscimento per i più comuni gruppi funzionali. Le principali abilità (cioè la capacità di applicare le conoscenze acquisite) saranno: Essere in grado di gestire, in maniera completamente autonoma, l’assemblaggio e l’utilizzo di una comune apparecchiatura di laboratorio. Avere la capacità di scegliere e utilizzare la tecnica migliore per eseguire la separazione di un prodotto dalla miscela di reazione. Essere in grado si scegliere il solvente o la miscela di solventi più adatta per effettuare la cristallizzazione di una sostanza solida. Essere in grado di selezionare un solvente o una miscela di solventi per effettuare una TLC o una cromatografia su colonna. Essere in grado di progettare e mettere in pratica una sintesi di un composto organico di semplice complessità strutturale. Essere sempre in grado di valutare i potenziali rischi derivanti dall’uso di sostanze chimiche.

La struttura delle molecole organiche, nomenclatura, isomeria. Relazione tra struttura, reattività e proprietà chimico-fisiche. Stereochimica dei composti organici. Sintesi e reattività delle principali classi di composti organici. Meccanismi delle principali reazioni organiche.

Lo scopo principale del corso è fornire allo studente quelle conoscenze di base sulle tecniche e metodologie di laboratorio, tali da consentirgli di lavorare in un laboratorio di chimica organica in completa autosufficienza e in pieno rispetto delle norme di sicurezza per la sua salvaguardia e quella altrui.

Al fine di comprendere e applicare i contenuti del corso è necessario avere delle buone conoscenze di concetti base della chimica generale riguardanti la struttura atomica, il legame chimico, acidità e basicità, costanti di equilibrio. Tali concetti saranno comunque ripresi nelle prime lezioni del corso anche per chi non avesse ancora sostenuto l'esame di Chimica Generale ed Inorganica.

Sarebbe auspicabile che lo studente abbia frequentato e superato con profitto i corsi di contenuto chimico del primo anno. Per seguire al meglio e apprendere i contenuti del corso, in maniera conveniente e proficua, lo studente deve possedere le seguenti conoscenze. Conoscenza dei cambiamenti di fase e significato del diagramma di fase. Conoscenza dei calcoli stechiometrici. Conoscenza delle unità di concentrazione Queste conoscenze sono dei prerequisiti fondamentali per lo studente che intenda seguire il modulo con profitto.

Il corso è organizzato in lezioni frontali (6 ore settimanali) per un totale di 56 ore ed esercitazioni in aula durante le quali saranno proposti e discussi quesiti ed esercizi. Le esercitazioni in aula, svolte in parallelo alle lezioni, hanno lo scopo di incoraggiare la partecipazione attiva degli studenti, facilitare e migliorare la comprensione dei principi e dei concetti fondamentali della chimica organica e sviluppare la capacità di applicare le conoscenze acquisite per la risoluzione di problemi.

Il modulo di Laboratorio di Chimica Organica 1 presenta sia una parte di lezioni frontali che una parte di laboratorio. Il corso è organizzato nel seguente modo: -Lezioni frontali di 2 ore ciascuna, tenute in aula, hanno come oggetto i contenuti di base delle varie tecniche di separazione purificazione dei composti organici e tutti gli aspetti ad esse correlati. Durante le lezioni, quando possibile, saranno portati materiali ed apparecchiature utili per favorire l’apprendimento. La frequenza a queste lezioni è vivamente raccomandata. -L’attività di laboratorio è incentrata sulla preparazione di composti organici e successiva separazione e purificazione e caratterizzazione chimico-fisica. L’attività laboratoriale prevede 6-8 esperienze. L’attività pomeridiana di laboratorio ha la durata di 5 ore (14.30-19.30), in base al numero degli studenti vengono fatti generalmente due turni con un numero massimo di studenti di 24 per turno. La frequenza del Laboratorio è obbligatoria anche in considerazione del fatto che molte esperienze sono strettamente collegate tra di loro. -Al termine delle lezioni frontali e dell’attività di laboratorio è fatta una simulazione collegiale (2h) della prova di esame.

Struttura elettronica, ibridizzazione e legame chimico. Polarità dei legami. Carica formale e risonanza. Acidi e basi. Gruppi funzionali e principali classi di composti organici. Tipi di reazioni organiche. Siti elettrofili e nucleofili. Diagrammi energia/coordinata di reazione. Intermedi di reazione: carbocationi, carboanioni e radicali. Alcani. Nomenclatura IUPAC. Isomeria. Alogenazione radicalica. Struttura e stabilità dei radicali. Stereochimica ed arrangiamento degli atomi nello spazio. Conformazione: tensione torsionale, tensione angolare e tensione sterica. Proiezioni di Newman. Cicloalcani: stabilità, conformazione e isomeria cis-trans. Conformazioni del cicloesano, legami assiali ed equatoriali. Stereochimica: Chiralità. Stereocentri. Enantiomeri. Configurazione assoluta. Descrittori di configurazione R/S, regole di Cahn-Ingold-Prelog. Attività ottica e potere rotatorio specifico. Eccesso enantiomerico. Miscele racemiche. Risoluzione di miscele racemiche. Rappresentazione tridimensionale delle strutture molecolari. Proiezioni a cunei pieni e tratteggiati e di Fischer. Composti con più centri chirali: Enantiomeri e diastereoisomeri. Composti meso. Configurazione relativa. Composti con stereocentri deiversi dal carbonio Molecole prochirali. Idrogeni omotopici, enantiotopici e diastereotopici. Alcheni: struttura e preparazione. Isomeria geometrica. Nomenclatura E,Z. Reazioni di addizione elettrofila agli alcheni. Addizione di acidi alogenidrici e di acqua. Carbocationi: formazione, struttura e stabilità. Trasposizioni. Regola di Markovnikov. Regioselettività. Addizione di HBr: effetto dei perossidi. Addizione di Alogeni. Formazione di aloidrine. Ossimercurazione/riduzione. Addizione d’idrogeno. Idroborazione-ossidazione. Addizione di perossiacidi e ozono agli alcheni. Reazioni d’idrossilazione. Stereochimica delle reazioni di addizione ad alcheni. Reazioni stereoselettive e stereospecifiche. Alogenazione allilica. Stabilità del radicale allilico. Delocalizzazione elettronica e risonanza. Dieni. Reattività dei dieni coniugati: addizioni 1,2 o 1,4. Controllo cinetico vs termodinamico. Alchini: struttura e preparazione. Reazioni di addizione agli alchini. Addizione di acqua e tautomeria cheto-enolica. Riduzione degli alchini. Acidità degli alchini terminali e ioni acetiluro. Composti aromatici. Benzene: struttura e stabilità. Concetto di aromaticità. Regola di Huckel. Idrocarburi policiclici aromatici. Ioni aromatici. Composti eteroaromatici monociclici a 5 e 6 membri: piridina e pirrolo. Meccanismo della reazione di sostituzione elettrofila aromatica. Reazioni di nitrazione, solfonazione, alogenazione, alchilazione e acilazione di Friedel-Crafts. Effetto dei sostituenti su reattività e orientamento. Effetto induttivo ed effetto di risonanza. Gruppi attivanti e disattivanti. Esempi di sostituzione elettrofila sul naftalene e sui principali composti eteroaromatici. Alogenazione radicalica della catena laterale di alchilbenzeni. Radicale benzilico. Ossidazione di alchilbenzeni. Alogenuri alchilici. Preparazioni. Reazioni di Sostituzione nucleofila alifatica. Meccanismi SN1 e SN2: cinetica e stereochimica. Competizione fra SN1 e SN2. Effetto del solvente: solventi polari aprotici. Reazioni di beta-eliminazione. Deidroalogenazione. Meccanismi E2 ed E1. Competizione tra sostituzione ed eliminazione. I reagenti organo-litio e organo-magnesio. Reattivi di Grignard nella formazione di nuovi legami C-C. Alogenuri arilici: reazioni di sostituzione nucleofila aromatica. Alcoli: proprietà fisiche. Tipi di alcoli. Acidità alcoli. Preparazione. Conversione alcoli in alogenuri alchilici: reazione con acidi alogenidrici, alogenuri di fosforo e cloruro di tionile. Reazioni di disidratazione e di ossidazione. Trasformazione di alcoli in esteri solfonici. Formazione di alcossidi. Fenoli: proprietà acide, e confronto con gli alcoli. Eteri ed Epossidi. Eterificazione di Williamson. Sintesi epossidi. Apertura degli epossidi acido e base catalizzata. Tioli e Solfuri. Aldeidi e chetoni: struttura e proprietà. Preparazione. Addizioni nucleofile al gruppo carbonilico. Reattività relative di composti carbonilici. Addizione di acqua, alcoli, derivati azotati, acido cianidrico, ioni idruro e reattivi di Grignard. Reattività di composti carbonilici al carbonio alfa. Acidità degli idrogeni alfa. Tautomeria cheto-enolica. Ioni enolato. Reazioni via enolo o ione enolato. Alogenazione base e acido catalizzata dei chetoni. Condensazione aldolica. Reazioni di condensazioni correlate. Acidi carbossilici. Acidità degli acidi carbossilici. Confronto acidità con altri gruppi funzionali. Effetto dei sostituenti sull’ acidità. Nitrili: reazioni. Derivati funzionali degli acidi carbossilici: cloruri acilici, anidridi, esteri e ammidi e loro preparazione. Reazione di sostituzione nucleofila acilica: meccanismo generale. Reattività relative dei derivati acilici. Interconversione di derivati acilici. Reazione di esterificazione. Reazione di idrolisi acida e basica degli esteri. Reazione di trans-esterificazione. Riduzione degli acidi carbossilici e dei suoi derivati. Condensazione di Claisen. Composti 1,3-dicarbonilici e loro acidità. Tautomeria cheto-enolica nei composti 1,3-dicarbonilici. Sintesi malonica degli acidi carbossilici. Sintesi acetacetica dei chetoni. Ammine: struttura e proprietà. Basicità. Confronto con ammidi. Sintesi delle ammine alifatiche e aromatiche. Sintesi di Gabriel delle ammine primarie. Sali di ammonio quaternario. Reazioni delle ammine con acido nitroso. I sali di diazonio e loro utilizzo nella sintesi organica. Reazioni di Sandmayer. Reazione di diazocopulazione e azocomposti.

Il corso è strutturato in due parti: una frontale o teorica e una di esercitazioni pratiche. Argomenti della parte teorica. Prevenzione e sicurezza in un laboratorio chimico. Vetreria e apparecchiature di laboratorio. Tipi e caratteristiche del vetro di laboratorio. Assemblaggio della vetreria. Tecniche e metodologie di separazione e purificazione. Tecniche di filtrazione: per gravità e sotto vuoto. Processi di estrazione liquido-liquido: semplice e selettiva. Estrazione liquido-solido in continuo (Soxhlet). Metodi di purificazione di sostanze solide: cristallizzazione, sublimazione e centrifugazione. Determinazione del punto di fusione come metodo di purezza dei composti solidi. Agenti essiccanti e anidrificanti. Metodi per la rimozione dell’acqua di reazione. Essiccazione di solventi e sostanze liquide. Purificazione composti liquidi: distillazione semplice e frazionata a pressione atmosferica e sotto vuoto, distillazione in corrente di vapore. Cromatografia di adsorbimento e di ripartizione. Tecniche di separazione cromatografiche: cromatografia su strato sottile (TLC) e cromatografia su colonna. Gli eluenti e metodi di rivelazione per TLC. Cenni sulle tecniche cromatografiche strumentali: glc e HPLC. Argomenti delle esercitazioni. Saranno eseguite, da parte degli studenti, lavorando a posto singolo, 6-8 esperienze riguardanti la sintesi, la separazione, la purificazione e la caratterizzazione di composti organici e saggi di riconoscimento di alcuni gruppi funzionali.

L'esame prevede due prove 1. Prova scritta per l'ammissione all'esame orale - vengono somministrate 10 domande a stimolo chiuso con risposta aperta - durata della prova 2 ore. Si intende superata la prova con una votazione di almeno 18/30. Durante il corso saranno programmate due prove scritte parziali che possono sostituire l’esame scritto totale se l’esito di entrambi è positivo. 2. Esame orale: la prova orale consiste in una discussione di circa 40 minuti finalizzata ad accertare il livello di conoscenza raggiunto dallo studente mediante domande a stimolo chiuso con risposta aperta. La prova orale trarrà spunto dalla discussione della prova scritta e proseguirà sondando la conoscenza di argomenti quali la stereochimica, la reattività dei principali gruppi funzionali ed i meccanismi delle principali reazioni organiche. Lo studente dovrà dimostrare di avere le conoscenze teoriche di base della chimica organica e di conoscerne la terminologia e il formalismo, di comprendere il chimismo dei principali gruppi funzionali, di formulare i meccanismi di reazione, e di essere in grado di proporre procedure di sintesi di molecole strutturalmente semplici. La valutazione complessiva della prova di esame terrà conto, oltre che della capacità dello studente di applicare e collegare le conoscenze acquisite anche della sua capacità di deduzione, di sintesi e delle proprietà di linguaggio. Nella formulazione del voto finale sarà considerato anche il giudizio riguardante il modulo di Laboratorio in Chimica Organica 1, che terrà conto dei risultati delle esperienze e del comportamento tenuto dallo studente in laboratorio. La prova consentirà di verificare il raggiungimento degli obiettivi formativi attesi in relazione alla formazione professionale della figura di chimico. Le studentesse e gli studenti con disabilità e/o con DSA sono invitate/i a visitare la pagina dedicata agli strumenti e alle misure previste e a concordare preventivamente quanto necessario con il docente (https://www.unipg.it/disabilita-e-dsa).

Per quanto riguarda la parte teorica, la prova finale di apprendimento sarà unica con il corso di Chimica Organica 1, con due domande a risposta aperta per la parte di laboratorio inserite nella prova scritta. Per quanto riguarda le esperienze di laboratorio, lo studente dovrà fornire una breve relazione su un modello word fornito dal docente in cui si inseriranno i risultati ottenuti. Le studentesse e gli studenti con disabilità e/o con DSA sono invitate/i a visitare la pagina dedicata agli strumenti e alle misure previste e a concordare preventivamente quanto necessario con il docente (https://www.unipg.it/disabilita-e-dsa).

1. W. H. Brown, B. L. Iverson, E. V. Anslyn, C. S. Foote – “Chimica Organica” – EdiSES, VII ed.; 2. J. McMurry – “Chimica Organica”- Piccin, IX Ed.; 3. P. Y. Bruice- “Chimica Organica” – EdiSES, III Ed. 4. M. V. D’Auria, O. T. Scafati, A. Zampella, “Guida Ragionata allo Svolgimento di Esercizi di Chimica Organica”, Loghia; 5. Dispense del Docente.

Lo studente può scegliere uno dei seguenti testi di riferimento: R.M. ROBERTS, J.C. GILBERT, S.M. MARTIN, Chimica Organica Sperimentale, Ed. Zanichelli. M. D'ISCHIA, La Chimica Organica in Laboratorio, (Tomo I e II) Ed. Piccin. D.L. Pavia, G.M. Lampman, G.S. Kriz, Il Laboratorio di Chimica Organica, Ed. Sorbona, Milano. A.I. Vogel, Chimica Organica Pratica, II Ed., Casa Editrice Ambrosiana, Milano. Il docente fornirà agli studenti lo stesso materiale utilizzato per le lezioni tenute in aula e il materiale per l’esecuzione delle esperienze di laboratorio (come file pdf o ppt)

Il corso rappresenta una continuazione e, allo stesso tempo, un approfondimento ed un'estensione degli argomenti trattati nei corsi di Chimica Generale ed Inorganica e di Chimica Generale 2. Inoltre, il corso fornisce le basi per affrontare lo studio dei seguenti argomenti: 1) struttura dei solidi ionic; 2) complessi di coordinazione dei metalli di transizione; 3) composti organometallici; 4) meccanismi di rezione per complessi di coordinazione; 5) processi catalitici, sia omogenei che eterogenei, mediati da complessi di coordinazione o da composti organometallici. Alla fine del corso ci si attende che gli studenti abbiano acquisito la capacità critica di saper analizzare e/o prevedere la struttura dei sistemi inorganici, sia a livello molecolare che supramolecolare, in relazione alla loro reattività.

L'insegnamento rappresenta la continuazione di un percorso formativo durante il quale lo studente deve aver acquisito le conoscenze preliminari e di base della chimica generale. L'obiettivo principale del presente corso e' quello di fornire allo studente le conoscenze dei principi fisici e dei concetti fondamentali della chimica inorganica che costituiscono le basi per affrontare lo studio approfondito della struttura dell'atomo polielettronico, della natura del legame chimico, delle proprieta' elettroniche e magnetiche dei complessi di coordinazione, della simmetria delle molecole e della sue applicazioni. Le principali conoscenze acquisite saranno: struttura dell'atomo poliettronico, trattata mediante l'utilizzo dei concetti fondamentali di meccanica quantistica; effetti relativistici negli atomi; modelli ionico e covalente di legame chimico; principali teorie del legame chimico, quali teoria del legame di valenza (VB) e teoria degli orbitali molecolari (MO), includendo il metodo semi-empirico di Huckel semplice ed esteso; concetti fondamentali di simmetria e teoria dei gruppi; legame nei complessi di coordinazione mediante la teoria degli orbitali molecolari, la teoria del campo cristallino e del campo dei leganti; elementi di base per comprendere gli spettri elettronici e le proprieta' magnetiche dei complessi di coordinazione. Le principali abilita' saranno: analizzare il legame chimico in diversi sistemi, dalle molecole piu' semplici, ai complessi di coordinazione; identificare i principali elementi di simmetria nelle molecole, assegando loro il proprio gruppo del punto, ed utilizzare le tavole dei caratteri per la costruzione dei diagrammi degli orbitali molecolari; applicare il metodo di Huckel semplice a molecole organiche coniugate planari e il metodo di Huckel esteso a molecole piu' generali; usare la teoria del campo cristallino per prevedere le proprieta' magnetiche dei complessi di coordinazione; applicare la teoria degli orbitali molecolari ai complessi di coordinazione per razionalizzare la serie spettrochimica dei leganti; analizzare gli spettri elettronici dei composti di coordinazione per trarne informazioni importanti sulla loro struttura elettronica e sul legame.

Forze chimiche. Energetica e struttura dei solidi ionici e metallici. Acidi, basi e ioni in soluzioni acquose e non-acquose. Reazioni di ossido-riduzione. Chimica di coordinazione. Chimica descrittiva dei metalli di transizione. Chimica Organometallica. Cenni di catalisi omogenea ed eterogenea.

Introduzione alla chimica inorganica. Configurazioni elettroniche degli atomi. Teorie del legame nelle molecole. Simmetria molecolare. Complessi di coordinazione e legame. Proprieta' elettroniche e magnetiche dei complessi di coordinazione.

E' necessario avere sostenuto con successo gli esami di Chimica Generale ed Inorganica e di Chimica Generale 2.

Al fine di saper comprendere e saper affrontare il corso lo studente deve possedere le nozioni di base della chimica generale.

Lezioni frontali su tutti gli argomenti del corso, esercitazioni numeriche sugli argomenti delle lezioni frontali ed esercitazioni di laboratorio relative, principalmente alla chimica dei complessi di coordinazione. Per lo svolgimento delle esercitazioni di laboratorio gli studenti vengono divisi in gruppi (massimo da 3-5 studenti per gruppo) che portano avanti indipendentemente le sintesi dei complessi di coordinazione, la loro caratterizzazione e gli studi cinetici.

Il corso e' organizzato in lezioni frontali ed esercitazioni in aula su tutti gli argomenti del corso ed esperienze presso il laboratorio di chimica inorganica.

Prova orale (1 ora circa di colloquio) atta a verificare che gli studenti abbiano acquisito la capacità critica di saper analizzare e/o prevedere la struttura dei sistemi inorganici, sia a livello molecolare che supramolecolare, in relazione alla loro reattività. Forze chimiche: distanze internucleari e raggi atomici, tipi di forze chimiche, legame a idrogeno ed effetti delle forze chimiche. Energetica e struttura dei solidi ionici e metallici: le strutture dei solidi complessi, imperfezioni nei cristalli, conducibilità nei solidi ionici, solidi tenuti assieme da legami covalenti, materiali allo stato solido con legami polari. Acidi, basi e ioni in soluzioni acquose e non-acquose: concetti acido-base, misura della forza acido-base, acidi e basi "hard" e "soft", proprietà dell'acqua, solventi non acquosi e sali fusi. Reazioni di ossido-riduzione: potenziali standard di riduzione in relazione alle proprietà termodinamiche, elettrochimica in soluzioni acquose e non acquose. Chimica di coordinazione: considerazioni generali, struttura, reazioni, cinetica e meccanismi di reazione. Chimica descrittiva dei metalli di transizione: andamenti periodici generali, chimica dei vari stati d'ossidazione, la chimica degli elementi potassio-zinco, chimica dei metalli di transizione più pesanti, cenni sui lantanidi e sugli attinidi. Chimica Organometallica: la regola dei diciotto elettroni, complessi metallo carbonili, complessi nitrosili, complessi di diazoto, metallo-alchili, -carbeni, -carbini e -carburi, complessi di olefine e di acetileni non aromatici, metalloceni, reazioni di complessi organometallici. Cenni di catalisi omogenea ed eterogenea: introduzione e definizioni, applicazioni industriali della catalisi omogenea, sviluppo di catalizzatori omogenei, superfici e interazioni con specie adsorbite in catalisi eterogenea, applicazioni commerciali della catalisi eterogenea.

Introduzione alla chimica inorganica. Gli atomi polielettronici e loro struttura elettronica. Stati atomici, simboli di termine e regole di Hund. Regole di Slater per il calcolo della carica nucleare effettiva. Elettronegativita': scala di Pauling, Mulliken e Allred-Rochow. Anomalie periodiche ed effetti relativistici. Modelli di legame chimico: legame ionico e legame covalente. Teoria del legame di valenza (VB). Teoria degli orbitali molecolari (MO). Applicazione ad alcune molecole biatomiche (omonucleari ed eteronucleari) e poliatomiche. Legame a 3 centri e 2 elettroni: borani e composti di Xe. Il metodo di Hückel. Concetti fondamentali di simmetria e teoria dei gruppi. La chimica degli elementi del "blocco d": considerazioni generali. Il legame nei complessi di coordinazione. Teoria del campo cristallino. Teoria degli orbitali molecolari applicata ai complessi di coordinazione. Teoria del campo dei leganti. Serie spettrochimica. Spettri elettronici e proprieta' magnetiche dei complessi di coordinazione.

Prova orale (1 ora circa di colloquio) atta a verificare che gli studenti abbiano acquisito la capacità critica di saper analizzare e/o prevedere la struttura dei sistemi inorganici, sia a livello molecolare che supramolecolare, in relazione alla loro reattività.

L'esame prevede una prova orale che consiste in una discussione della durata di circa 40 minuti che copre l’intero programma del corso, volta ad accertare la comprensione degli aspetti e risultati salienti della materia e delle loro connessioni concettuali. Saranno valutati anche il rigore argomentativo, la proprietà di linguaggio e la profondità di analisi. Gli studenti e le studentesse con disabilità e/o con DSA sono invitati/e a visitare la pagina dedicata agli strumenti e alle misure previste e a concordare preventivamente quanto necessario con il/la docente (https://www.unipg.it/disabilita-e-dsa).

J. H. Huheey, E. A. Keiter, R. L. Keiter "Chimica Inorganica", 1999, Piccin.

J.E. Huheey, E.A. Keiter, R.L. Keiter, "Chimica Inorganica - Principi, Strutture, Reattivita'", Ed. Piccin, Padova. D.F. Shriver, P.W. Atkins, C.H. Langford "Chimica Inorganica", Ed. Zanichelli, Bologna. C. E. Housecroft, A. G. Sharpe, "Inorganic Chemistry", Second Edition 2005, Pearson Prentice Hall, England.

Il corso espone lo studente alle principali idee e metodi della moderna chimica quantistica. Lo mette in grado di comprendere le potenzialità e i limiti dei fondamentali modelli teorici per il calcolo della struttura elettronica di sistemi chimici, anche sul piano computazionale. Gli fornisce le basi necessarie per approfondire proficuamente i vari aspetti della disciplina.

1. Fondamenti della meccanica quantistica. Postulati. La funzione d'onda. Operatori e valori medi. Equazione d'autovalore e spettro di una grandezza fisica. Concetto di misura e determinazione della funzione d'onda. Evoluzione temporale e equazione di Schrödinger. 2. Struttura elettronica a nuclei fissi. Operatore hamiltoniano (non relativistico). Il modello orbitalico. Interazione coulombiana e di scambio. L'equazione di Hartree-Fock e il metodo LCAO-SCF. 3. Superamento del modello orbitalico. Correlazione elettronica. Interazione di Configurazione. Cenni sui metodi perturbativi. 4. Introduzione alla teoria del funzionale della densità. Densità monoelettronica. Energia di scambio-correlazione. L'equazione di Kohn-Sham.

Analisi matematica elementare. Derivata e integrale. Fondamenti di algebra lineare. Matrici, vettori e loro operazioni. Concetti fondamentali di fisica. Forza, energia, carica elettrica. Equazione di Newton, equazione di Coulomb.

Lezioni frontali con spiegazioni ed equazioni scritte al momento alla lavagna. Slides e dispense scritte vengono messe a disposizione degli studenti in formato pdf. Laboratorio di chimica computazionale in cui vengono applicati i modelli ed i metodi studiati per simulare e comprendere le proprietà chimiche di alcuni sistemi esemplificativi.

Introduzione alla meccanica quantistica. Postulati. Funzione d'onda e suo contenuto informativo. Il principio di indeterminazione. Principio di sovrapposizione e fenomeni d'interferenza. Valori medi e momenti delle distribuzioni. Operatori quantistici. Operatori hermitiani. Non-commutatività. Funzioni e vettori. Operatori e matrici. Notazione di Dirac. Varianza. L'equazione di autovalore e lo spettro di una grandezza. Autovalori e autofunzioni. Spettro discreto e spettro continuo. Degenerazione. La misura di una grandezza in meccanica quantistica. Principio variazionale e equazione di autovalore algebrica. Operatori commutativi e non commutativi. Fattorizzazione dell'equazione di autovalore. Evoluzione temporale. Equazione di Schrödinger. Soluzioni esatte: particella nella scatola, oscillatore armonico, rotatore rigido, atomo di idrogeno. Stati stazionari. Evoluzione dei valori medi. Operatore hamiltoniano non relativistico. Approssimazione di Born-Oppenheimer e hamiltoniano elettronico. Operatori monoelettronici e bielettronici. Non-separabilità. Modello orbitalico. Costruzione di un'approssimazione monoelettronica. Energia coulombiana e operatore coluombiano. L'equazione di Hartree. Principio di antisimmetria. Determinante di Slater e energia di scambio. Operatore di scambio. L'equazione di Hartree-Fock. Ricorsività e modello SCF. Set di base atomici e integrali coulombiani a 4 indici. Procedura LCAO-SCF. Funzioni di base atomiche. Orbitali di Slater e funzioni gaussiane. Tipi di sets di base e nomenclatura. Analisi di popolazione di Mulliken. Uso della simmetria. Orbitali occupati e virtuali. Configurazioni e Interazione di Configurazione. Correlazione elettronica. La matrice hamiltoniana. Full-CI e CI troncate. SDCI. Cenni sui metodi post-HF basati sulla teoria delle perturbazioni. Funzioni densità e introduzione alla teoria del funzionale della densità. Il primo teorema di Hohenberg e Kohn. Il secondo teorema di Hohenberg e Kohn. Energia di scambio-correlazione. L'equazione di Kohn-Sham. Potenziali di scambio-correlazione. Esempi illustrativi di calcoli HF, post-HF e DFT per sistemi modello.

L'esame è orale e consiste in un colloquio volto ad accertare la comprensione degli aspetti e risultati salienti della materia e delle loro connessioni concettuali. È normalmente necessario, e comunque utile, che lo studente aiuti la propria esposizione scrivendo qualche schema e/o equazione alla lavagna o su carta. Vengono di solito proposte una domanda su aspetti fondamentali della teoria quantistica ed una domanda su temi più specifici della chimica quantistica e dei suoi metodi, per una durata complessiva del colloquio che normalmente non supera i 30 minuti. Saranno valutati anche il rigore argomentativo, la proprieta' di linguaggio e la profondita' di analisi. Gli studenti e le studentesse con disabilità e/o con DSA sono invitati/e a visitare la pagina dedicata agli strumenti e alle misure previste e a concordare preventivamente quanto necessario con il/la docente (https://www.unipg.it/disabilita-e-dsa).

Slides a cura del docente. Testi consigliati: L. Piela "Ideas of quantum chemistry" Elsevier; I.N. Levine "Quantum chemistry" Pearson Eds.; P. Atkins, R. Friedman "Molecular quantum mechanics" Oxford University Press. Dispense a cura del docente.

Gli obiettivi principali del corso sono: rendere gli studenti capaci di ragionare in modo logico e strutturato; aumentare la coscienza degli studenti dei metodi intuitivi da loro seguiti per risolvere i problemi; rendere capaci di ideare algoritmi che consentano di risolvere con il calcolatore i problemi scientifici incontrati comunente nel corso di laurea e nella professione di chimico; acquisire i rudimenti della tecnica di esperimento mentale, alla base dello stesso metodo scientifico, ponendo in grado di prevedere i possibili esiti di una prova; verificare autonomamente i propri algoritmi di risoluzione mediante l'uso di una versione semplificata di un affermato linguaggio di programmazione (FORTRAN), specificatamente pensato per la risoluzione di problemi matematici e scientifici; conoscenza dei principi di funzionamento e dei componenti di un calcolatore

Architetture dei computer e software di base. Introduzione ai sistemi operativi e sistema operativo Unix. Editor di testo. Compilazione. Linguaggio Fortran. Implementazione di semplici algoritmi.

Non esistono reali prerequisiti per seguire il corso, che ipotizza studenti digiuni di qualsiasi conoscenza informatica e cerca di farne progredire le conoscenze insieme, attraverso le lezioni in aula e le esercitazioni in aula ed in laboratorio. Possono tuttavia essere utili, quantunque non indispensabili, nozioni base di matematica (polinomi, equazioni, integrali, serie) e geometria (operazioni con vettori e matrici).

Lezione frontale in aula con la presentazione degli aspetti teorici mediante l'uso di diapositive e della lavagna. Esercitazione in aula su ogni aspetto legato al linguaggio di programmazione. Scrittura ed esecuzione in laboratorio di informatica, effettuata in gruppi di due persone assistite dal docente, di numerosi programmi legati allo svolgimento delle lezioni frontali. Discussione con il docente dei risultati ottenuti in laboratorio e suggerimenti su come migliorare le proprie competenze nella scrittura dei programmi e nella rimozione di eventuali errori. Le esercitazioni si concludono quasi tutte nell'arco di un'unica sessione. Generalmente gli obiettivi dell'esercitazione, chiaramente enunciati dal docente all'inizio dell'esperienza, sono gia` raggiunti nell'arco della prima ora. Il docente e` tuttavia disponibile a protrarre l'esercitazione oltre le due ore.

Introduzione al corso di informatica. Architettura Computer: microprocessore, l'elaboratore monoprocessore, reti e calcolo concorrente. Software di base: rappresentazioni digitali, connettori logici e operatori matematici. Il sistema operativo. Cenni di sistemi operativi e sistema operativo Unix. La logica della programmazione: strutture della programmazione, procedure di conteggio, accumulo e convergenza, algoritmi elementari. Il linguaggio Fortran.

Le prove che contribuiscono alla valutazione sono 3: esperienze di laboratorio, esame scritto, esame orale. Le esperienze di laboratorio sono 8, della durata di 2 ore ciascuna; si svolgono durante l'intero semestre. La loro valutazione e`, in ordine di importanza decrescente, sulla base della frequenza dello studente, del suo impegno e della sua abilita`. Si sottolinea che l'elemento piu` significativo e` quello della frequenza, prerequisito alla possibilita` di sostenere l'esame. La prova scritta consiste di 3 quesiti da svolgere in 2 ore. Il primo chiede di scrivere in codifica FORTRAN un programma che risolva un semplice problema di carattere scientifico (le tematiche sono generalmente vicine a quelle incontrate da un chimico nel corso di studi o nella pratica professionale). Il punteggio massimo di questa risposta e` 20/30. Le altre due domande, il cui punteggio massimo e` di 5/30 ciascuna, sono del tipo a risposta aperta. Per esse si chiede di descrivere sinteticamente (max. mezza pagina) un aspetto teorico/descrittivo incontrato nel corso. Dopo 1-2 giorni dallo scritto si volge la prova orale che consiste nella discussione della prova scritta ed in domande sull'intero corso. La durata dell'orale e` di circa 20-30 minuti. L'obiettivo della prova di laboratorio e` quello di facilitare per lo studente l'assimilazione dei contenuti della parte di programmazione. La valutazione mira quindi a verificare l'effettivo impegno dello studente nelle esercitazioni. Lo scritto intende valutare le capacita` dello studente di passare da un problema scientifico in una sequenza coerente di passaggi logico-matematici implementabili in un linguaggio di programmazione. L'orale vuole accertare la padronanza delle basi teoriche dell'informatica (sistemi operativi, basi dell'informazione, elementi fondamentali dei computer, architetture consolidate ed innovative, reti di calcolatori) e degli elementi teorici di un linguaggio di programmazione. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa

A. Laganà, A. Riganelli, S. Crocchianti, Note di Informatica, Ediz. Morlacchi Materiale ipertestuale presente nel portale web del corso (in italiano), riguardo gli argomenti affrontati durante la lezione ma non presenti nel libro di testo in quanto maggiormente legati alle recenti evoluzioni tecnologiche. Il portale contiene inoltre le risposte a domande frequenti sul corso, un modulo per conoscere in maniera riservata il voto dello scritto sostenuto in un appello, gli orari di lezione, le esercitazione e gli appelli di esame, il software raccomandato per l'esercitazione personale, i testi di esami passati (alcuni dei quali gia` svolti), le statistiche degli esami, il programma dettagliato (lezione per lezione) del corso, una versione estesa della bibliografia, i test di logica ecc. Alternativamente: - T. M. R. Ellis, Programmazione Strutturata in FORTRAN 77, Zanichelli - M. Capovani, O. Menchi, Introduzione alla matematica computazionale, Zanichelli - Gary B. Shelly, Misty E. Vermaat Discovering COMPUTERS FUNDAMENTALS, Course Technology, Cengage Learning - A. S. Tanenbaum, Architettura del computer, un approccio strutturale, Prentice Hall International-Jackson Libri

Insegnamento integrato composto dai moduli: CHIMICA FISICA 2; LABORATORIO DI CHIMICA FISICA 2.

Insegnamento integrato composto dai moduli: CHIMICA ORGANICA 2; LABORATORIO DI CHIMICA ORGANICA 2.

Questo corso è inteso a fornire allo studente le conoscenze di base della spettroscopia utili per un primo approccio all'uso delle tecniche più diffuse e alle loro principali applicazioni in indagini analitiche e strutturali. Le principali abilità dello studente consisteranno nell'identificare i punti di forza ed i limiti delle varie tecniche e di metterle a confronto nella scelta del metodo più utile per affrontare un determinato problema di carattere applicativo.

Spettroscopia molecolare (vibrazionale, elettronica, Raman, di risonanza NMR ed ESR). Strumentazione (sorgenti, rivelatori, monocromatori) nei vari domini temporali e di frequenza e nei vari stati di aggregazione. Applicazioni strutturali ed analitiche delle tecniche spettrometriche più diffuse.

Le tematiche affrontate nel corso riguardano varie tecniche spettroscopiche, sia dal punto di vista teorico che applicativo. Per poterne seguire con maggiore facilità i contenuti è utile avere già frequentato il corso di Chimica-Fisica II e possibilmente averne superato l'esame.

Il corso consiste in lezioni frontali.

Lo spettro della radiazione elettromagnetica. Caratteri generali della spettroscopia. Spettroscopie vibrazionale ed elettronica. Fotocromismo. Spettrometria Raman. Risonanza magnetica nucleare e risonanza di spin elettronico. Strumentazione per misure spettrometriche (sorgenti, rivelatori, monocromatori) nei vari domini temporali e di frequenza e nei vari stati di aggregazione (gas, liquidi, matrici solide). Applicazioni strutturali ed analitiche delle tecniche spettrometriche più diffuse.

L'esame consiste in una prova orale, della durata media di 30 minuti. Il colloquio è finalizzato ad accertare l'acquisizione dei concetti e delle metodiche illustrate durante il corso da parte del candidato. La prova orale consentirà anche di valutare la capacità di mettere a confronto le varie tecniche, visualizzandone sia le potenzialità che i limiti, anche in relazione all'utilizzo da un punto di vista applicativo. Le modalità di svolgimento dell'esame consentiranno di verificare il raggiungimento degli apprendimenti attesi in relazione alla formazione professionale della figura di chimico. Gli studenti e le studentesse con disabilità e/o con DSA sono invitati/e a visitare la pagina dedicata agli strumenti e alle misure previste e a concordare preventivamente quanto necessario con il/la docente (https://www.unipg.it/disabilita-e-dsa).

Consultare il docente. Sono disponibili delle dispense.