chimica per l'industria e l'ambiente

Il corso fornirà gli elementi fondamentali della chimica (struttura atomica, del legame chimico, dell'equilibrio e, più in generale, delle proprietà e della reattività degli elementi e dei composti).

L'atomo isolato: premesse e generalità; modelli strutturali; proprietà.

La molecola isolata: struttura e proprietà delle molecole; legame covalente, legame ionico, legame metallico.

La materia estesa: interazioni fra enti chimici; stati di aggregazione della materia.

Trasformazioni fra stati di sistemi non reattivi: sistemi a un componente; Sistemi a più componenti.

Trasformazioni fra stati di sistemi reattivi: equilibrio chimico; elementi di termodinamica chimica; elementi di cinetica chimica; elementi di elettrochimica.

Elementi di Chimica Inorganica.

Conoscenze di base di matematica: nozioni algebriche fondamentali. Equazioni di primo e secondo grado. Logaritmi, esponenziali.

• Lo studente potrà sviluppare un approccio critico alle problematiche chimiche che si presenteranno.
• Lo studente potrà acquisire e/o sviluppare sensibilità alle problematiche di sicurezza in laboratorio.
• Saranno acquisite opportune accuratezza e precisione nello svolgere attività di raccolta e analisi di dati sperimentali.

attraverso l'esame finale

L'esame è composto da un prova scritta ed una prova orale.

E' consentito sostenere la prova scritta solo in caso di superamento del test di ingresso. Per accedere alla prova scritta gli studenti devono aver ottenuto la firma di frequenza del laboratorio. La prova scritta consiste in più esercizi da risolvere. È necessario portare sempre con sè il documento universitario. Durante le prove scritte, è consentito l'uso di calcolatrice scientifica e tavola periodica. Non è consentito in alcun modo l'uso di dispositivi elettronici di comunicazione. 

La prova orale consiste in un colloquio tra il candidato e la commissione esaminatrice. La prova orale non è superata se il candidato non risponde correttamente, esprimendosi in modo chiaro e con la terminologia corretta, almeno alle domande sui concetti principali presentati nel corso. 

Possibili testi di Chimica Generale:

-M. Schiavello, L. Palmisano – Fondamenti di Chimica – VI edizione, EdiSES 2022.

-Martin S. Silberberg, Patricia G. Amateis. Chimica. La natura molecolare della materia e delle sue trasformazioni. Quinta edizione. Mc Graw Hill.

-Bertani et al. – “ Chimica Generale e Inorganica” – Casa Editrice Ambrosiana, terza edizione, 2010. -R.H. Petrucci, F.G. Herring, J.D. Madura, C. Bissonnette – Chimica Generale – Piccin, terza edizione, 2013.

-P. Fantucci, L. De Gioia - “Chimica generale” – Pearson. P. Silvestroni – Fondamenti di Chimica. Undicesima edizione - Zanichelli, 2020.

Possibili testi di Stechiometria:

-M. Bruschi - “Stechiometria e laboratorio di chimica generale” - Pearson, 2011.

-P.Michelin Lausarot, G.A.Vaglio – “Stechiometria per la Chimica Generale” - Piccin, 2004.

-I.Bertini, C.Luchinat, F.Mani - “Stechiometria” - Casa Editrice Ambrosiana, quinta edizione, 2009.

-M. Giomini, E. Balestrieri, M. Giustini - Fondamenti di Stechiometria - EdiSES

 Altri testi Universitari sono comunque accettabili.

Gli studenti devono acquisire: una buona conoscenza della tavola periodica; una buona conoscenza delle proprietà degli elementi; l'abilità di discutere la chimica base dei blocchi s e p; una buona conoscenza delle basi elementari della chimica di coordinazione. Durante le esperienze di laboratorio, gli studenti acquisiranno competenze nella sintesi e reattività di semplici composti inorganici e organometallici

Il corso fornisce nozioni sulle principali proprietà degli elementi sulla base della loro configurazione elettronica. La chimica dei blocchi s e p sarà discussa con speciale attenzione ai composti inorganici di rilevanza industriale. Una introduzione ai composti di coordinazione saranno presentati con esempi riguardanti la chimica degli elementi di transizione.

Il corso di laboratorio introdurrà gli studenti alla sintesi, caratterizzazione e reattività di semplici composti inorganici e di coordinazione.

Esame orale e correzione relazioni di laboratorio

Libri di testo raccomandati:  I. Bertini, C. Luchinat, F. Mani, Chimica Inorganica, 2nd Ed., Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 2007. P. Silvestroni, Fondamenti di Chimica, 10th Ed., Casa Editrice Ambrosiana,Milano, 2002. L. Malatesta, Compendio di Chimica Inorganica, 4th Ed., Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 2003.

Lo studente alla fine del corso sarà in grado di dimostrare di aver acquisito una buona conoscenza dei concetti di base in Chimica Organica (stereochimica, aromaticità , nucleofilicità , elettrofilicità , acidità e basicità dei composti organici) delle classi di reazioni (sostituzioni, addizioni, eliminazioni) e della chimica di principali gruppi funzionali. Saprà inoltre come la presenza del gruppo funzionale influenza la reattività delle posizioni vicinali. Avrà acquisito le conoscenze pratiche sia per realizzare semplici reazioni organiche che per l'impiego delle principali tecniche per il riconoscimento e la purificazione di alcuni semplici composti organici.

Conoscerà i principi su cui si basa l'interazione dei principali gruppi funzionali con la fase stazionaria gel di silice, utilizzata sia per la cromatografia su strato sottile (TLC) che per la cromatografia preparativa in colonna

Ibridazione del carbonio e struttura degli idrocarburi e dei vari gruppi funzionali. Isomeria di struttura e nomenclatura dei composti organici. Alcani e cicloalcani: analisi conformazionale e reazioni radicaliche. Stereochimica: stereoisomeria dei composti organici. Acidità e basicità dei composti organici. Alogenuri alchilici: le reazioni di sostituzione nucleofila e di eliminazione. Alcheni e alchini: reazioni di addizione elettrofila. Dieni coniugati. Aromaticità e composti aromatici: reazioni di sostituzione elettrofila e di sostituzione nucleofila aromatica. Alcoli eteri ed epossidi: reattività del gruppo funzionale. Aldeidi e chetoni: reazioni di addizione nucleofila al carbonile. Enolizzazione. . Composti acilici: reazioni di sostituzione nucleofila acilica. Reattività di acidi carbossilici, cloruri acidi, esteri e ammidi. Ammine e aniline: reattività , formazione e uso di sali di arildiazonio. Fenoli.

Buona conoscenza della chimica generale

Lo studente saprà affrontare i problemi relativi a trasformazioni organiche riguardanti la chimica dei gruppi funzionali presi in esame durante il corso, problemi relativi alla stereochimica delle molecole organiche. Lo studente saprà utilizzare le conoscenze e le tecniche apprese in laboratorio anche nell'ottica di sintesi più complesse.

• Lo studente dovrà rivelarsi in grado di spiegare le tecniche, gli strumenti e la vetreria utilizzati in laboratorio per effettuare precise trasformazioni sintetiche, nonchè i principi che sono alla base delle tecniche utilizzate

Lo studente dovrà discutere i meccanismi di reazione, attribuire la stereochimica corretta ai composti organici, discutere la chimica dei principali gruppi funzionali e le loro reazioni, le esperienze svolte in laboratorio

L'esame é costituito da una prova scritta, consistente in brevi esercizi di stereochimica e di sintesi di semplici composti organici e da una prova orale che consiste in un colloquio tra il candidato e i docenti del corso sui vari argomenti del corso. La prova scritta finale può essere sostituita da 3 prove scritte "in itinere"

Allo studente viene chiesto di risolvere problemi strutturali e sintetici semplici e di discutere le tecniche di laboratorio, applicando le conoscenze acquisite nel corso delle lezioni.

L'esame é superato se lo studente supera la prova scritta, risolvendo almeno il 60% degli esercizi, si dimostra in grado di rispondere correttamente alle domande e dimostra di aver acquisito gli strumenti per risolvere i problemi proposti.

1. G. Smith, CHIMICA ORGANICA, McGraw-Hill ed.; W.H. Brown, B. L. Iverson, E.V. Anslyn, C. S. Foote, CHIMICA ORGANICA, Edises ed.; P.Y. Bruice, CHIMICA ORGANICA, Edises ed., Morrison Boyd, CHIMICA ORGANICA, Ambrosiana ed.

Harold Hart, Leslie E Craine LABORATORIO DI CHIMICA ORGANICA Trad. di A. Fontana, rev. di P. De Maria, Zanichelli ISBN: 9788808098566; Marco D'Ischia LA CHIMICA ORGANICA IN LABORATORIO, Piccin-Nuova Libraria.

Al termine del corso lo studente avra’ maturato conoscenze di base di meccanica. Tra gli obiettivi principali, lo studente deve acquisire padronanza con le grandezze fisiche fondamentali di tipo scalare e vettoriale riguardanti gli argomenti del corso, e le loro unita’ di misura; comprendere i principi di conservazione dell’energia, quantità’ di moto e momento angolare. Tali conoscenze di base permetteranno allo studente di risolvere problemi elementari di meccanica, comprendendone le applicazioni nel mondo reale e nelle esperienze quotidiane. Lo studente dovra' essere in grado di risolvere analiticamente, in modo autonomo, un problema e poi calcolare numericamente i risultati nelle unita’ di misura giuste. Per la risoluzione dei problemi lo studente deve essere in grado di utilizzare strumenti matematici di base (cfr. prerequisiti).

Il corso semestrale consta di 6 crediti. Il corso comprende il modulo di Meccanica del punto materiale e dei sistemi di punti (corpo rigido). Gli argomenti principali del corso sono suddivisi come segue:

• Meccanica del punto materiale

Grandezze fisiche, sistemi di unità di misura e vettori

Grandezze fisiche e sistemi di unita’ di misura, campioni universali (lunghezza, massa, tempo), dimensioni e analisi dimensionale, generalita’ su vettori e grandezze vettoriali, operazioni con i vettori

Cinematica in 1 e 2 dimensioni

Definizione di posizione e spostamento, velocita’ media e velocita’ istantanea, accelerazione. Moto uniforme ed uniformemente accelerato: formule cinematiche mediante integrazione analitica, cinematica in due e tre dimensioni, leggi orarie. Caso del moto dei proiettili. Analisi dei moti circolari, moti relativi.

Forze e leggi della dinamica

Leggi della dinamica, esempi di forze particolari: attrito, elastica. Moto in sistemi di riferimento non inerziali, Accelerazione di Coriolis.

Lavoro ed energia

Definizione di lavoro di una forza, Teorema dell’energia cinetica, energia potenziale. Forze conservative e non, principio di conservazione dell'energia, definizione di potenza.

Moti oscillatori

Introduzione al moto armonico semplice, energia di un oscillatore armonico, analogie moto armonico e moto circolare, il moto armonico smorzato. Caso di studio: il pendolo semplice

Quantità di moto e urti

La conservazione della quantita’ di moto in sistemi isolati, Teorema dell’impulso e forze impulsive. Classificazione degli urti, studio degli urti elastici e completamente anelastici

•  Meccanica di sistemi di punti

Centro di massa, corpo rigido e momento angolare

Definizione e calcolo del centro di massa di sistemi discreti e continui, il corpo rigido.

Le variabili rotazionali necessarie per la descrizione del moto di un corpo rigido. Momento di una forza, momento di inerzia: definizione e significato.

Energia cinetica rotazionale, moto di rotolamento puro, momento angolare e sua conservazione, condizioni di equilibrio statico.

Conoscenze di matematica di base delle scuole superiori e/o trattati nel corso di Analisi Matematica. In particolare, e’ richiesta familiarità con il calcolo algebrico elementare, la trigonometria di base, le derivate e gli integrali di funzioni elementari (essenzialmente polinomi, esponenziali e logaritmi).

Lo studio degli argomenti del corso dovrebbe porre ciascuno studente nella situazione di riuscire a impostare formalmente qualsiasi problema proposto (non solo nell'ambito della Fisica), definendone i dati e gli obiettivi, e conseguendone il risultato. Maturando la capacita` di individuare i limiti dei modelli utilizzati sviluppando il proprio senso critico.

Svolgimento di esercizi/problemi durante le prove di verifica e di esame.

La verifica delle conoscenze e metodologie acquisite durante il corso prevede un esame scritto ed uno orale. Puo` essere esonerato dalla prima lo studente che abbia superato entrambe le prove in itinere (ovvero abbia conseguito in entrambe le prove un voto pari o superiore a 18). Durante le prove scritte gli studenti possono utilizzare la calcolatrice. Non e' consentito l'uso di libri, appunti, smartphone, tablet, etc.

• Prova scritta Richiede (in un tempo massimo di tre ore) lo svolgimento di alcuni esercizi sull'intero programma del corso. Il voto finale, espresso in trentesimi, viene valutato analiticamente sulla base delle risposte fornite dallo studente ai ciascuno dei quesiti in cui un esercizio si articola. Costituisce elemento essenziale di valutazione la chiarezza dello svolgimento (oltre, ovviamente, alla correttezza della risposta ed al rigore degli argomenti utilizzati). La prova si intende superata se lo studente consegue un punteggio non inferiore a 18/30. Identica soglia si applica anche ai punteggi delle prove in itinere.
• Prova orale Consiste in una discussione di problemi ispirati al programma del Corso e concorre, insieme all'esito della prova scritta, alla valutazione finale dell'esame. Vi si accede avendo superato una prova scritta (o le prove in itinere) .

Altre regole:

• E` concesso ad ogni studente che abbia superato entrambe le prove in itinere, differire la prova orale ad un appello successivo, purche' entro il termine dell'anno accademico in corso (ovvero entro l'ultimo appello della sessione invernale successiva a quello della prova scritta).
• In attesa di sostenere la prova orale, e`inoltre concessa la possibilita` di ripetere una prova scritta, sotto condizione che la consegna dell'elaborato invalidi l'esito della prova precedente.

Il testo principale di riferimento e': Ferrari, Luci, Mariani, Pelissetto Fisica I (Meccanica e Termodinamica) Idelson-Gnocchi

Altri testi di consultazione: S. Rosati, Fisica Generale (ed. CEA), o il testo di P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Fisica Generale, vol. 1 (ed. Edises)

Testi di esercizi: S. Rosati, R. Casali, Problemi di Fisica Generale (ed. CEA), oppure P. Mazzoldi, A. Saggion, C. Voci, Problemi di Fisica Generale, Meccanica Termodinamica (ed. CEA)

Al termine del corso lo studente avrà acquisito una conoscenza dei principali teoremi e strumenti dell'analisi matematica e dell'algebra lineare e la capacità di applicarli rigorosamente nella risoluzione di esercizi. Inoltre saprà illustrare correttamente i contenuti sopra menzionati attraverso il linguaggio rigoroso proprio della matematica.

Nozioni di base: logica e insiemi, numeri naturali, interi, razionali, assiomi dei numeri reali, il concetto di funzione, calcolo combinatorio, anello dei polinomi, numeri complessi.

Funzioni reali di variabile reale: proprietà, funzioni algebriche, funzioni esponenziali e logaritmiche, grafici logaritmici e semilogaritmici, funzioni goniometriche.

Limiti e continuità: limite di una funzione, proprietà dei limiti, continuità di una funzione in un punto e in un intervallo, teoremi sulle funzioni continue.

Calcolo differenziale: tasso medio di variazione, derivata di una funzione in un punto, retta tangente al grafico di una funzione, definizione di derivata come limite del rapporto incrementale, calcolo di derivate, uso delle derivate per il calcolo di massimi e minimi relativi, teoremi sulle funzioni derivabili, massimi e minimi assoluti, concavità e convessità, determinazione degli zeri di una funzione, metodo di bisezione e di Newton.

Approssimazione polinomiale: polinomio di Taylor, infinitesimi e infiniti.

Studio di funzioni: campo di esistenza, simmetrie, segno, limiti, derivata prima e punti stazionari, derivata seconda, grafico della funzione.

Calcolo integrale: area delimitata dal grafico di una funzione, integrale definito, primitive e integrali indefiniti, teorema fondamentale del calcolo integrale, metodi d’integrazione, integrazione delle funzioni razionali, integrali impropri, applicazioni geometriche (lunghezze, aree, volumi, baricentri).

Geometria e algebra lineare: geometria nel piano e nello spazio, prodotto scalare, ortogonalità, equazioni della retta, coniche, sistemi lineari, metodo di eliminazione di Gauss, spazi vettoriali, dipendenza lineare, generatori e sottospazi, applicazioni lineari e matrici, determinanti, autovalori e autovettori.

Equazioni differenziali: equazioni differenziali del primo ordine (lineari, di Bernoulli, a variabili separabili), problema di Cauchy, esistenza e unicità delle soluzioni, sistemi differenziali lineari del primo ordine, equazioni differenziali lineari di ordine superiore al primo.

Cenni di calcolo in più variabili: funzioni di più variabili, continuità, differenziabilità, integrali multipli, formula di Fubini, cambiamento di variabili.

Numeri, polinomi, equazioni e disequazioni, funzioni algebriche, esponenziali, logaritmiche e trigonometriche.

Gli studenti dovrebbero provare a stare al passo con le lezioni, studiando giorno per giorno.

Correzione degli esercizi assegnati nei compiti scritti e controllo della esatta enunciazione dei risultati.

Scritto ed eevntuale orale.

Le slides delle lezioni, gli esercizi svolti e le loro soluzioni saranno disponibili sul Team del corso.

Per questo corso, così come nella maggioranza dei corsi universitari, non viene adottato un libro di testo, ma ne vengono consigliati alcuni ugualmente utili nella preparazione dell’esame e di complemento alle slide del docente. I testi consigliati sono i seguenti:

·     Calcolo, di J. Stewart, Maggioli

·     Matematica per le scienze, Con fondamenti di probabilità e statistica, di M. Bramanti, F. Confortola, S. Salsa, Zanichelli

Per recuperare le nozioni necessarie al superamento del TOLC e per avere le basi per seguire con profitto il corso si consiglia il testo:

·     Matematica di base, di G. Tommei, Maggioli

Lo studente acquisirà conoscenze sugli strumenti analitici e sulle metodologie necessarie per progettare ed eseguire analisi chimico-cliniche. Inoltre, grazie all’attività dimostrativa svolta dalla docente in laboratorio, sarà in grado di applicare in modo concreto le competenze apprese alla risoluzione di problemi pratici legati alle tematiche del corso.

L’insegnamento ha come oggetto lo sviluppo e la validazione di metodi analitici applicati alla chimica clinica, con un focus su tutte le fasi della procedura, dalla fase pre-analitica all’analisi. Gli argomenti trattati saranno:

• Prelievo e conservazione dei campioni biologici;
• Workflow analitici per la diagnostica molecolare e la determinazione di:

• Proteine e peptidi

• Metaboliti polari e apolari (aminoacidi, vitamine, lipidi)

• Farmaci

• Interpretazione dei risultati in laboratori chimico-clinici:

• Validazione dei metodi

• Linee guida e valori di riferimento

• Efficienza diagnostica

• Controllo qualità

Per poter seguire il corso in maniera proficua è consigliato, ma non obbligatorio, aver conoscenza degli argomenti trattati all’interno del corso di Chimica Analitica II o Chimica Analitica Strumentale.

Lo studente affinerà la capacità di seguire, verificare ed elaborare autonomamente ragionamenti applicati all’ambito chimico-clinico. Inoltre, sarà in grado di gestire consapevolmente tutte le fasi di un workflow analitico e di adottare comportamenti adeguati sia nello svolgimento delle attività di laboratorio sia nell’interpretazione dei risultati.

Durante le lezioni lo studente sarà chiamato a discutere casi reali, così da verificare la sua capacità di elaborare un piano d’azione e di compiere scelte appropriate nelle fasi di sviluppo e validazione di un workflow analitico. Tali competenze verranno ulteriormente messe alla prova attraverso un’attività dimostrativa svolta dalla docente in laboratorio.

L’esame finale si svolge in forma orale (in media 30-40 minuti) e riguarda gli argomenti trattati durante le lezioni. La valutazione terrà conto della correttezza dei contenuti, dell’uso appropriato del lessico e della terminologia, nonché della capacità dello studente di applicare le conoscenze a casi pratici proposti dal docente.

Libri di testo consigliati:

• D’Ovidio, C., De Grazia, U., & Rossi, L. (2021). Chimica analitica clinica. Edises.
• Skoog, D. A., Holler, J. F., & Crouch, S. R. (2024). Chimica analitica strumentale (3ª ed.). Edises.

Il materiale didattico relativo agli argomenti delle lezioni è fornito agli studenti dal docente in forma di slide e documenti pdf.

Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di descrivere la composizione, la struttura e le proprietà chimiche e chimico-fisiche delle principali macromolecole di origine biologica, di illustrarne le funzioni e di distinguere le caratteristiche dei materiali polimerici derivati da materie prime di origine biologica e/o biodegradabili.

Nella prima parte del corso sono trattate le tre classi principali di biopolimeri: proteine, acidi nucleici e polisaccaridi. Vengono illustrate le metodologie chimiche e le tecniche analitiche impiegate per l’isolamento, la purificazione e la caratterizzazione strutturale del biopolimero, nonché le principali tecniche di sintesi non biologica. La capacità di auto-organizzazione delle macromolecole biologiche a formare strutture tridimensionali definite (motivi strutturali e domini funzionali delle proteine) e complessi supramolecolari (fibre, geli associativi) vengono discusse ponendo l’accento sul ruolo biologico di tali strutture, nonché sulle potenziali applicazioni dei biopolimeri come materiali funzionali e/o strutturali. La seconda parte del corso è dedicata alle bioplastiche e, partendo dai concetti di Chimica Verde e sostenibilità, ha lo scopo di approfondire i principali aspetti relativi a struttura, sintesi e proprietà di interesse applicativo di polimeri ottenibili da precursori di origine biologica e/o biodegradabili a fine vita, discutendone brevemente vantaggi e svantaggi in termini di sostenibilità economica ed ambientale. Si valutano i metodi di polimerizzazione a basso impatto ambientale, la sintesi di monomeri da fonti rinnovabili e la sintesi delle principali bioplastiche commerciali. Si valutano inoltre gli scenari di fine-vita dei materiali tradizionali e delle bioplastiche.

Sono richieste buone conoscenze della chimica delle interazioni intra- e intermolecolari, della chimica organica e della chimica macromolecolare. All'inizio del corso e, ove necessario, durante il suo svolgimento saranno comunque forniti i richiami ai concetti fondamentali di chimica macromolecolare utili alla comprensione degli argomenti trattati.

Le capacità sviluppate dagli studenti saranno valutate in base alla loro abilità di analizzare criticamente studi di ricerca relativi alla sintesi, alla caratterizzazione e alle applicazioni dei biopolimeri e delle bioplastiche, nonché di interpretare e discutere le correlazioni tra struttura, proprietà e fine vita dei materiali studiati.

L'esame consiste in una prova orale finalizzata ad accertare il raggiungimento dei risultati di apprendimento previsti dal corso. Durante il colloquio lo studente dovrà dimostrare di saper descrivere e discutere criticamente la composizione, la struttura, le proprietà e le principali applicazioni dei biopolimeri e delle bioplastiche, interpretare le correlazioni tra struttura, proprietà e fine vita dei materiali e applicare le conoscenze acquisite a differenti sistemi macromolecolari e a contesti di interesse tecnologico.

La valutazione terrà conto della correttezza e completezza delle conoscenze, della capacità di collegare i diversi argomenti del corso, dell'autonomia di giudizio nell'analisi dei temi proposti e dell'uso appropriato della terminologia scientifica. Il colloquio sarà superato qualora lo studente dimostri una preparazione adeguata sugli argomenti fondamentali del corso.

• Peptides and proteins, Editor S. Doonan, 2002, RSC;
• Nucleic Acids, Editor S. Doonan, 2004, RSC;
• Bio-Based Plastics, Editor S. KabashiI, 2014, Wiley.
• Environmental Impact of Polymers, Edited by T. Hamaide, R. Deterre, J-F. Feller, 2014 Wiley
• Handbook of sustainable polymers processing and applications, Edited by V. K. Thakur M. K. Thakur 2016 Pan Stanford Publishing Pte. Ltd.

Materiale presentato a lezione.

Al termine del corso lo studente avrà acquisito una solida conoscenza dei principi teorici e metodologici della chimica analitica quantitativa. In particolare, conoscerà i fondamenti della misura analitica, con particolare riferimento ai concetti di accuratezza, precisione, errori sistematici e casuali, trattamento statistico dei dati sperimentali, propagazione degli errori, intervalli di confidenza e limiti di rilevabilità. Acquisirà inoltre una conoscenza approfondita degli equilibri chimici in soluzione, comprendendo gli equilibri acido-base, di precipitazione, di complessazione e di ossidoriduzione, nonché i metodi quantitativi per la loro descrizione e applicazione. Lo studente conoscerà i principi, le potenzialità e i limiti dei principali metodi classici di analisi quantitativa, con particolare riguardo alle analisi gravimetriche e volumetriche, alle titolazioni acido-base, complessometriche, di precipitazione e di ossidoriduzione, nonché ai fondamenti delle tecniche elettrochimiche potenziometriche. Acquisirà inoltre le conoscenze teoriche necessarie per la preparazione e standardizzazione delle soluzioni, la scelta dell'indicatore più appropriato, l'interpretazione delle curve di titolazione e la valutazione dell'incertezza associata al risultato analitico. Dal punto di vista laboratoriale, lo studente conoscerà le principali norme di sicurezza e di buona pratica di laboratorio, le caratteristiche e il corretto impiego della vetreria e della strumentazione di base, nonché le procedure operative necessarie per eseguire analisi quantitative affidabili e interpretare criticamente i risultati sperimentali.

Introduzione alla chimica analitica Le unità di misura del sistema internazionale. Definizione di misura ed errore associato alla misura sperimentale. Errori casuali ed errori sistematici. Limite di rilevabilità di una metodologia analitica. Definizione di intervallo di confidenza. Unità di misra della concetrazione. Tecniche e strumentazioni di laboratorio per la misurazione della massa. Tecniche e strumentazioni di laboratorio per la misurazione del volume. Tecniche e strumentazioni di laboratorio per la misurazione della densità. Standard primari per la preparazione di soluzioni a titolo noto. Analisi gravimetrica Metodo per la determinazione dei solidi disciolti in un campione di acqua. Reazioni di precipitazione per l’analisi gravimetrica. Teoria della formazione dei precipitati. Dipendenza della solubilità da pH, eccesso di ioni comuni, agenti complessanti, forza ionica, temperatura. Esempi di precipitazione frazionata e calcolo delle condizioni sperimentali ottimali per la precipitazione. Analisi volumetrica Titolaizoni di recipitazione: titolazione argentometrica secondo i metodi di Mohr, Volard, Fajans. Titolazioni acido/base: acidi deboli e basi coniugate; curve di distribuzione delle specie dissociate e non per acidi e basi deboli; calcolo del pH di sistemi di acidi e basi poliprotici in soluzione acquosa per la rappresentazione delle curve di titolazione; sistemi tampone; teoria degli indicatori acido/base. Titolazioni di complessazione: leganti polidentati ed effetto della chelazione; l’acido etilendiamminotetracetico; uso delle costanti di equilibrio individuali, complessive e condizionali per il calcolo del valore di pH e di concentrazioni dei reagenti per le condizioni ottimali di una titolazione con EDTA; titolazioni complessometriche dirette di ritorno e di spostamento; determinazione della durezza di un campione di acqua. Titolazioni redox: reagenti ossidanti e riducenti per l’analisi volumetrica; permanganometria, iodimetria e iodometria. Elettrochimica Reazioni di trasferimento elettronico. Sistemi redox. Variazione di energia libera e forza elettromotrice. L’equazione di Nerst. Elettrodi indicatori ed elettrodi di riferimento. L’elettrodo di riferimento ad idrogeno. Cenni sui proncipi di funzionamento della strumentazione per misure potenziometriche. Fonti di errore nella misura potenziometrica e potenziale di giunto liquido. L’elettrodo a vetro e misura del pH di una soluzione per via potenziometrica. Metodi di taratura dell’elettrodo a vetro. Titolazioni potenziometriche. Costruzione della curva di titolazione per sistemi red/ox. L'elettro ionosolettivo a fluoruro di lantanio. Studio di sistemi red/ox in condizioni di corrente diversa da zero. Diagrammi corrente/tensione per sistemi ideali, non ideali reversibili e non reversibili. La pila Daniel. Pile a concentrazione. L’accumulatore al piombo. Attività di laboratorio Determinazione della concentrazione di una soluzione di acido cloridrico concentrato commerciale. Determinazione per via complessometrica del contenuto di ioni calcio e ioni magnesio in un campione di acqua di rubinetto. Determinazione per via iodometrica del contenuto di acqua ossigenata in un prodotto commerciale. Titolazione di una soluizone di acido perclorico effettuata in solvente non acquoso. Determinazione della composizione di una miscela di acido fosforico e fosfato monosodico mediante titolazione seguita per via potenziometrica. Determinazione per via potenziometrica del contenuto di ioni fluoruro in in campione commerciale di colluttorio.

Per una migliore fruizione delle lezioni frontali, lo studente deve essere a conoscenza delle principali proprietà chimiche degli elementi e dei composti organici ed inorganici più semplici nonché delle principali leggi che regolano gli equilibri in soluzione come, ad esempio, la legge dell’azione di massa, la costante di solubilità, l’equazione di Nerst. Lo studente deve, inoltre essere in grado di bilanciare correttamente reazioni chimiche redox e non. Si raccomanda una sufficiente abilità informatica nell’utilizzo di fogli elettronici o/e programmi di calcolo in genere.

Al termine del corso lo studente avrà sviluppato comportamenti coerenti con la pratica professionale del chimico analitico e con i principi del metodo scientifico. In particolare, sarà in grado di operare nel rispetto delle norme di sicurezza e delle buone pratiche di laboratorio, utilizzando in modo corretto e responsabile reagenti, vetreria e strumentazione analitica. Lo studente acquisirà un approccio metodico e rigoroso nell'esecuzione delle attività sperimentali, prestando attenzione alla precisione delle misure, alla qualità dei dati raccolti e alla tracciabilità delle operazioni svolte. Svilupperà inoltre autonomia nell'organizzazione del lavoro sperimentale, capacità di collaborare efficacemente con i colleghi durante le attività di laboratorio e senso di responsabilità nella gestione dei materiali e delle apparecchiature. Sarà in grado di valutare criticamente i risultati ottenuti, riconoscere possibili fonti di errore e adottare strategie adeguate per migliorare l'affidabilità delle misure. Infine, dimostrerà correttezza scientifica, integrità nella raccolta e nell'elaborazione dei dati sperimentali e attenzione agli aspetti etici e ambientali connessi all'attività di laboratorio.

La verifica delle capacità acquisite avviene attraverso prove teoriche e pratiche finalizzate ad accertare la capacità dello studente di applicare le conoscenze della chimica analitica alla risoluzione di problemi quantitativi e sperimentali. In particolare, lo studente dovrà dimostrare di saper eseguire correttamente calcoli relativi agli equilibri chimici in soluzione, interpretare dati analitici, elaborare e valutare criticamente risultati sperimentali, selezionare il metodo analitico più appropriato in funzione del problema da affrontare e stimare l'affidabilità dei risultati ottenuti. Le competenze pratiche saranno verificate durante le attività di laboratorio, valutando la capacità di utilizzare correttamente la vetreria e la strumentazione analitica, preparare e standardizzare soluzioni, eseguire titolazioni volumetriche e misure potenziometriche secondo procedure corrette, nel rispetto delle norme di sicurezza e di buona pratica di laboratorio. Saranno inoltre valutate l'autonomia operativa, la precisione nell'esecuzione delle esperienze, la capacità di organizzare il lavoro sperimentale e di interpretare criticamente i dati ottenuti. La verifica finale comprenderà anche la valutazione della capacità di esporre in modo chiaro e rigoroso i principi teorici della disciplina, utilizzando una terminologia scientifica appropriata e collegando in maniera logica gli aspetti teorici con le applicazioni sperimentali.

L’esame finale del corso è articolato in due distinte fasi: una prova orale e una prova scritta. Non sono previste prove in itinere. Entrambe le prove sono mirate a valutare in modo completo le conoscenze e le competenze acquisite dagli studenti sugli argomenti affrontati durante le lezioni frontali e le esercitazioni in laboratorio. La prova orale consisterà in un colloquio individuale con la Commisione di esame, durante il quale lo studente sarà invitato a discutere la parte teorica del programma, dimostrando non solo la conoscenza dei contenuti, ma anche la capacità di collegare tra loro i concetti in modo logico e coerente. Il superamento della prova orale è necessario per sostenere la prova scritta. La prova scritta prevede lo svolgimento di esercizi numerici, finalizzati a verificare la padronanza delle metodologie di calcolo e la capacità di applicare i principi teorici alla soluzione di problemi concreti. Durante la prova scritta lo studente potrà usufruire di testi, appunti e mappe concettuali purché rigorosamente in formato cartceo. Materiale strattamene consigliato per la prova scritta: tavola periodica e calcolatrice. Alla votazione finale concorreranno i risultati delle due prove la cui valutazione terrà conto: della solidità delle conoscenze sui temi trattati nel corso; delle competenze nell’utilizzo delle nozioni acquisite per l’analisi e la risoluzione di problemi; della chiarezza espositiva, dell’uso corretto del linguaggio scientifico e della capacità di sintetizzare efficacemente i concetti complessi; infine, verrà apprezzata la capacità di proporre esempi concreti di applicazione dei concetti teorici appresi durante il percorso formativo.

Dalla pagina Moodle del corso è possibile scaricare il materiale didattico presentato ed utilizzato durante le lezioni frontali nonché i testi degli esercizi proposti durante le esercitazioni.

Termodinamica Chimica:

• Comprendere approfonditamente i principi fondamentali e applicarli per analizzare fenomeni chimico-fisici, deducendo la direzione dei cambiamenti spontanei e le condizioni di equilibrio.
• Utilizzare i concetti della termodinamica chimica per studiare l'equilibrio di fase in sistemi mono- e multicomponente, per comprendere le proprietà delle miscele e gli equilibri chimici.
• Applicare le conoscenze termodinamiche alla comprensione dei processi industriali.

Cinetica Chimica:

• Comprendere l'evoluzione temporale dei sistemi reagenti utilizzando un approccio cinetico.
• Analizzare e formulare i meccanismi delle reazioni chimiche.

Competenze di Laboratorio:

• Sviluppare la sensibilità sperimentale necessaria per determinare con precisione le proprietà termodinamiche e chimico-fisiche in generale mediante le attività di laboratorio.

Il corso fornisce, oltre alle nozioni di base di termodinamica e di cinetica, gli strumenti per una loro corretta e rigorosa applicazione a tutte le problematiche chimiche, specificamente in ambito industriale. Gli argomenti in grassetto si riferiscono alle esperienze di laboratorio.

ARGOMENTI

Richiami di calcolo differenziale: differenziale di una funzione di una e più variabili, teorema di Schwarz, regole di reciprocità e del triplo prodotto, teorema di Eulero sulle funzioni omogenee.

TERMODINAMICA

1. Proprietà estensive ed intensive. Sistema, ambiente e universo. Sistemi chiusi e aperti, a pareti rigide e non, adiabatici e non. Sistemi isolati. Stato termodinamico. Variabili di stato indipendenti e dipendenti. Concetto di equazione di stato.
2. Stati di aggregazione e gradi di libertà. Pressione ed equilibrio meccanico. Temperatura ed equilibrio termico. Legge zero. Leggi dei gas. Scala assoluta di temperatura. Ipotesi di Avogadro ed equazione di stato (EOS) dei gas perfetti. Legge di Dalton.
3. I gas reali (I). EOS per i gas reali: Equazione del Viriale. Fattore di comprimibilità Z. Liquefazione. Effetti repulsivi e attrattivi: EOS dei gas a sfere rigide e di Van der Waals. Criterio di stabilità dei fluidi. Regola della leva. Proprietà critiche e ridotte. Principio degli stati corrispondenti. Grafici generalizzati di Z. Altre EOS cubiche.
4. Energia, lavoro e calore. Trasformazioni reversibili e irreversibili. Funzioni di stato e di linea. Primo principio. Energia interna. Lavoro di espansione. Lavoro massimo. Entalpia. Capacità termica a V e a p costante. Pressione interna e coefficiente di Joules-Thompson isotermo. Relazione generale tra Cp e Cv. Relazione di Mayer. Equazione di Poisson delle adiabatiche. Teorema dell’equipartizione dell’energia (stima dei Cv).
5. Termochimica. Stato standard ed entalpie standard di transizione e di reazione. Entalpie standard di formazione. Legge di Hess. Legge di Kirchoff.
6. Spontaneità e reversibilità. Macchine termiche. Rendimento. Secondo principio: enunciati di Clausius, di Kelvin Planck e loro equivalenza. Macchina di Carnot. Teorema di Carnot. Entropia. Disuguaglianza di Clausius.
7. Terza legge e zero dell’entropia.
8. Relazione fondamentale della termodinamica. Funzioni ausiliarie A e G. Relazioni di Maxwell. Equazioni termodinamiche di stato.
9. Effetto Joules-Thompson e coefficiente di Joules-Thompson.
10. Dipendenza di G da p e T. Equazione di Gibbs-Helmoltz. Energia libera in sistemi aperti. Potenziale chimico. Equilibri di fase in sistemi monocomponente. Equazioni di Clapeyron e di Clausius-Clapeyron. Regola delle fasi in sistemi monocomponente. Transizioni di fase: classificazione. Equazione empirica di Antoine.
11. I gas reali (II). Fugacità e coefficiente di fugacità. Dipendenza della fugacità da p. Grafici generalizzati dei coefficienti di fugacità. Fugacità di un liquido. Fattore di Poynting.
12. Sistemi a più componenti. Miscele di gas ideali e reali. Fugacità in miscela. Approssimazione di Lewis-Randall. Proprietà molari parziali. Equazione di Gibbs-Duhem. Sistemi binari: proprietà di mescolamento e proprietà in eccesso. Metodo delle intercette. Altri significati del potenziale chimico. Condizioni per l’equilibrio di fase in sistemi a più componenti e regola delle fasi di Gibbs. Miscele liquide ideali e legge di Raoult. Stati di riferimento. Soluzioni ideali: solubilità di solidi e di gas, proprietà colligative. Miscele liquide reali. Legge di Henry. Deviazioni dalle leggi di Raoult e di Henry. Coefficienti di attività. Coefficienti di ripartizione. Determinazione dei coefficienti di attività. Teorie delle miscele liquide: Van Laar, Scatchard-Hildebrandt.
13. Equilibrio liquido-vapore: diagrammi di stato isotermi e isobari. Diagrammi di fase y vs. x. Equazione e curva della volatilità relativa. Azeotropismo. Distillazione. Equilibrio liquido-liquido. Lacune di miscibilità. Temperatura critica superiore e inferiore. Equilibrio liquido-liquido-vapore. Azeotropi eterogenei. Estrazione con solventi.
14. Equilibrio solido-liquido. Temperatura e composizione eutettica. Soluzioni solide. Trasformazioni peritettiche.
15. Equilibrio chimico. Energia libera ed energia libera standard di reazione. Grado di avanzamento di una reazione. Quoziente di reazione e costante di equilibrio. Equazione di van’t Hoff. Effetto della pressione. Reazioni accoppiate. Diagramma di Ellingham.

CINETICA CHIMICA

1. Velocità di comparsa, scomparsa e di reazione. Legge cinetica empirica. Costante cinetica e ordini di reazioni parziali e totali. Metodi differenziale e integrale. Tempi di dimezzamento. Metodo dell’isolamento.
2. Tecniche per lo studio di reazioni veloci. Reazioni di equilibrio e tempi di rilassamento.
3. Teoria delle collisioni: frequenza degli urti, frazione di urti efficaci. Equazione di Arrhenius. Meccanismi di reazione: reazioni elementari, molecolarità, ordine di reazione.
4. Reazioni complesse. Intermedio di reazione. Reazioni consecutive. Stato stazionario. Reazioni a catena radicalica. Cenni alle reazioni esplosive. Cenni di catalisi omogenea ed eterogenea. Catalisi enzimatica e meccanismo di Michaelis-Menten.

LABORATORIO

1. Termometria. Scale di temperatura e termometri.
2. Calorimetria. Calorimetri adiabatici, isotermi e isoperibolici. Bomba di Berthelot-Mahler. Legge di Newton. Deconvoluzione delle curve calorimetriche. Tecniche a scansione di temperatura: analisi termica, DTA, DSC. Determinazione calorimetrica del calore di combustione del saccarosio.
3. Determinazione delle entalpie di vaporizzazione con il metodo di Ramsay-Young. Studio dell'equilibrio liquido-vapore e determinazione dell'entalpia di vaporizzazione del n-esano.
4. Equazione di Fenske. Determinazione del numero di piatti teorici di una colonna di rettifica.
5. Misure di densità: picnometri, bilancia idrostatica, densimetri a vibrazione. Determinazione del volume molare in eccesso di una miscela liquida binaria.
6. Tensione superficiale e interfacciale. Equazione di Eötvös. Tensiometro ad anello di Du Nöuy. Gocce, bolle e cavità: pressione di Laplace. Equazione di Kelvin. Bagnabilità e angolo di contatto: equazione di Young-Dupré. Menischi e capillarità. Tensioattivi e detergenti. Micelle. Determinazione della cmc di un tensioattivo da misure di tensione superficiale.
7. Viscosità dinamica. Modello laminare. Fluidi newtoniani e non. Legge di Poiseuille. Viscosimetri di Ostvald e Ubbelohde. Viscosità relativa, specifica, ridotta e intrinseca. Determinazione del peso molecolare medio di un polimero da misure di viscosità.
8. Indice di rifrazione. Rifrattometri di Pulfrich e di Abbe. Determinazione della composizione di una miscela binaria da misure di indice di rifrazione.
9. Polarizzazione della luce. Birifrangenza. Prisma di Nicol. Potere ottico rotatorio e legge di Biot-Savart. Polarimetri. Studio cinetico e termodinamico della reazione di mutarotazione del glucosio per via polarimetrica.
10. Studio dell'equilibrio solido-liquido di polimeri e leghe metalliche mediante DSC.
11. Trattamento dei dati sperimentali. Errori sistematici e casuali. Accuratezza e precisione. Valor medio, errore e scarto. Elementi di calcolo delle probabilità. Probabilità a priori e frequenza. Teorema del limite centrale. Distribuzioni binomiale e di Gauss. Distribuzione normale dell’errore. Varianza e deviazione standard. Stima della varianza. Errore massimo. Propagazione dell’errore. Metodi di fitting: minimi quadrati lineari.
12. Norme e indicazioni di buona pratica per lo svolgimento in sicurezza delle attività di laboratorio.

• Conoscenze matematiche di base: uso di funzioni logaritmiche; nozioni di calcolo differenziale: derivate e differenziali di funzioni a una e a più variabili, integrali di funzioni semplici, equazioni differenziali lineari del primo ordine e a variabili separabili; rappresentazione grafica di semplici funzioni analitiche.
• Conoscenze di base di chimica generale e stechiometria.
• Il superamento degli esami di matematica e di chimica generale è obbligatorio al fine di poter sostenere l'esame di Chimica Fisica Industriale e laboratorio.

I comportamenti che lo studente acquisirà con la frequenza del corso, delle esercitazioni di laboratorio e con lo studio della materia riguardano

Acquisizione di senso critico nei confronti dei dati numerici:

• Capacità di interpretare, analizzare e valutare correttamente i risultati numerici, sia nelle esercitazioni teoriche che nelle attività di laboratorio.

Gestione sicura e corretta delle sostanze chimiche e delle strumentazioni:

• Applicazione di comportamenti responsabili nella manipolazione delle sostanze chimiche e nell'uso di strumentazioni e attrezzature di laboratorio.

Conformità alle procedure scientifiche:

• Capacità di seguire rigorosamente le procedure operative e di sicurezza durante le attività pratiche, garantendo la precisione e la ripetibilità dei risultati.

Capacità di problem-solving:

• Abilità di affrontare e risolvere problemi scientifici e pratici, adattando le conoscenze teoriche a situazioni nuove o complesse.

Collaborazione in team:

• Capacità di lavorare efficacemente in gruppo, condividendo idee e risultati, e contribuendo al successo collettivo delle attività di laboratorio.

Autonomia nell'apprendimento e nelle decisioni:

• Capacità di prendere decisioni autonome in contesti pratici, combinando il giudizio critico con l'applicazione delle conoscenze acquisite.

La verifica delle capacità acquisite avverrà mediante:

Esercitazioni Numeriche Periodiche:

• Verifica delle capacità attraverso esercitazioni numeriche periodiche. La partecipazione è facoltativa, ma queste esercitazioni, che hanno carattere formativo, aiutano lo studente a sviluppare autonomia nella risoluzione di problemi.

Report sulle Attività di Laboratorio:

• Gli studenti presenteranno report dettagliati delle attività di laboratorio, dimostrando la capacità di raccogliere, analizzare e comunicare i risultati ottenuti.

Prove in Itinere:

• Prove in itinere finalizzate ad accertare la comprensione degli argomenti del corso in un'ottica di capacità acquisite nella risoluzione dei problemi. Se superate, possono sostituire la prova scritta finale.

Esami Scritto e Orale:

• L’esame finale, sia scritto (quando non sostituito dalle prove in itinere) che orale, è finalizzato principalmente alla verifica delle capacità dello studente di applicare le conoscenze apprese.

• L'esame è composto da una prova scritta ed una prova orale.
• La prova scritta consiste nella risoluzione di 3-4 esercizi o problemi. Durante la prova, che si svolge in un'aula normale, lo studente può far uso esclusivamente della propria calcolatrice tascabile, ha a disposizione circa 4 ore e non è consentita la consultazione di libri o appunti di lezioni. Una volta superata la prova, essa rimane valida per la sessione in cui è stata sostenuta e per la successiva.
• La prova scritta si considera superata se l'impostazione dei problemi proposti è corretta, anche in presenza di risultati numerici non corretti, purché non in evidente contrasto con la teoria. La valutazione piena si intende conseguito quando anche i risultati numerici forniti risultano corretti. Alla prova scritta non è attribuito un punteggio numerico, ma il suo superamento va inteso come requisito per l'ammissione alla prova orale. Una valutazione da più che sufficiente a ottima della prova scritta dà diritto ad un massimo di tre punti da sommare alla valutazione della prova orale espressa in trentesimi.
• La prova orale consiste in un colloquio tra il candidato e il docente, alla presenza della commissione. Durante la prova orale potrà essere richiesto al candidato di risolvere anche problemi o esercizi scritti nel caso in cui la prova scritta sia ai limiti della sufficienza. Allo studente sarà richiesto di rispondere a domande su qualunque argomento del programma del corso, incluse le esercitazioni pratiche di laboratorio. La prova orale si considera superata se il candidato mostra di sapersi orientare almeno sugli argomenti di base del corso usando una terminologia appropriata. La prova è superata con il punteggio massimo se il candidato mostra padronanza degli argomenti del corso ed è in grado di collegarli con prontezza. La lode è attribuita quando il candidato mostra piena padronanza, scioltezza e senso critico nel collegare i diversi argomenti.
• La prova orale non è superata se il candidato mostra di non essere in grado di esprimersi in modo chiaro e di usare la terminologia corretta, se non risponde correttamente almeno alle domande concernenti gli argomenti più basilari del corso, oppure se si mostra ripetutamente non in grado di mettere in relazione parti del programma e nozioni che deve usare in modo congiunto per rispondere in modo corretto ad una domanda.
• Durante l’anno saranno svolte alcune prove “in itinere” e lo studente che ottenga una valutazione sufficiente in ciascuna prova sarà esentato dallo svolgere la prova scritta e ammesso direttamente a sostenere la prova orale dell'esame. Nella valutazione delle prove "in itinere" si adottano gli stessi criteri adottati per la valutazione della prova scritta.

Testi suggeriti

• P.W. Atkins, J. de Paula, J. Keeler Physical Chemistry, 11 ed., Oxford Univ. Press, 2017; Chimica Fisica, 6 ed., Zanichelli, 2020
• S.I. Sandler, Chemical and Engineering Thermodynamics, 4 ed., J. Wiley & Sons, 2006
• D.A. McQuarrie, J.D. Simon, Chimica Fisica, un approccio molecolare, Zanichelli, 2004

Ulteriori testi

• J.M. Smith, H.C. Van Ness, M.M. Abbott, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 7 ed. , McGraw-Hill IE, 2005
• I.M. Klotz, R.M. Rosenberg, Chemical Thermodynamics, 5 ed., J. Wiley & Sons, 1994

Materiale didattico disponibile

• Dispensa del corso distribuita progressivamente durante lo svolgimento delle lezioni.
• Dispensa di Laboratorio di Chimica Fisica Industriale.
• Descrizione delle esercitazioni di laboratorio.
• Video delle esperienze di laboratorio, disponibili sulla pagina Teams del corso, utilizzabili per la preparazione delle esercitazioni e per il ripasso in vista dell'esame orale.
• Esercizi risolti di precedenti sessioni d'esame.
• Schemi riepilogativi dei principali argomenti del corso.

Il Corso di Chimica Organica II e laboratorio completerà la formazione di base degli studenti sulla teoria e la pratica della Chimica Organica. Lo studente avrà acquisito conoscenze

• della teoria degli orbitali molecolari per la descrizione delle proprietà e reattività dei composti organici;
• del fenomeno dell’aromaticità e delle proprietà e della reattività fondamentali dei composti aromatici condensati ed eteroaromatici;
• delle interazioni tra gruppi funzionali e in particolare di come la coniugazione tra gruppi diversi modifichi le reattività dei composti;
• di quali sono alcuni dei principali metodi per il controllo delle reazioni di condensazione tra composti carbonilici e loro analoghi e derivati, e di altre reazioni correlate;
• degli elementi base delle spettroscopie UV-vis, 1H-NMR e IR per l’identificazione, il riconoscimento e la quantificazione dei composti organici;
• di alcune tecniche di laboratorio per la realizzazione di reazioni organiche, incluse semplici manipolazioni in atmosfera inerte (tecniche Schlenck).

Teoria qualitativa degli orbitali molecolari (MO). Delocalizzazione elettronica in anione e catione allilici, dieni e polieni coniugati (spettroscopia UV-vis). Aromaticità sulla base dei MO: benzene, composti eteroaromatici, sistemi aromatici condensati. Descrizione dei MO su alcheni sostituiti, legami C-eteroatomo, C=O. Reazioni ioniche e loro descrizione secondo la teoria qualitativa MO.

Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica (SEAr) su naftalene, antracene e fenantrene. Effetti di orientazione (regio selettività). Effetti di attivazione/disattivazione dei sostituenti. Sintesi di composti aromatici policiclici.

Sistemi coniugati, loro descrizione secondo la teoria MO e reattività: dieni, catione/anione/radicale allilico/benzilico, alogenuri vinilici/arilici, vinileteri.

Formazione e reazioni di enoli ed enolati e di loro equivalenti. Enolati preformati e loro equivalenti stabili: enolati di litio, sililenoleteri, enammine. Reazioni in alfa a gruppi carbonilici (o equivalenti). Alfa-alogenazione e alchilazione. Condensazioni aldoliche dirette. Equivalenti degli enoli specifici per aldeidi, chetoni, acidi carbossilici. Reazioni aldoliche intramolecolari e ciclizzazioni. Sintesi malonica e acetacetica. La reazione di Mannich. La reazione di Wittig. Condensazione di Claisen e altre reazioni di acilazione.

Composti carbonilici alfa,beta insaturi. Addizioni coniugate di nucleofili vari, inclusi reagenti organometallici ed enolati. Nitroalcani e reazione di Henry.

Composti eteroaromatici. Struttura e proprietà di pirrolo, furano, tiofene, piridina, chinolina. Reazione di sostituzione elettrofila aromatica (SEAr) e sostituzione nucleofila aromatica (SNAr). Sintesi di composti eteroaromatici.

Principi di spettroscopia UV-vis, IR e NMR. Correlazioni tra struttura e spettri e metodi per la previsione e l’interpretazione spettrale. Utilizzo di dati UV-vis, IR e 1H-NMR per la caratterizzazione e l’identificazione di semplici composti organici. Preparazione del campione per le spettroscopie UV-vis, IR e NMR.

Norme di comportamento nel laboratorio chimico. Frasi di rischio e sicurezza, simboli di rischio, schede di sicurezza dei composti chimici. Tecnica di laboratorio per reazioni in atmosfera inerte.

Conoscenza di: struttura e della reattività organica di base; stereochimica di base; principali gruppi funzionali; delocalizzazione elettronica; reattivi elettrofili e nucleofili; basicità e acidità e concetto di pKa; semplici meccanismi di reazione; comportamento di base nel laboratorio chimico; norme di sicurezza; uso di dispositivi di protezione individuale; uso corretto della vetreria di base; semplici operazioni di laboratorio (es. pesata, filtrazione, raccolta dei prodotti, smistamento di liquidi non miscibili, essiccamento di soluzioni, separazione tramite TLC); trattamento dei dati di reazione (calcolo della resa, stima della purezza dei prodotti)

• Autonomia di giudizio: gli studenti sono incoraggiati a valutare criticamente reattività, meccanismi e strategie sintetiche, sviluppando la capacità di prendere decisioni motivate nell’analisi di problemi complessi di chimica organica.
• Capacità di lavorare in gruppo: Durante le esercitazioni in aula e le esperienze di laboratorio viene stimolata la cooperazione, il confronto e la suddivisione efficace dei compiti.
• Condotta nel contesto di laboratorio: lo studente acquisirà una condotta responsabile nel laboratorio di sintesi organica, incluse le pratiche riguardanti l’utilizzo dei dispostivi di protezione individuali (DPI), di assemblaggio e pulizia della vetreria, della manipolazione di prodotti chimici e del loro corretto smaltimento.

Durante le lezioni teoriche e le esercitazioni in aula, lo studente viene continuamente stimolato a proporre le soluzioni più idonee ai problemi proposti.

Durante le esercitazioni in aula e in laboratorio, allo studente viene richiesto di interpretare i principali dati spettroscopici di prodotti noti e/o preparati in laboratorio.

Durante le esercitazioni in laboratorio, il docente e gli assistenti di laboratorio verificano le capacità dello studente di preparare l'apparecchiatura richiesta, condurre la reazione e prendere nota dei relativi dati. Gli studenti dovranno tenere un quaderno di laboratorio, che verrà visionato in tempo reale.

L’esame consiste in un compito scritto della durata di 3 ore, che tipicamente contiene 7 esercizi, e una prova orale. Un esercizio è maggiormente legato al laboratorio e in genere richiede il riconoscimento di una o più sostanze organiche a partire da dati spettroscopici e/o nell’assegnazione delle transizioni visibili negli spettri a gruppi funzionali e altre strutture organiche. Gli altri 6 esercizi richiedono la proposta o di strategie di sintesi di composti organici o di plausibili meccanismi per spiegare trasformazioni date. Gli esercizi hanno uguale peso e la risoluzione corretta di 3 esercizi è ritenuta sufficiente, a condizione che la prova di laboratorio non sia nulla. All’orale partecipano i docenti del corso, a volte coadiuvati da colleghi e cultori della materia. Per il voto finale vengono altresì valutati il comportamento dello studente durante le esperienze di laboratorio e la compilazione del relativo quaderno.

Jonathan Clayden, Nick Greeves, Stuart Warren Chimica Organica ISBN: 8829932337 Piccin

Ian Fleming Molecular Orbitals and Organic Chemical Reactions, Student Edition ISBN: 9780470746 Wiley

Marc Loudon Chimica Organica ISBN: 9788879595520 EdiSES

Diapositive proiettate a lezione distribuite tramite la piattaforma di e-learning

Dispense di Laboratorio distribuite tramite la piattaforma di e-learning

Esempi di esercizi di assegnazione strutturale e compiti svolti degli anni precedenti, distribuiti tramite la piattaforma di e-learning

Al termine del corso:

• lo studente avrà acquisito conoscenze circa i principali ruoli svolti dagli elementi metallici nei sistemi biologici.
• lo studente avrà acquisito conoscenze di base inerenti le problematiche collegate alla diffusione nell'ambiente di composti metallici.

Biomolecole. Esperimento di Miller e atmosfera primordiale. Gli ioni metallici nei sistemi viventi: acidità, proprietà chimiche e criteri di selezione naturale.

Richiamo a: proprietà periodiche degli elementi dei blocchi s e p; caratteristiche generali degli elementi dei gruppi 1 e 2; proprietà degli elementi di transizione, teoria del campo cristallino e dell’orbitale molecolare.

Trasporto di membrana: proteine di membrana, ionofori, canali ionici. Pompa sodio-potassio. Sistemi modello: complessi di ioni sodio e potassio con eteri corona. Biomineralizzazione: ruolo strutturale del calcio e del silicio.

Proprietà del ferro e del rame. Incorporazione nel corso dell’evoluzione dei sistemi biologici. Azione del ferro: ruolo strutturale; trasporto di O2; trasferimento elettronico. Trasporto e immagazzinamento del ferro nei sistemi biologici. Transferrina e ferritina. Ceruloplasmina. Azione del rame: trasporto di O2; trasferimento elettronico. Porfirina e gruppo eme, relazione tra chimica di coordinazione ed effetto cooperativo. Legame Fe-O2 e interpretazione secondo le teorie VB e MO. Reazioni di ossidazione del gruppo eme. Intossicazione da monossido di carbonio. Respirazione cellulare e fotosintesi clorofilliana. Proprietà strutturali ed elettroniche dei complessi a base di ferro e rame coinvolti nei processi a trasferimento elettronico. Citocromo-c ossidasi. Fotosintesi: struttura della clorofilla e fotosistemi; il centro di formazione di O2 e il ruolo del manganese. Fotosintesi artificiale: implicazioni e complessi modello. Reazioni naturali e industriali di fissazione del diazoto.

Il ciclo dell'azoto. Struttura e meccanismo di azione dell’enzima nitrogenasi. Complessi modello.

Le proprietà uniche del cobalto nei sistemi biologici. Struttura del coenzima B12. Reazioni catalizzate da cobalto-complessi (esempi). Il ruolo del coenzima B12 nella intossicazione da cianuro, arsenico e mercurio. Zinco, selenio e cromo nei sistemi biologici.

Effetti tossici degli elementi metallici. Effetti relativistici e mercurio. Proprietà, utilizzi, storia e problematiche associate alla diffusione nell’ambiente di mercurio, cadmio, piombo, tallio, cromo e uranio (cenni). Andamenti periodici associati.

Rimozione di carica batterica e inquinanti dall’acqua destinata al consumo urbano. Fosfati e nitrosammine. Proprietà e chimica dei comuni disinfettanti inorganici (acido ipocloroso, clorammine, diossido di cloro, ozono). Funzionamento di un tipico impianto di potabilizzazione.

Composti metallici in medicina. Aspetti generali. Agenti a rilascio controllato di monossido di carbonio. Il cisplatino e altri antitumorali a base di platino di successiva generazione. Complessi antitumorali a base di titanio, rutenio e ferro. Relazione struttura-attività in complessi organometallici di rutenio. Complessi foto-attivabili. Uso di complessi di tecnezio per scopi diagnostici.

Ai fini della comprensione degli argomenti trattati nel corso, è necessario aver superato con profitto gli esami di “Chimica Generale” e “Chimica Inorganica I”.

Lo studente potrà acquisire competenze e consapevolezza riguardo a:

• problematiche legate all’inquinamento ambientale causato da composti metallici;

• questioni energetiche;

• aspetti relativi al ruolo svolto dalla ricerca scientifica di base.

=

L’esame consiste in una prova orale, ovvero un colloquio tra il candidato e il docente su tutti gli argomenti trattati durante il corso. La prova orale si considera superata qualora lo studente dimostri una padronanza sufficiente degli argomenti oggetto del colloquio, con particolare attenzione alla comprensione dei vari concetti.

Buoni appunti presi a lezione. Inoltre, come integrazione possono essere consultate le pubblicazioni disponibili su E-learning e i seguenti testi:

• W. Kaim, B, Schwederski, A. Klein, "Bioinorganic Chemistry: Inorganic Elements In The Chemistry Of Life", Wiley II Ed.
• C. Baird, M. Cann, "Chimica Ambientale", Ed. Zanichelli
• J. E. Huheey, E. A. Keiter, R. L. Keiter, "Chimica Inorganica", Piccin Ed.

Dopo aver seguito il corso e studiato il programma relativo, lo studente avrà acquisito una buona conoscenza delle principali classi di composti inorganici di elementi di transizione d, con particolare riferimento ad aspetti preparativi, strutturali e di reattività. Inoltre, lo studente avrà acquistito familiarità con le reazioni redox e gli aspetti chimici alla base dei fenomeni di corrosione e dei processi metallurgici.

Approfondimento della chimica inorganica/di coordinazione dei metalli di transizione d, con particolare riferimento alla natura e proprietà dei leganti/anioni più comuni. Per ciascuna classe di composti, saranno presentati:

1) distribuzione nella tavola periodica, in particolare nel blocco d

2) considerazioni sulla natura del legame e sulla struttura; e conseguenti proprietà chimico-fisiche

3) principali reazioni di sintesi/formazione e reattività (acido/base, redox)

4) esempi applicativi, in particolare riguardanti le tematiche della corrosione e metallurgia

Gli aspetti 1-3 ed il loro andamento in funzione del centro metallico scelto (lungo il gruppo, lungo il periodo e rispetto allo stato di ossidazione) sarà presentato/discusso con riferimento alle proprietà dei leganti (dimensioni atomiche, elettronegatività, proprietà elettroniche) e dati termodinamici (energia di legame, costanti di equilibrio, potenziali di riduzione).

• Ioni metallici in soluzione acquosa: aquoioni, idrossocomplessi e ossocomplessi. Equilibri acido/base, di consensazione e redox.
• Ossidi metallici. Aspetti strutturali e relazione con lo stato di ossidazione. Sintesi/formazione, caratteristiche di solubilità, reattività acido/base.
• Cloruri metallici. Aspetti strutturali e relazione con lo stato di ossidazione del centro metallico. Acidità secondo Lewis. Reattività nei confronti dell’idrolisi. Clorocomplessi [MClx]n-.
• Fluoruri, bromuri e ioduri metallici. Considerazioni su elettronegatività, energie di legame e potere ossidante dell’alogeno. Considerazioni sul massimo stato di ossidazione raggiungibile dai metalli di transizione e sul carattere ionico/covalente del legame. Strutture e formazione/reattività: confronto con cloruri.
• Solfati, nitrati (ed altri ossoanioni) dei metalli. Capacità coordinante e confronto tra le strutture allo stato solido e in soluzione. Composti anidri e idrati, e confronto con cloruri (alogenuri). Metodi di sintesi generali, aspetti redox e relazione con stato di ossidazione.
• Cianuri metallici e cianocomplessi. Ione CN-: caratteristiche generali e proprietà come legante, confronto con altri leganti e nei confronti di vari centri metallici. Conseguenze sulla stabilità e le proprietà redox dei composti metallici.
• Amminocomplessi [M(NH3)x]n+. NH3: caratteristiche generali e reattività acido/base, redox e di sostituzione. Confronto con H2O e acquocomplessi.
• Solfuri (e disolfuri) metallici. Confronto zolfo/ossigeno: elettronegatività, acidità H2O/H2S, principio hard/soft e confronto solfuro/ossido per la stabilizzazione alti stati di ossidazione. Conseguenze su aspetti strutturali, natura del legame, reattività/solubilità in acqua.
• L’ossidazione dei metalli: aspetti cinetici e termodinamici. Metalli nobili e non. O2 e H+ come agenti ossidanti: reazioni redox in soluzione acquosa. Acidi minerali più comuni, acqua regia e reattività con i metalli di transizione.
• La chimica della corrosione (introduzione). Aspetti generali (cinetici e termodinamici), diagrammi di Pourbaix. La corrosione del Ferro. La corrosione galvanica. Metodi utilizzati per rallentare o impedire la corrosione.
• Aspetti chimici della metallurgia. Dal minerale al metallo: principi generali di reattività sfruttati per la separazione, la riduzione (ossidazione) e la purificazione dei metalli di transizione d (richiamo agli aspetti precedentemente discussi). Produzione industriale di V, Zn, Cu, Au e metalli del gruppo del platino (Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt).

Propedeuticità : Esame di “Chimica Generale” I° anno

Inoltre, per una migliore comprensione degli argomenti trattati, è opportuno avere seguito il corso di "Chimica Inorganica" (II° anno, cdl in Chimica; I° anno, cdl in CIA).

Lo studente potrà acquisire e/o sviluppare sensibilità riguardo ai numerosi e svariati ambiti in cui trovano applicazione i composti di metalli di transizione nella nostra società e le relative problematiche.

Esame finale (orale), che prevede il ragionamento sulla base delle conoscenze fornite

L'esame consiste in un colloquio tra il candidato e il docente circa gli argomenti trattati durante il corso. La prova orale è superata qualora lo studente dimostri una sufficiente comprensione e capacità di ragionamento circa gli argomenti oggetto del colloquio, particolarmente riguardo agli aspetti chimici fondamentali.

L’esame sarà svolto, in date stabilite, in presenza (aula del Dipartimento di Chimica), oppure in modalità online sulla piattaforma Microsoft Teams.

Appunti presi a lezione, materiale incluso nelle slides delle lezioni e materiale supplementare disponibile sulla piattaforma Moodle / Elearning.

Come riferimento generale per la chimica degli elementi di transizione può essere consultato il seguente testo:

Chemistry of the Elements, N.N. Greenwood, A. Earnshaw, 2nd Ed. 1997, cap. 19-29

Al termine del corso, lo studente sarà in grado di valutare criticamente le possibili problematiche e di evidenziare i principali criteri e metodologie da adottare quando si affronta la conservazione di un'opera d'arte o di altro tipo di patrimonio culturale. Avrà una solida conoscenza delle caratteristiche chimiche e strutturali delle tre classi di materiali trattati in questo modulo A, ovvero: materiali lapidei, vetri e leghe metalliche. Acquisirà una buona comprensione dei processi chimici e chimico-fisica conseguenti alla loro interazione con l'ambiente, con particolare attenzione al ruolo dell’inquinamento ambientale e della struttura porosa del materiale come fattori di alterazione e degrado. Conoscerà i criteri generali per un approccio scientifico alle problematiche di conservazione, basati su moderne tecniche analitiche nella diagnostica dello stato di conservazione del manufatto e nelle indagini archeometriche. Sarà infine in grado di discutere i diversi stadi di un intervento conservativo, comprendente anche la scelta dei prodotti da impiegare e delle metodologie di applicazione e di valutazione degli effetti dei trattamenti.

Il corso (modulo A, 3 CFU, 1° semestre) è focalizzato sulle problematiche riguardanti i materiali inorganici come costituenti di manufatti di interesse storico-artistico. Vengono tuttavia trattati anche i prodotti per i trattamenti conservativi, tra i quali quelli di natura organica e macromolecolare.

Dopo una parte introduttiva storico-metodologica sulla treoria e pratica dell'intervento conservativo vengono successivamente trattate tre tipologie di materiali: lapidei, vetri, metalli e leghe metalliche.

Per ogni tipologia vengono presentate le caratteristiche morfologiche e strutturali, l'evoluzione della tecnologia produttiva, le cause e meccanismi di alterazione e degrado con riferimento ai fattori naturali e ambientali, al ruolo del trasporto dei fluidi in matrici porose, bagnabilita', tensione superficiale e capillarita'; cenni alle principali tecniche di caratterizzazione e di diagnosi del degrado, alle tecniche e prodotti per la pulitura, il consolidamento e la protezione, sia tradizionali che moderni, con particolare riferimento ai materiali di sintesi (polimeri sintetici e loro precursori) per il consolidamento e la protezione di manufatti.

Corso opzionale per studenti di Chimica e di CIA. In base al regolamento didattico il corso può essere inserito nel piano di studi già al primo anno. Tuttavia, poichè la chimica dei beni culturali è la chimica dei materiali, è fortemente consigliata la frequenza al 2° o anche al 3° anno di corso, in considerazione della propedeuticità (non vincolanti ma sostanziali) delle conoscenze di base di Chimica Inorganica, Chimica Organica e Chimica Fisica.

Lo studente dovrà adottare un approccio critico nell’analisi dei fenomeni di degrado e nel valutare le soluzioni proposte per il restauro e la conservazione dei beni culturali.

Discussione sui criteri generali da seguire per impostare un progetto di intervento conservativo. Eventuale discussione di un caso studio di restauro o conservazione, valutando la capacità di applicare conoscenze teoriche a situazioni reali.

Il corso ha contenuti complementari rispetto al modulo B (3 CFU, 2° secondo semestre) tenuto dalla Prof. Lucejko. Per tale motivo, a coloro che intendono seguire anche il modulo B si offre la possibilita', da concordare con entrambi i docenti, di sostenere un unico esame congiunto con le stesse modalità valide anche per l'esame de sostenere per il solo modulo A, che sono le seguenti:

• esame orale di tipo convenzionale (e' possibile focalizzare l'esame su un argomento a scelta dello studente, senza che questo limiti le domande che potranno spaziare sull'intero programma)
• presentazione con supporto elettronico (Power Point o analogo) di un argomento oggetto di approfondimento da parte dello studente (caso di studio) , concordato con il docente

Sono disponibili, per gli studenti iscritti, i pdf delle presentazioni PowerPoint impiegate per le lezioni (alcune di esse in fase di aggiornamento), reperibili nella cartella "Documenti" della pagina TEAMS del corso

Un testo che contiene tutti gli argomenti trattati nel corso (seppure non del tutto coincidente nei contenuti) è:

1) L. Campanella, A. Casoli, M.P. Colombini et al., “Chimica per l’Arte”, Zanichelli, Bologna,

2007.

I contenuti del corso sono stati tratti più specificamente dai seguenti testi:

2) G. Amoroso, M. Camaiti, "Scienza dei Materiali e Restauro", Alinea, Firenze, 1997.

3) L. Lazzarini, M. Laurenzi Tabasso, "Il Restauro della Pietra", CEDAM, Padova, 1986.

4) R. Newton e S. Davison (ed.), "Conservation of Glass", ButterworthHeinemann, London, 1989.

5) M. Leoni, "Elementi di metallurgia applicata al restauro delle opere d'arte", Opus Libri, Firenze, 1984.

Ulteriori testi di consultazione sono:

6) P. Pedeferri, “Corrosione e protezione dei materiali metallici”

7) C.V. Horie, "Materials for Conservation", ButterworthHeinemann, Oxford, 1987.

Conoscenze Acquisite

Al termine del corso, gli studenti avranno acquisito le seguenti conoscenze:

• Metodi Analitici: Comprensione dei metodi analitici utilizzati per caratterizzare i materiali originali di un’opera d’arte e quelli aggiunti durante il restauro.
• Tecniche Strumentali: Conoscenza delle tecniche strumentali fondamentali per l’analisi chimica, inclusa la capacità di identificare e caratterizzare i materiali attraverso l’uso di strumenti specifici.
• Processi di Degrado: Capacità di studiare e comprendere i processi di degrado dei materiali artistici, tenendo conto dell’invecchiamento naturale e dell’impatto dell’inquinamento ambientale.

Gli studenti, al termine del corso, saranno in grado di:

• Redigere e discutere un piano diagnostico per la caratterizzazione dei materiali di diverse tipologie di opere d’arte, come superfici pittoriche, oggetti lignei, e reperti archeologici.
• Applicare le conoscenze acquisite per affrontare problematiche reali nel campo del restauro e della conservazione, contribuendo alla preservazione del patrimonio culturale.

1. Conservazione Preventiva dei Beni Culturali e Caratterizzazione Chimica dei Materiali

• Concetto di Conservazione Preventiva: Panoramica delle strategie e pratiche per proteggere i beni culturali dal deterioramento.
• Caratterizzazione Chimica: Metodi per analizzare i materiali di un’opera d’arte al fine di definire un corretto approccio di restauro.

2. Impatto Ambientale sui Beni Conservati in Esterno:

• Formazione di Croste Nere e Film di Oossalato: Origine, cause e caratterizzazione di questi fenomeni derivanti dall’esposizione ambientale.

3. Impatto Ambientale sugli Oggetti Museali:

• Ruolo delle Teche Microclimatiche: Esame dell’efficacia delle teche microclimatiche nella conservazione degli oggetti museali.

4. Tecniche Non Invasive e Invasive:

Rassegna delle Principali Tecniche Strumentali: Introduzione alle tecniche chiave utilizzate nell’analisi dei materiali dei beni culturali, tra cui:

• Tecniche di Imaging
• Fluorescenza a Raggi X (XRF)
• Spettroscopia di Riflettanza a Fibra Ottica (FORS)
• Spettroscopia a Infrarossi con Trasformata di Fourier (FT-IR)
• Spettroscopia Raman
• Spettrometria di Massa-Cromatografia Liquida (LC-MS)
• Cromatografia Gassosa-Spettrometria di Massa (GC-MS)
• Pirolisi analitica-Gascromatografia-Spettrometria di Massa (Py-GC-MS)

5. Campionamento di un’Opera d’Arte:

• Rappresentatività del Campione e Modi di Campionamento: Tecniche per ottenere campioni rappresentativi dalle opere d’arte e metodologie per un campionamento efficace.

6. Materiali Pittorici:

• Classificazione dei Leganti Organici: Studio dei leganti organici, inclusi proteine, lipidi, resine, gomme e cere.
• Pigmenti e Coloranti: Classificazione e caratterizzazione tramite cromatografia e tecniche spettroscopiche.
• Processi di Degrado: Esame dei processi di degrado che interessano i leganti organici, le vernici e i coloranti.

7. Legno Archeologico:

• Composizione Polimerica del Legno: Analisi della composizione del legno, del contenuto di acqua e definizione di legno bagnato.
• Caratterizzazione Analitica: Caratterizzazione del legno archeologico tramite principali tecniche strumentali in uso in ambito del legno archeologico.

8. Residui Organici in Oggetti Archeologici:

• Determinazione dei Materiali: Identificazione dei materiali utilizzati per l'imbalsamazione e i cosmetici/medicinali nei reperti archeologici.

Il corso fornirà una comprensione approfondita degli aspetti chimici della conservazione dei beni culturali, dalle misure preventive alle tecniche analitiche dettagliate. Gli studenti acquisiranno competenze pratiche sull’impatto dei fattori ambientali e sulle metodologie utilizzate per analizzare e conservare diversi materiali e reperti.

Per affrontare il corso di Chimica dei Beni Culturali, è necessario possedere le seguenti conoscenze preliminari:

• Chimica Organica: Conoscenza delle macromolecole e dei polimeri. Gli studenti devono avere familiarità con la struttura, le proprietà e le reazioni di composti organici complessi, inclusi i polimeri naturali e sintetici.
• Chimica Analitica: Competenze nelle tecniche di separazione cromatografica e nelle tecniche di spettroscopia. Gli studenti dovrebbero avere una solida comprensione delle seguenti tecniche:
• Tecniche di Separazione Cromatografica: Competenze nelle metodologie di cromatografia per separare e analizzare i componenti di miscele complesse.
• Tecniche di Spettroscopia: Conoscenze di spettroscopia molecolare, atomica e di massa per identificare e quantificare le sostanze chimiche, comprese le tecniche di spettrometria di massa e spettroscopia UV-Vis.

Obiettivo dei Prerequisiti

• Le conoscenze preliminari sono fondamentali per comprendere i principi chimici applicati al restauro e alla conservazione dei beni culturali. Gli studenti dovrebbero essere in grado di applicare questi concetti nella pratica per affrontare le sfide specifiche del corso.

Il possesso di una base in chimica organica e analitica garantirà una preparazione adeguata per affrontare le tematiche avanzate del corso e per contribuire in modo efficace alle attività pratiche e teoriche nel campo della chimica dei beni culturali. E' perciò fortemente consigliata la frequenza al 3° anno di corso, in considerazione della propedeuticità delle conoscenze di base di Chimica Analitica e Chimica Organica.

Comportamenti Attesi durante il Corso:

Al termine del percorso formativo, lo studente sarà in grado di:

• partecipare in modo attivo e costruttivo alle discussioni in aula, contribuendo all'analisi di casi studio relativi alla diagnostica, conservazione e restauro dei beni culturali;
• utilizzare in modo corretto e appropriato il linguaggio tecnico-scientifico della chimica applicata ai beni culturali, sia nella comunicazione orale sia nella presentazione di elaborati;
• collaborare efficacemente con i colleghi durante attività di confronto e lavoro di gruppo, valorizzando l'approccio interdisciplinare tipico del settore della conservazione;
• sviluppare autonomia nello studio e nella ricerca bibliografica, selezionando e interpretando criticamente fonti scientifiche pertinenti;
• affrontare le problematiche proposte con atteggiamento analitico e spirito critico, motivando le scelte dei metodi diagnostici e interpretando i risultati in relazione ai processi di degrado e alle strategie di conservazione;
• rispettare le regole di partecipazione alle attività didattiche, contribuendo a un ambiente di apprendimento collaborativo e inclusivo;
• utilizzare con continuità gli strumenti digitali del corso (Moodle e Teams) per accedere ai materiali didattici, seguire le comunicazioni e partecipare alle attività previste.

Acquisizione del Linguaggio Specialistico

Grazie alla frequenza del corso, gli studenti acquisiranno il linguaggio tecnico e specialistico appropriato per discutere gli argomenti trattati. Questa competenza linguistica sarà fondamentale per partecipare efficacemente alle discussioni, redigere report, e comunicare in modo chiaro e preciso i concetti scientifici legati alla chimica dei beni culturali.

Sviluppo delle Competenze di Lavoro di Gruppo

Il corso offre opportunità per sviluppare e affinare le capacità di lavoro particolarmente in un contesto interdisciplinare.

Obiettivi dei Comportamenti Attesi

• Linguaggio Specialistico: Garantire che gli studenti possiedano la competenza linguistica necessaria per discutere e trattare con sicurezza gli argomenti del corso, migliorando così la loro capacità di partecipare in discussioni scientifiche e professionali.
• Competenze di Gruppo: Promuovere lo sviluppo delle competenze interpersonali e collaborative, essenziali per lavorare efficacemente in team interdisciplinari e per affrontare le sfide nel campo del restauro e della conservazione dei beni culturali.

L’acquisizione del linguaggio tecnico e lo sviluppo delle competenze di lavoro di gruppo rappresentano aspetti fondamentali per il successo nel campo della chimica dei beni culturali. La partecipazione attiva e l’impegno nel corso contribuiranno a preparare gli studenti per una carriera professionale di successo e per ulteriori studi accademici.

La verifica delle capacità per il corso di Chimica dei Beni Culturali prevede un approccio basato sulla ricerca per valutare l'abilità degli studenti di applicare le loro conoscenze a temi specifici all'interno del campo.

Modalità di Verifica

• Ricerca Bibliografica: Gli studenti eseguiranno un progetto di ricerca bibliografica su un argomento specifico correlato ai contenuti del corso. Questo progetto richiede la raccolta, l'analisi e la sintesi di informazioni provenienti dalla letteratura scientifica e altre fonti accademiche pertinenti.
• Discussione con il Professore: Prima della presentazione finale, gli studenti discuteranno i risultati della loro ricerca con il professore. Questa discussione offre un'opportunità per ricevere feedback e affinare l'approccio e la focalizzazione della ricerca.
• Presentazione Finale: Il progetto di ricerca sarà presentato durante l'esame. Gli studenti dovranno presentare i loro risultati in modo chiaro ed efficace, dimostrando la loro comprensione dell'argomento e la capacità di applicare le conoscenze teoriche e pratiche acquisite durante il corso.

Obiettivi della Verifica

L'obiettivo principale di questa modalità di verifica è valutare la capacità degli studenti di condurre una ricerca in modo autonomo, applicare competenze analitiche e comunicare efficacemente i risultati. Questo approccio serve anche a verificare la loro abilità di integrare i concetti del corso in un progetto di ricerca completo.

Le componenti ricerca e presentazione offrirà agli studenti l'opportunità di dimostrare le loro competenze nella ricerca bibliografica, nell'analisi critica e nella comunicazione accademica, preparandoli per ulteriori studi o per la pratica professionale nel campo della chimica applicata ai beni culturali.

Per un approfondimento completo degli argomenti trattati nel corso, gli studenti sono invitati a consultare le seguenti risorse bibliografiche e materiali didattici:

La chimica per l'arte

• Editore: Zanichelli
• Anno: 2007 e successive edizioni
• Descrizione: Questo testo fornisce una panoramica delle applicazioni della chimica nell'ambito dell'arte, trattando sia aspetti teorici che pratici della conservazione e del restauro.

Analytical Archaeometry: Selected Topics

• Editore: RSC Publishing
• Anno: 2012
• Descrizione: Questo libro offre una selezione di argomenti rilevanti nella chimica analitica applicata all'archeometria, con focus su tecniche e metodologie utilizzate nello studio dei materiali archeologici.

Organic Mass Spectrometry in Art and Archaeology

• Autori: M.P. Colombini, F. Modugno
• Editore: Wiley
• Anno: 2009
• Descrizione: Questo testo esplora l'uso della spettrometria di massa organica nell'analisi di arte e archeologia, fornendo dettagli su tecniche e applicazioni specifiche nel campo della conservazione dei beni culturali.

Chemical Analysis in Cultural Heritage

• Autori: L. Sabbatini, I.D. van der Werf
• Editore: De Gruyter GmbH
• Anno: 2020
• Descrizione: Il libro fornisce una panoramica delle tecniche di analisi chimica applicate ai beni culturali, trattando sia le metodologie classiche che le più recenti innovazioni nel campo della conservazione e restauro.

Accesso ai Materiali Didattici

Il materiale didattico supplementare, incluse le pagine web di ricerca degli articoli scientifici e risorse online, sarà disponibile attraverso le piattaforme Microsoft Teams e MOODLE. Gli studenti sono incoraggiati a consultare questi materiali per un ulteriore approfondimento degli argomenti trattati durante il corso.

La consultazione della bibliografia e del materiale didattico indicato è fondamentale per una comprensione approfondita dei temi trattati e per il successo nell'esame. Gli studenti dovrebbero utilizzare queste risorse per prepararsi adeguatamente e per integrare le conoscenze acquisite durante le lezioni.

Lo scopo del corso è quello di fornire allo studente le basi del comportamento chimico dei composti organimetallici, in particollare derivanti dai metalli alcalino ed alcalino terrosi e da alcuni metalli del terzo gruppo e della trasizione.

Nel corso saranno tratatte le generalità del legame C-metalli e le principali procedure che servono per la preparazione di tali derivati.

Successivamente verranno presentati (parte anche in riferimento a quanto visto nei corsi base di chimica organica) la reattività dei reattivi di Grignard e dei derivati organo litio e dei derivati organo boro.

Alla fine di un adeguata comprensione degli argometi del corso si ritiene opportuno che lo studente abbia superato l'esame di chimica organica I al momento della prova finale.

Comunque si consiglia che lo studente, anche durante lo svolgimento del corso, abbia ben presente la reattivtà base dei principali gruppi funzionali presenti nei composti organici.

Lo studente sarà in grado di capire se alcuni approcci preparativi in ambito organometallico siano promettenti in termini di resa e selettività chimica, sviluppando una criticità sulla stabilità di alcuni derivati e sulla possibilità del loro utilizzo.

Allo studente sarà richisto di risolvere, durante la prova finale, degli esercizi di preparazione e trasformazione di composti organici tramite l'utilizzo di composti organo metallici.

L'esame consisterà in una prova orale nella quale al candidato/a sarà richiesto di svolgere dei semplici esercizi di sintesi organica che prevedono l'utilizzo di composti organo metallici o di presentare la reattività specifica di alcuni derivati discussi nel corso o ad essi molto affini.

Vedere sito e-learning

Lo studente acquisirà conoscenze sui fondamenti chimici della tecnologia di produzione delle fibre da legno e specie non legnose (pulping e bleaching), della caratterizzazione chimica e fisico-meccanica delle fibre e della carta, della modifica chimica e meccanica delle fibre durante il processo della produzione della carta. Lo studente sarà in grado di comprendere sia la chimica del processo cartario che la struttura della carta, Lo studente acquisirà anche conoscenze su analisi di processo e gestione degli additivi chimici nel processo cartario. Lo studente dovrà essere in grado di gestire gli argomenti acquisiti, collegandoli tra loro, e comprendendone il significato e l'importanza

1. Legno e fibre: considerazioni generali Livelli strutturali di caratterizzazione del legno: legno duro (hardwood) e legno tenero (softwood). Struttura anatomica del legno duro e tenero. Composizione chimica del legno. Chimica della cellulosa: forma cristallina e amorfa, influenza dell’acqua sulla struttura della cellulosa. Chimica delle emicellulose. Chimica della lignina. Estrattivi: grassi, terpeni e fenoli. Struttura supramolecolare delle fibre e distribuzione dei componenti chimici della parete cellulare. Caratteristiche generali delle fibre non legnose per la produzione di carta. 2. Introduzione e classificazione dei processi di produzione della pasta di legno Introduzione alla produzione di paste mediante azione meccanica - Processi di macinazione meccanica: SGW, TGW e PGW. Processi di raffinazione meccanica e chemio meccanica: RMP, CMP e CTMP. Parametri e reazioni chimiche nei processi di raffinazione. Processi di produzione di paste fibrose semichimiche: NSSC e processo semichimico Kraft. Aspetti generali dei processi di produzione di fibre chimiche: processo Kraft (o solfato) e processo solfito. Chimica e cinetica del processo Kraft. Recupero chimico nel processo Kraft. Degradazione chimica delle fibre nel processo Kraft: aspetti meccanicistici. Reazioni selettive nella cottura Kraft ed effetto topochimico nella dissoluzione della lignina. Classificazione dei processi al solfito. Reazioni di degradazione nel processo al solfito. 3. Aspetti generali e chimica dello sbiancamento della pasta di legno Chimica dei prodotti di sbiancamento: ossidanti contenenti cloro (Cl2, ClO-, ClO2) e ossidanti contenenti ossigeno (O 2 , H 2 O 2 , O 3 , acido peracetico). Sbiancamento della pasta meccanica. Sistemi di essiccazione della pasta: essiccazione convenzionale e flash drying, e influenza sulla morfologia delle fibre. 4. Caratterizzazione analitica delle paste di legno Analisi chimica: contenuto di ceneri e umidità, determinazione di estrattivi acquosi e organici. Misurazione del pH e effetto Gibbs-Donnan. Determinazione della lignina e del numero di Kappa. Determinazione di α, β e γ cellulosa. Viscosità della pasta. Proprietà delle fibre: parametri morfologici (indice di Runkel, coefficiente di flessibilità, coefficiente di allungamento e finezza). Misurazione dei parametri fisici delle fibre: metodi diretti e indiretti. Drenabilità e ritenzione idrica della pasta. Orientamento delle fibre e anisotropia. Proprietà meccaniche e strutturali della pasta e della carta: curva sforzo-deformazione e parametri relativi, Z-strength, misura zero-span, resistenza allo strappo, resistenza allo scoppio, densità e permeabilità all’aria. Proprietà ottiche: teoria di Kubelka-Munk, opacità e brillantezza. 5. Introduzione alla produzione della carta Schema di una cartiera e ciclo delle acque di processo. Considerazioni sulla qualità dell’acqua: contaminanti inorganici e microbiologici. Componenti e stato fisico della miscela di pasta. Prodotti chimici nella produzione della carta. 6. Chimica nel processo di fabbricazione della carta Introduzione all’elettrocinetica, potenziale zeta e teoria DLVO. Meccanismi di aggregazione delle dispersioni stabilizzate da carica mediante polimeri: neutralizzazione di carica, flocculazione a patch e flocculazione a ponte. 7. Chimica superficiale delle fibre Trattamenti di sbiancamento e influenza sulla carica superficiale. Carica totale delle fibre e influenza sulle caratteristiche di rigonfiamento. Polielettroliti nella fabbricazione della carta: classificazione, adsorbimento sulla superficie delle fibre e influenza di diversi parametri. Coagulazione e stabilità: concentrazione critica di coagulazione (CCC). Stabilità colloidale e teoria DLVO. 8. Depositi nella cartiera Microbiologici, organici e inorganici. Meccanismo di formazione dei biofilm e programmi chimici di controllo con biocidi. Depositi organici: forma fisica e meccanismo di formazione. Metodi chimici per il controllo dei depositi organici. 9. Biotecnologia nell’industria della pasta e della carta Enzimi: natura chimica e reazioni di base. Applicazioni degli enzimi nell’industria della pasta e della carta. 10. Introduzione alla raffinazione Raffinatori di laboratorio e industriali. Teorie della raffinazione: SEL, SSL, fattore C. Effetti della raffinazione sulle proprietà strutturali ed elettrocinetiche delle fibre e sulle proprietà della carta. 11. Formazione ed essiccazione Fattori che influenzano il rilascio di acqua dalle fibre durante la formazione della carta. Sviluppo della resistenza nella formazione: resistenza iniziale a umido (IWWS) e fattori chimico-fisici che la influenzano. 12. Additivi chimici per la resistenza a secco e a umido Meccanismi e influenza degli additivi sulla resistenza della carta. 13. Tecnologia del riciclo della carta Classificazione dei tipi di carta. Processi per le fibre riciclate: flottazione, deinking e sbiancamento. Alterazioni delle proprietà delle fibre durante il riciclo. 14. Cariche minerali nella produzione della carta Caratteristiche fondamentali dei riempitivi: brillantezza, indice di rifrazione, morfologia, dimensioni e distribuzione delle particelle. Considerazioni pratiche nell’uso dei riempitivi nella produzione della carta.

Conoscenze di base di chimica inorganica e organica, proprietà dei materiali, polimeri.

Colloqui con il docente, ricevimenti, domande fatte da docente durante le lezioni frontali.

Esame orale per verificare l'acquisizione delle competenze e la capacità dello studente di collegare gli argomenti e comprendere i processi tecnologici della produzione di fibre, i processi chimico-meccanici nella produzione della carta e i sistemi nella caratterizzazione delle fibre e della carta

Esame orale sul programma del corso.

Slides del corso in pdf, saranno rese disponibili su e learning. Dispense fornite dai docenti. Articoli e review disponibili sul team del corso

Il corso fornirà agli studenti le conoscenze di base sulle proprietà e sulla sintesi delle biomolecole, quali gli acidi nucleici, gli oligomeri peptidici e i loro mimetici. Saranno inoltre trattati i metodi di bioconiugazione e le loro applicazioni nei sistemi biologici, la chimica dei lipidi e dei terpeni, nonché alcune biosintesi selezionate. Sarà infine proposta un’introduzione alla chimica prebiotica.

Presentazione del corso Struttura e natura degli amminoacidi naturali Metodi di sintesi peptidica in soluzione Strategie ortogonali di protezione Reagenti di accoppiamento Problemi di racemizzazione e reazioni secondarie Sintesi peptidica in fase solida Diverse resine e tecniche speciali Metodi di bioconiugazione Amminoacidi non naturali, biomimetici e loro applicazioni nella chimica farmaceutica Chimica degli acidi nucleici (DNA e RNA) Nucleobasi puriniche e pirimidiniche PNA (Peptide Nucleic Acids, acidi nucleici peptidici) come mimetici del DNA: sintesi e applicazioni Lipidi, acidi grassi, cere e oli Reazioni di addizione, ossidazione e saponificazione degli acidi grassi Biolipidi: struttura e funzione; triacilgliceroli, fosfolipidi e sfingolipidi Autoassemblaggio di molecole anfifiliche, saponi e detergenti Chimica dei terpeni Biosintesi selezionate di composti naturali Chimica prebiotica

È necessario aver superato l’esame di Chimica organica I e il relativo laboratorio.

Agli studenti saranno proposte molecole bersaglio, la cui sintesi dovrà essere pianificata in piccoli gruppi di lavoro collaborativi.

Discussione aperta con gli studenti su casi di studio reali.

La valutazione avverrà mediante un esame orale, della durata normalmente compresa tra 30 e 40 minuti. Al termine dell’esame, il docente attribuirà una votazione — da 18/30 fino a un massimo di 30/30 e lode — che rispecchi il livello di preparazione dello studente.

Chemistry of Biomolecules S.P. Bhutani, CRC press Nucleic Acids in Chemistry and Biology, Shawn Doonan Peptidi e Peptidomimetici, Santagada e Caliendo, Piccin editore

Dopo aver seguito il corso lo studente avrà acquisito conoscenze di base su alcuni aspetti peculiari dei solidi inorganici, inclusi: tipi di impaccamento e strutture cristalline; struttura a bande dei solidi, concetti di band gap, energia di Fermi e densità degli stati nei solidi; tipi di difetti nei solidi e ruolo nelle proprietà funzionali; materiali isolanti, conduttori e semiconduttori; proprietà ottiche di solidi; concetti di chimica di superficie, difetti superficiali, reattività della superficie e corrosione di superfici solide; proprietà ottiche, elettriche e magnetiche di solidi. Lo studente acquisirà inoltre conoscenze su alcuni dei materiali più utilizzati in campo industriale per le loro proprietà ottiche, elettriche e magnetiche, con particolare attenzione ad aspetti energetici ed ambientali.

Lo studente acquisirà la terminologia scientifica appropriata legata ai materiali allo stato solido, e verrà incoraggiato a sviluppare autonomia di giudizio e spirito critico nell'analisi di articoli scientifici legati ai materiali allo stato solido.

Esame finale (orale), che prevede domande e discussione sugli argomenti del corso. Durante l'esame verrà verificata la capacità dello studente di orientarsi in modo critico tra le proprietà strutturali e funzionali dei materiali inorganici allo stato solido

Esame finale (orale), che prevede domande e discussione sugli argomenti del corso

Slides fornite durante il corso. Altri riferimenti utili: P. M. Woodward, P. Karen, J. S. O. Evans, T. Vogt, Solid State Materials Chemistry M. Fox, Optical Properties of Solids Anthony R. West-Solid State Chemistry and its Applications

Conoscenze di base sui principali processi chimici alla base dello sviluppo di materiali e tecnologie nella storia dell’uomo e sulla loro comunicazione a pubblici diversi.

Sviluppare un atteggiamento consapevole e critico verso il ruolo della chimica nella società e nella comunicazione scientifica.

Le capacità saranno verificate mediante un esame orale al termine del corso.

Esame orale con presentazione di un approfondimento elaborato in gruppo, scelto dagli studenti e coerente con i temi del corso.

La bibliografia e il materiale didattico saranno forniti durante il corso.

Il corso fornisce conoscenze di base di cinematica e dinamica del corpo rigido, sia dal punto di vista teorico che della soluzione di problemi specifici.

Fisica del corpo rigido: rotazioni, energia e momento angolare.

E' auspicabile che gli studenti arrivino con una buona preparazione di matematica a livello di scuola superiore.

Gli studenti devono dimostrare sufficiente padronanza del contenuto scientifico del corso e degli strumenti di soluzione dei problemi che esso fornisce.

Le capacità acquisite vengono verificate con le modalità previste per l'esame.

L'esame prevede una prova scritta finale e una eventuale prova orale che si terranno congiuntamente all'esame di Fisica Generale 1.

Indicazioni di libri e risorse per la preparazione dell'esame sono a disposizione degli studenti sul sito web del corso

Il corso fornisce allo studente gli elementi per comprendere alcuni principi della fisica dei fluidi. In dettaglio, le leggi che governano la statica dei fluidi: la legge di Stevino, la legge di Pascal: il principio dei vasi comunicanti e la legge di Archimede. Caratteristiche di un fluido, la densità, la pressione e la pressione atmosferica. Presentazione delle leggi che governano la dinamica dei fluidi: la corrente di un fluido, correnti stazionarie, l’equazione di continuità, la portata, legge di Venturi. L’equazione di Bernoulli. Definizione di moto laminare e moto turbolento. E’ previsto un approfondimento delle forze centrali, in particolare della forza gravitazionale e delle leggi di Keplero. Esercizi vari di supporto al corso di Fisica. language

Il corso fornisce allo studente gli elementi per comprendere alcuni principi della fisica dei fluidi. In dettaglio, le leggi che governano la statica dei fluidi: la legge di Stevino, la legge di Pascal: il principio dei vasi comunicanti e la legge di Archimede. Caratteristiche di un fluido, la densità, la pressione e la pressione atmosferica. Presentazione delle leggi che governano la dinamica dei fluidi: la corrente di un fluido, correnti stazionarie, l’equazione di continuità, la portata, legge di Venturi. L’equazione di Bernoulli. Definizione di moto laminare e moto turbolento. E’ previsto un approfondimento delle forze centrali, in particolare della forza gravitazionale e delle leggi di Keplero. Cenni di Fisica Quantistica.

Frequenza al corso di Fisica I

L'esame richiede una verifica scritta sulle conoscenze teoriche del corso in forma di domande a risposta aperta e chiusa.

Slides e appunti del docente

1. Metodo di Fourier (di separazione delle variabili) per risolvere problemi al bordo per equazioni alle derivate parziali lineari.
2. Serie di Fourier trigonometriche. Spazi di Hilbert, teoria Hilbertiana delle serie di Fourier. Funzioni speciali.
3. Cenni di teoria delle distribuzioni e delle soluzioni deboli (ldistribuzionali) di EDP lineari.
4. [Trasformata di Fourier']

Esame scritto con o senza colloquio orale oppure solo un colloquio orale con risoluzione degli eserizi

Al termine del corso lo studente: - Definirà i concetti di popolazione, campione, incertezza sperimentale e inferenza statistica (Bloom: ricordare); - Riconoscerà le distribuzioni di probabilità più adatte a descrivere semplici sistemi reali (ricordare/comprendere); - Distinguerà le fonti di incertezza sperimentale dovute alla sensibilità dello strumento, all’errore sistematico e all’errore casuale (ricordare/comprendere); - Spiegherà il significato di livello di confidenza, ipotesi nulla e lo scopo di semplici test statistici parametrici e non parametrici (comprendere); - Descriverà i requisiti necessari per poter eseguire una regressione lineare di un set di dati sperimentali, e il significato dei parametri di regressione (comprendere).

Al termine del corso lo studente:

• Adotterà un approccio rigoroso alla gestione di dati da misure sperimentali;
• Riconoscerà l’importanza della misura dell’incertezza associata a misure sperimentali;
• Valuterà in maniera critica semplici conclusioni di carattere quantitativo riportate in testi scientifici.

Le capacità saranno valutate in itinere mediante sondaggi a risposta chiusa alla fine delle lezioni teoriche, svolgendo esercizi durante le esercitazioni in aula, e al momento della prova pratica finale.

È prevista una prova parziale da svolgere al computer. La prova consiste in due problemi pratici sugli argomenti del corso, che dovranno essere risolti lavorando al computer e usando un software di calcolo (Microsoft Excel). Durata della prova due ore. La valutazione terrà conto in ugual misura degli elementi seguenti: 1. Correttezza e motivazione delle risposte a semplici domande di teoria incluse nei problemi; 2. Correttezza e motivazione delle strategie scelte dagli studenti per la risoluzione dei problemi; 3. Correttezza dei calcoli svolti; 4. Presentazione dei risultati con il corretto numero di cifre significative, misura dell’incertezza, e appropriate unità di misura.

John R. Taylor – An Introduction to Error Analysis (University Science Books, 2a ed. 1997) David S. Hage, James D. Carr – Chimica Analitica e Analisi Quantitativa – Capitoli 3 e 4 (Piccin, ed. 2011)

Fenomeni dell'elettromagnetismo, elettrostatica, magnetostatica, campi variabili nel tempo, onde elettromagnetiche.

Richiami sulla struttura atomica.

La carica elettrica

La legge di Coulomb

Modello dell’atomo di Idrogeno

Cariche macroscopiche: isolanti e conduttori

Campo elettrico statico: linee di forza

Calcolo del campo elettrico generato da una distribuzione di carica

Lavoro della forza elettrica. Potenziale elettrico

Calcolo del campo elettrico

Energia potenziale di una carica in campo elettrico

Relazione tra potenziale e campo elettrico

Superfici equipotenziali

Circuitazione del campo elettrostatico

Potenziale e campo di dipolo

Il teorema di stokes: rotore del campo elettrico statico.

Definizione di flusso attraverso una superficie.

Flusso del campo elettrico generato da una carica puntiforme attraverso una superficie chiusa.

Il teorema di Gauss.

Campo e potenziale elettrico generato da una distribuzione di carica a simmetria sferica

Campo e potenziale elettrico generato da una distribuzione a simmetria cilindrica

Conduttori in equilibrio.

Conduttore cavo, schermo elettrostatico

Capacità di un conduttore

Il condensatore

Condensatori in serie e in parallelo.

Energia immagazzinata in un condensatore

Polarizzazione della materia. I dielettrici.

La costante dielettrica. La legge di Gauss nella materia.

La corrente elettrica. Corrente stazionaria.

Legge di Ohm.

Resistori in serie ed in parallelo

Carica e scarica di un condensatore attraverso un resistore.

Fenomenologia del magnetismo.

Forza magnetica su una carica

Forza magnetica su una corrente

Momento agente su una spira piana.

Campo magnetico generato da una corrente: legge di Laplace.

Forza tra due fili paralleli percorsi da corrente.

Legge di Ampere

Il solenoide.

Campi magnetici nella materia: diamagnetismo, paramagnetismo e ferromagnetismo.

Corrente di spostamento.

La legge di induzione di Faraday. Esempi con la spira in moto e con la spira immobile.

Autoinduzione. Mutua induzione. Il trasformatore, l’induttore e l’induttanza.

Energia in un induttore. Densità di energia del campo magnetico.

Circuiti LR, LC, RLC alimentati in alternata.

Propagazione per onde: onde longitudinali ed onde trasversali.

Onde elettromagnetiche. Onde elettromagnetiche monocromatiche piane.

Densità di energia in un’onda elettromagnetica. Interferenza e diffrazione.

Onde sonore, velocità del suono, intensità ed energia.

Esame di Fisica I e Esame di Istituzioni di Matematica superati.

Esame scritto, simulazioni in itinere.

Esame scritto e esame orale.

Testo consigliato: Mazzoldi-Nigro-Voci - Elementi di fisica vol 2, Elettromagnetismo e onde (si tratta della versione semestrale, più breve, ma anche l'edizione annuale va bene). Qualunque altro volume di Fisica II in possesso degli studenti potrà fornire una preparazione adeguata a superare l'esame senza problemi.

Ulteriori materiale verrà fornito tramite la pagina elearning.

Principi base della chimica industriale di processo e di scienza dei materiali

Il programma del corso comprende l’introduzione ai principi base della chimica industriale di processo ed alla scienza dei materiali con particolare riferimento ai materiali polimerici. Nell’ambito dei processi chimici, verrà condotta un’analisi della sicurezza dal punto di vista della tossicità, degli incendi e delle esplosioni. Si introdurranno i concetti di limiti di esplosività, esplosioni da polveri, flash point, innesco ed agenti estinguenti e si analizzeranno diverse “case history” di incidenti in processo. Verrà quindi trattata la catalisi industriale con applicazioni anche in ambito energetico (marmitta catalitica). Le fonti energetiche in chimica industriale: riscaldamento tradizionale, microonde , ultrasuoni. Verrà spiegata l’importanza della brevettazione e del marchio in chimica industriale e mostrato l’uso delle banche dati brevettuali.

Per quanto riguarda i materiali, dopo una prima introduzione sui materiali metallici e ceramici l’attenzione sarà rivolta ai primi concetti di polimero e macromolecola. Saranno introdotte le prime definizioni di monomero, struttura ripetente e il concetto di peso molecolare medio. Verranno introdotte e discusse le differenti tipologie di polimero in funzione dell’alternanza dei monomeri all’interno della catena macromolecolare (omopolimero e copolimero statistico, a blocchi o a innesto) e della loro disposizione spaziale. Sarà introdotto il concetto di fase cristallina e di fase amorfa, di temperatura di fusione e di temperatura di transizione vetrosa e dei principali parametri che le influenzano.

Conoscenze di base di chimica organica, inorganica, chimica fisica.

Lo studente potrà sviluppare sensibilità alle problematiche di sicurezza in laboratorio ed in processo. Inizierà a valutare criticamente processi e materiali.

Lo studente dovrà discutere nell’esame orale i problemi basilari dei processi chimici industriali e dei materiali.

Agli studenti verranno fornite le slides e il materiale didattico. E' suggerito il testo "Fondamenti di chimica Industriale" (Zanichelli 2022).

• Al termine del corso:

  • Lo studente avrà acquisito conoscenze in merito all’inquadramento teorico su cui si basa l’apprendimento della Chimica e le basi concettuali e teoriche dell’insegnamento della Chimica.
  • Lo studente avrà acquisito conoscenze sulle principali metodologie e strategie didattiche per un efficacie insegnamento della Chimica, non solo nei contesti formali (scuole di ogni ordine e grado, università), ma anche in quelli non formali e informali (centri culturali, musei, sedi istituzionali, internet, vita di tutti i giorni).
  • Lo studente avrà acquisito conoscenze relative alla progettazione di attività di didattica laboratoriale di chimica in funzione degli obiettivi e del livello dei discenti.
  • Lo studente avrà acquisito conoscenze relative ai diversi linguaggi della chimica, alla specificità del linguaggio della Chimica rispetto alle altre discipline e al ruolo della comunicazione nell'insegnamento/apprendimento.

Argomenti del corso:

• Cenni alle teorie dell’apprendimento delle scienze,
• Cenni alle principali strategie e metodi di insegnamento delle scienze, con particolare riferimento all'insegnamento della chimica,
• Cenni agli aspetti fondamentali degli aspetti curriculari dell’insegnamento della Chimica nella scuola italiana di oggi,
• Cenni all'insegnamento della Chimica in ambito universitario e alla formazione degli insegnanti,
• I nodi concettuali della chimica e aspetti rilevanti dal punto di vista dell'insegnamento: esempi pratici e riflessioni (es. concetto di sostanza, concetto di reazione chimica, concetto di solubilità, ...),
• Principi ed esempi di schemi di programmazione di un percorso didattico o di una attività didattica di chimica (es. individuando: prerequisiti, valutazione delle preconoscenze, obiettivi conoscitivi, competenze e abilità, target, metodi, procedimenti e pratiche, tempistiche, norme di sicurezza, modalità di verifica, ...),
• La didattica laboratoriale nell’insegnamento della Chimica,
• Problem solving e inquiry-based learning nell’insegnamento della Chimica,
• Cooperative learning e peer education nell’insegnamento della Chimica,
• Altri metodi interattivi e partecipativi nell’insegnamento della Chimica,
• Cenni alla verifica dell’apprendimento della Chimica,
• Cenni all'insegnamento della Chimica a persone con difficoltà, disabilità e svantaggi,
• Insegnare la Chimica a tutti: il concetto di lifelong learning,
• Didattica della Chimica negli ambiti formali, non formali e informali,
• L’importanza del linguaggio della Chimica nell’insegnamento e nell'apprendimento,
• Il ruolo dei Musei scientifici ed esempi di attività didattiche di chimica nei Musei Scientifici e nella Collezioni di strumenti scientifici (esempi pratici legati alle collezioni universitarie e scolastiche).

Lo studente dovrebbe aver seguito i corsi di base del primo anno di laurea triennale e quindi avere conoscenze di base della Chimica generale ed inorganica.

Gli studenti dovranno confrontarsi tra loro, discutere, argomentare e presentare agli altri il loro lavoro.

In alcuni momenti, i ragazzi lavoreranno in classe secondo il metodo “cooperative learning” e quindi saranno importanti i rapporti tra ragazzi e in generale le dinamiche di gruppo.

Per gli studenti che vorranno mettere in pratica il percorso didattico (tipicamente in una scuola o nel contesto “museo”) essi dovranno usare un linguaggio appropriato e sapersi comportare adeguatamente con ragazzi o bambini più piccoli.

Il docente propone agli studenti alcuni argomenti su cui costruire un percorso didattico strutturato, che gli studenti possono alla fine del corso mettere in pratica (l’ultima fase è facoltativa).

Durante il corso, alcune lezioni saranno impostate in modo che siano gli studenti stessi ad introdurre alcuni argomenti rilevanti per il corso (con modalità flipped classroom), per verificare le loro capacità in merito all’utilizzo delle strategie didattiche e del linguaggio specifico della Chimica.

Alcune lezioni del corso saranno dedicate alla discussione critica di alcuni percorsi didattici e attività progettate dagli studenti per valutare i progressi nell'apprendimento di concetti di base della programmazione didattica.

• L’esame prevede una prova orale, che consiste in un colloquio tra il candidato e il docente.
• Il colloquio inizia con l’esposizione di un progetto didattico ideato e realizzato dallo studente. E' richiesto che lo studente invii il percorso didattico (che è obbligatorio) almeno una settimana prima della data dell'esame. Se il progetto è stato portato in una scuola o in un museo, parte dell’esame verte sull’analisi dell’efficacia dell’intervento didattico e sull’eventuale valutazione dei feedback avuti dagli studenti.
• Il resto dell’esame consiste in domande aperte sui vari punti del programma.
• Nella valutazione finale, il docente terrà anche conto delle valutazioni eventualmente fatte durante il corso finalizzate a valutare la partecipazione, il comportamento, l’interazione con gli altri studenti durante le attività di cooperative learning e sulle presentazioni fatte dagli studenti durante le attività flipped classroom.
• Se durante il corso saranno svolte attività sulla piattaforma elearning, anche queste attività saranno oggetto di valutazione.
• Il colloquio dura da 60 a 90 minuti.
• La prova orale non è superata se il candidato non ha progettato e inviato il percorso didattico rispettando i tempi, se dimostra di non aver compreso le metodologie didattiche, se dimostra di non sapere utilizzare un linguaggio appropriato e adeguato per la disciplina, se ha evidente carenze nella preparazione degli argomenti dell'esame.

Il testo di riferimento del corso è:

VALENTINA DOMENICI, "INSEGNARE E APPRENDERE CHIMICA", MONDADORI UNIVERSITA', FIRENZE, 2018

Il docente inoltre attinge ad una bibliografia piuttosto vasta i cui estratti sono stati caricati su elearning. Inoltre il docente suggerisce agli studenti di approfondire alcuni capitoli e parti specifiche dei seguenti testi, e di leggere alcuni libri (anche per cultura personale):

• Javier García-Martínez (Editor), Elena Serrano-Torregrosa (Editor), Peter W. Atkins (Foreword by). “Chemistry Education: Best Practices, Opportunities and Trends” WILEY 2015.
• J. P. VanCleave, “Chemistry for Every Kid”, WILEY 1989.
• William H. Brock, “The Chemical Tree”, First American Edition: 2000.
• Autori vari, “La Chimica alle Elementari” Giunti Lisciani Editori: 1996.
• Paolo Mirone, “Lezioni di didattica della chimica”, Atti Soc. Nat. Mat. Modena, 136 (2005).
• R.Cervellati, D. Perugini “Guida alla didattica della chimica”, Zanichelli.
• R. Cervellati, F.Olmi: “Tecniche di verifica dell'apprendimento della chimica”, Zanichelli.
• J.I. Solov'ev “L'evoluzione del pensiero chimico”, EST Mondadori.
• Pier Luigi Riani, (a cura di) “Il Concetto di Trasformazione”, Stampa UNIPI
• Pier Luigi Riani, (a cura di) “Argomenti di Chimica”, Star: 2006.
• G. Cavallini “La formazione dei concetti scientifici”, La Nuova Italia.
• Schwab J., “L’insegnamento della scienza come ricerca”, Armando editore,Roma, 1976.
• The Joy of Chemistry: The Amazing Science of Familiar Things. Cathy Cobb, Monty L. Fetterolf. Prometeous Book: 2010.
• I bottoni di Napoleone. Come 17 molecole hanno cambiato la storia. Penny Le Couteur, Jay Burreson. TEA: 2008.
• Il sistema periodico. Primo Levi. Einaudi: 1994.
• Come si sbriciola un biscotto? Joe Schwarz. TEA: 2010.
• La chimica allo specchio. Hoffmann Roald, Longanesi: 2006.
• Bella e potente: la chimica del Novecento fra scienza e società. Luigi Cerruti, Editori Riuniti: 2003.

Al termine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze di base sulla fotofisica molecolare, sulla caratterizzazione degli stati eccitati, i cromofori e le principali reazioni fotochimiche in molecole organiche.

Assorbimento ed emissione di radiazione: coefficienti A e B di Einstein. Legge di Lambert e Beer. Spettri di assorbimento, fluorescenza, fosforescenza. Transizioni non radiadive: conversione interna e intersystem crossing. Regola di Kasha.

Cinetica di processi fotochimici. Resa quantica di fluorescenza e fosforescenza. Quenching e sensitizzazione. Grafici di Stern-Volmer. Fluorescenza ritardata di tipo E e di tipo P.

Caratterizzazione degli stati elettronici eccitati. Cromofori. Interazione con l'ambiente: effetto statico e dinamico.

Principali reazioni fotochimiche di molecole organiche: isomerizzazioni nelle olefine, reazioni pericicliche (elettrocicliche e sigmatropiche, cicloaddizioni), reazioni di Norrish nei composti carbonilici.

Conoscenze di base di chimica quantistica.

Lo studente si avvicinerà con maggior confidenza a spiegazioni o problemi che richiedono una conoscenza di base della fotochimica.

L’accertamento delle capacità acquisite avverrà tramite l’esame finale.

L’esame consiste in una prova orale. Tende ad accertare la capacità da parte dello studente di applicare le conoscenze acquisite alla risoluzione di semplici problemi concreti.

N. J. Turro, Modern Molecular Photochemistry.

M. Klessinger, J. Michl, Excited States and Photochemistry of Organic Molecules.

V. Balzani, P. Ceroni, A. Juris, Photochemistry and Photophysics.

M. Persico, G. Granucci, Photochemistry: a modern theoretical perspective.

Note delle lezioni del docente (in italiano).

Lo studente alla fine del corso acquisirà le principali tecniche utilizzate in un monitoraggio ambientale, dalle più comuni tecniche di campionamento, al pretrattamento e purificazione del campione, fino all'analisi critica dei dati ottenuti.

L'obiettivo del corso è fornire strumenti per la pianificazione, preparazione ed esecuzione di programmi di campionamento di matrici ambientali e la conoscenza delle più moderne tecniche di chimica analitica per l'analisi delle principali classi di contaminanti ambientali.

Alla fine del corso, gli studenti avranno una conoscenza delle determinazioni chimiche adottate nella valutazione della qualità ambientale; dovrebbero essere in grado di comprendere e applicare metodologie nel monitoraggio ambientale chimico degli inquinanti in diversi compartimenti, criteri per valutare l'affidabilità dei dati e degli strumenti chimici per la loro interpretazione, in relazione alla composizione delle matrici ambientali (aria, acqua, suolo / sedimento), alle fonti di contaminazione e al loro effetto sull'ambiente.

Il corso mira a fornire una conoscenza delle principali metodologie di monitoraggio dell'inquinamento, nei diversi mezzi ambientali (aria, acqua, suolo, cibo). In questo contesto, si prevede di acquisire le conoscenze, nella specificità di ciascun comparto ambientale, delle fasi critiche e delle principali metodologie per una corretta esecuzione delle attività di campionamento (continue o discrete), di stoccaggio e di trattamento dei campioni. Verranno inoltre citate le principali tecniche analitiche per la determinazione degli inquinanti prioritari.

Elimenti basilari della chimica ambientale; definizioni ed esempi di contaminazione e inquinamento, contaminazione abiotica e biotica (bioconcentrazione, bioaccumulo e biomagnificazione), TEQ; valutazione della qualità ambientale; standard di qualità ambientale. Contaminazione e inquinamento, fonti naturali e antropiche, determinazione dei livelli di fondo, ripartizione delle fonti; inquinanti prioritari ed emergenti, principali classi inquinanti come idrocarburi, organoalogenati (es. PCB, pesticidi, PF, PBDE, PCN, VOC, VHOC, IPA, POP, PPCP, ecc.), polimeri, metalli, composti organometallici, farmaci e prodotti per la cura personale; sostanze chimiche, identità molecolare, proprietà chimiche che influenzano il destino ambientale, naturale e artificiale; correlazione tra struttura molecolare e proprietà fisico-chimiche, destino e comportamento ambientali; coefficienti di ripartizione e fattore di concentrazione, matrici ambientali (caratteristiche chimiche e fisiche, distribuzione dei contaminanti, metodi di campionamento e stoccaggio); fenomeni di trasporto e distribuzione di specie chimiche nell'ambiente e tra le diverse matrici ambientali; Monitoraggio chimico (idrolisi, fotodegradazione, biodegradazione); monitoraggio dell'inquinamento, strumenti predittivi e retrospettivi nel monitoraggio ambientale.

Laboratorio analitico: procedure di raccolta e conservazione di campioni di matrici ambientali; tecniche di omogeneizzazione; metodi gravimetrici (peso secco, peso umido); metodi basati sulle titolazioni; soluzioni acquose chimiche. Valutazione dei risultati analitici, validazione del metodo, dati di merito.

Ricerca bibliografica

Conoscenze di base di chimica generale e organica, di fisica e di biologia. Interesse per le tematiche ambientali. Capacità pratiche della vita di ogni giorno.

Alla fine del corso lo studente sarà in grado di riconoscere e interpretare le principali caratteristiche di (eco)sistemi e sarà quindi in grado di operare in sicurezza, sia durante l'utilizzo degli apparati che durante lo svolgimento di misure.

Sarà in grado di partecipare attivamente e con competenza alle discussioni tecniche in un team di progetto multidisciplinare.

Svilupperà una sensibilità al tema di monitoraggio e bonifiche ambientali, per comprendere la complessità delle problematiche a esso relative, anche attraverso lo studio della letteratura attinente. Lo studente acquisirà comportamenti corretti nelle indagini di laboratorio, nella loro interpretazione, e nelle questioni relative alle norme di sicurezza.

Lo studente saprà impiegare correttamente strumentazione avanzata di laboratorio, svolgere attività di raccolta e analisi di dati sperimentali, e formulare ragionamenti logici nell'ambito delle tematiche in esame per arrivare a conclusioni coerenti con i fenomeni osservati. Saprà gestire responsabilità di conduzione di una attività sperimentale nell'ambito di un progetto di ricerca collaborativa e potrà sviluppare interesse, sensibilità e senso critico verso problematiche ambientali.

Le capacità saranno sottoposte a verifica, tramite esame orale finale, in accordo ai seguenti criteri: capacità di comprensione e di analisi dei processi e degli equilibri che si instaurano in una matrice/ecosistema; autonomia nello svolgimento di misure sul sistema, seguendo le corrette procedure operative ed il rispetto delle normative, quelle sulla sicurezza in primis; analisi critica e interpretazione dei risultati ottenuti. Al fine di affinare tali capacità, la partecipazione anche alle lezioni in laboratorio è caldamente raccomandata, in quanto rappresenta una opportunità di apprendimento estremamente importante.

Durante le lezioni lo studente sarà coinvolto nella presentazione di case report per verificare le conoscenze, alimentare la discussione e stimolare la comunicazione interpersonale con i colleghi in una situazione di role-playing.

L’esame consiste in una prova orale che dura orientativamente un’ora. Agli studenti sarà richiesto di discutere un caso studio di monitoraggio chimico. Verranno esaminati i seguenti aspetti: bibliografia, obiettivi e conclusioni sulla qualità ambientale, validazione del metodo, presentazione dei dati, caratteristiche delle sostanze inquinanti e della matrice. Durante la prova orale lo studente deve essere in grado di dimostrare la propria conoscenza del materiale del corso ed essere in grado di discuterne i contenuti con attenzione e con correttezza di espressione. Con la presentazione orale, da fare all'insegnante e agli altri studenti, lo studente deve dimostrare la capacità di affrontare un problema di ricerca circoscritto e organizzare un'esposizione efficace dei risultati.

Fra i libri e le pubblicazioni consigliate:

Colin Baird , Michael Cann - CHIMICA AMBIENTALE - Seconda edizione italiana condotta sulla terza edizione americana, 2006, - ISBN: 9788808170408

Handbook of Water Analysis, Editore Leo M.L. Nollet, Casa editrice: Marcell Dekker, New York (ISBN 0-8247-8433-2)

Radojevi, Miroslav; Bashkin, Vladimir N., Practical Environmental Analysis, Royal Society of Chemistry, 1999.

Reeve, Roger N., Environmental Analysis. Analytical Chemistry by Open Learning, John Wiley and Sons, Chichester, England, 1994

Ecotoxicology of Organic Contaminants , Eros Bacci, Lewis. 1994 ISBN 1566700221

E. Manahan, Chimica dell'ambiente. Piccin, 2000 ISBN:8829913871

Further bibliography will be indicated

Gli studenti che completano il corso saranno in grado di dimostrare una solida conoscenza dei più comuni materiali polimerici e dei principi di tecnologia di tali materiali. Più in particolare, gli studenti saranno in grado di dimostrare conoscenze relative alle correlazioni fra struttura chimica e proprietà termiche, meccaniche e reologiche dei materiali polimerici. Inoltre, gli studenti acquisiranno conoscenze di base relative ai processi di polimerizzazione, tecniche di trasformazione industriale e cenni al riciclo dei materiali polimerici commerciali più comuni. 

• Introduzione alla scienza dei polimeri: classificazione dei materiali polimerici, definizione di omopolimero, copolimero e loro caratteristiche, concetto di peso molecolare;
• Descrizione delle proprietà termiche: temperatura di transizione vetrosa e di fusione. Stato amorfo e semi-cristallino. Relazione struttura/proprietà
• Descrizione delle proprietà mecchaniche e reologiche. Relazione struttura/proprietà
• Tecniche di caratterizzazione, trasformazione e cenni sul riciclo dei materiali polimerici.

Backgroung in chimica organica e chimica fisica

Alla fine del corso gli studenti saranno in grado identificare i materiali polimerici adatti per specifiche applicazioni e suggerire processi di trasformazione adeguati per passare da polimeri a prodotto finito, sulla base delle proprietà chimiche, termiche, meccaniche e reologiche del materiale stesso.

Alcune lezioni avranno carattere interattivo e allo studente verrà chiesto di sfruttare le conoscenze acquisite per suggerire potenziali materiali per applicazioni specifiche

Domande sugli argomenti trattati nel programma del corso

• Scienza e Tecnologia dei Materiali Polimerici - S. Brückner, G. Allegra, M. Pegoraro et al.
• Fondamenti di scienza dei polimeri - F. Ciardelli, M. Guaita, F. La Mantia, E. Pedemonte
• Dizionario tecnologico dei materiali polimerici. A cura dell'Associazione Italiana di Scienza e Tecnologia delle Macromolecole AIM
• Scienza ed Ingegneria dei Materiali – W. D. Callister Jr., D. G. Rethwisch (non solo polimeri, anche in inglese)
• Introduction to Polymer Chemistry - Charles E. Carraher Jr.
• Polymer Science and Technology - Robert O. Ebewele
• Polymer Science and Technology - Joel R. Fried
• Introduction to Polymers - Robert J. Young & Peter A. Lovell
• Principles of Polymer Processing (2nd ed.) - Zehev Tadmor & Costas Gogos

Lo studente che completa con successo il corso sarà in grado di dimostrare una solida conoscenza dei concetti e dei principi fondamentali relativi alla gestione sostenibile dei processi conciari e alle strategie per la riduzione dell’impatto ambientale del settore. Acquisirà conoscenze relative ai principali processi di gestione, trattamento e recupero delle acque reflue e degli scarti derivanti dal processo conciario, con particolare attenzione alla loro valorizzazione e trasformazione in risorse e prodotti ad elevato valore aggiunto. Il corso enfatizza l’integrazione tra i principi della chimica conciaria, della chimica ambientale e delle tecnologie di trattamento e recupero, fornendo gli strumenti necessari per comprendere le problematiche ambientali associate ai processi conciari e individuare soluzioni finalizzate all’efficienza nell’uso delle risorse, alla minimizzazione degli scarti e al recupero di materia, secondo i principi dell’economia circolare.

Introduzione al corso: principali problematiche ambientali associate all’industria conciaria e strategie per la riduzione dell’impatto ambientale. Sottoprodotti e residui solidi: caratteristiche, gestione e valorizzazione dei residui derivanti dal processo conciario. Produzione di gelatine e recupero della frazione proteica. Processo Hydro e tecnologie per il recupero e la valorizzazione dei residui solidi. Reflui liquidi: caratteristiche e principali processi di trattamento e depurazione delle acque reflue conciarie. Tecnologie e sistemi di trattamento, con particolare riferimento alle realtà di Acquarno e di Cuoiodepur. Trattamento dei fanghi derivanti dai processi di depurazione e gestione integrata dei residui solidi. Recupero del cromo: principi e tecnologie per il recupero e la valorizzazione del cromo dai reflui del processo conciario. Emissioni gassose: principali fonti di emissione, caratteristiche degli inquinanti e tecnologie per il trattamento e il controllo delle emissioni.

Il materiale didattico fornito durante il corso costituisce parte integrante del programma di studio.

Ricerca bibliografica riferita a molecole organiche

Chimica organica

L'esame consisterà nella scrittura di una relazione riguardante la sintesi di una data molecola polifunzionalizzata. In particolare, mediante l'utilizzo di Scifinder-N lo studente dovrà realizzare una sequenza retrosintetica i cui passaggi siano presenti su articoli di letteratura e quindi analizzare ciascuno step con particolare attenzione ai meccanismi di reazione. La relazione dovrà essere organizzata nelle seguenti parti: Introduzione (con particolare attenzione agli impieghi del composto), sequenza sintetica; analisi di ogni step; letteratura

Individuare una sequenza sintetica da applicarsi alla sintesi un corganico descritto in letteraturamposto o

Indicazioni chiare relativamente ai testi adottati e al materiale didattico disponibile, con modalità di accesso e reperibilità. I testi di riferimento possono diversificarsi tra obbligatori e consigliati; oppure possono essere previste delle formulazioni ibride, come una rosa di fonti tra le quali scegliere il testo obbligatorio necessario per il superamento dell’esame. Date le possibili diverse composizioni che la compilazione può assumere, è necessario che le indicazioni sulla bibliografia di riferimento siano chiare, specificando la loro obbligatorietà o meno ai fini dell’esame finale, oppure il loro ruolo rispetto ai contenuti del corso in generale (testi suggeriti, facoltativi, fortemente consigliati, etc.).

Lo studente avrà acquisito specifiche conoscenze di chimica ambientale. Durante il corso, verrà proposto un approccio multidisciplinare, considerando l’ambiente, l’uomo e il processo come un complesso sistema integrato. In relazione all’ambiente, lo studente avrà modo di acquisire conoscenze fondamentali sulle diverse sfere ambientali (atmosfera, idrosfera, pedosfera e biosfera), sui cicli dei principali elementi, sulle problematiche ambientali e sulle corrispondenti tecnologie di abbattimento degli inquinanti. Rispetto all’uomo e al processo, lo studente avrà modo di acquisire concetti fondamentali di ecologia, tossicologia ed igiene industriale. La comprensione di tali concetti sarà supportata e completata dalla discussione di specifici approfondimenti normativi-analitici sui diversi comparti ambientali e di specifici casi di studio.

Il corso avrà come obiettivo quello di dare un’ampia visione dei diversi ruoli che il chimico può svolgere relativamente ai problemi dell’ambiente e al rapporto uomo-ambiente. Relativamente all’ambiente, nella prima parte del corso verranno definite le principali sfere ambientali di interesse (atmosfera, idrosfera, geosfera), le relative principali problematiche ambientali associate, anche in relazione ai cicli geochimici dei principali elementi nella biosfera (carbonio, ossigeno, azoto, zolfo e fosforo). Dalla prospettiva dell’uomo, invece, durante il corso verranno proposti approfondimenti di tossicologia e di igiene industriale. Nella seconda parte del corso, verranno prese in esame in maniera specifica le problematiche di inquinamento ambientale delle diverse sfere ambientali. In questo contesto, verrà prestata particolare attenzione agli aspetti tecnico-analitici (campionamento-analisi) e normativi del comparto aria e acqua, considerando le principali tipologie di inquinanti corrispondenti, così come i principali mezzi di intervento per la riduzione dell’inquinamento a monte e a valle (abbattimento) dei processi. Inoltre, verranno proposti alcuni casi di studio reali, in maniera tale da fornire una migliore visione d’insieme e multidisciplinare del Sistema Uomo-Ambiente.

Per una migliore comprensione degli argomenti del corso, è raccomandato che gli studenti abbiano conoscenza dei contenuti del corso di Chimica Generale e di Chimica Analitica.

Alla fine del corso, lo studente sarà in grado di partecipare attivamente e con competenza alle discussioni tecniche su tematiche ambientali con interlocutori del mondo accademico ed industriale.

Durante l’esame, lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito le conoscenze di base relative alle tematiche delle diverse sfere ambientali, eventualmente applicandole alla risoluzione di problematiche reali di attuale interesse.

La prova di esame consiste in un colloquio tra lo studente e il docente sugli argomenti presentati nel corso delle lezioni, eventualmente interagendo con altri membri di commissione d’esame. Saranno valutati i contenuti delle risposte, la capacità di espressione, l’appropriatezza lessicale-terminologica e la capacità di sintesi-problem solving.

• Colin Baird, Michael Cann, "Chimica Ambientale", Zanichelli.
• Stanley Manahan, "Fundamentals of Environmental and Toxicological Chemistry", CRC Press.
• J. Tölgyessy, "Chemistry and Biology of Water, Air, and Soil: Environmental Aspects. Volume 53", Elsevier Science.

Prima di ogni lezione, agli studenti verranno fornite le relative dispense (in formato pdf), i cui contenuti dovranno essere approfonditi mediante i libri di testo sopra suggeriti.

Introduzione alla spettrometria di massa con descrizione delle diverse tecniche strumentali. Illustrazione delle possibilità applicative nel settore della chimica organica e bioorganica, sia a livello di tecnica di identificazione e caratterizzazione strutturale, sia come tecnica per analisi quantitative ultra-sensibili ad elevata selettività.

Introduzione alla spettrometria di massa

• Concetti di base

Lo spettrometro di massa

• Tecniche di introduzione del campione
• Accoppiamento con la gas-cromatografia
• Ionizzazione mediante elettroni (EI)
• Analizzatori di massa
• Rivelatori

Altre tecniche di ionizzazione in fase gassosa

• Ionizzazione chimica (CI)

Tecniche di ionizzazione per desorbimento da fasi condensate

• Fast Atom Bombardment (FAB)

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization (MALDI)

Accoppiamento con la cromatografia liquida

• Accoppiamento – perché?
• Accoppiamento – come?

Tecniche di ionizzazione a pressione atmosferica

• Electrospray / Ionspray Ionization (ESI / ISI)
• Atmospheric Pressure Chemical Ionization (APCI)
• Atmospheric Pressure PhotoIonization (APPI)

Spettrometria di massa “tandem”

Interpretazione degli spettri di massa

• Informazioni ottenibili dallo spettro di massa
• Linee guida per l’interpretazione delle frammentazioni
• “Librerie” di spettri di massa

Spettrometria di massa e analisi quantitativa

Spettrometria di massa e scienze «omiche»

• Proteomica
• Metabolomica (Lipidomica)

Sviluppi recenti

• Ambient Ionization

Desorption ElectroSpray Ionization (DESI)

Direct Analysis in Real Time (DART)

Rapid Evaporative Ionization Mass Spectrometry(REIMS)

• Mass Spectrometry Imaging (MSI)
• Ion Mobility Spectrometry (IMS)

Sono richieste conoscenze di base in chimica organica e in fisica.

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Esame orale.

• Materiale Didattico su Elearning (slides in pdf, articoli di letteratura, monografie, filmati)
• Robert M. Silverstein et al. – “Identificazione Spettrometrica di Composti Organici” Terza Edizione, CEA 2016
• Jurgen H. Gross – “Spettrometria di Massa”, Edises, 2016
• Cappiello (Ed) – “Advances in LC-MS Instrumentation”, Elsevier, 2007 (per la parte di spettrometria di massa “avanzata”, ossia LC-MS, ESI, APCI, APPI, sviluppi recenti)
• E. de Hoffmann, V. Stroobant – “Mass Spectrometry”, 3a Edizione, Wiley, 2009
• R. K. Boyd, C. Basic, R. A. Bethem – “Trace Quantitative Analysis by Mass Spectrometry”, Chichester, John Wiley & Sons, 2008

Al termine del corso lo studente sarà in grado di:

• capire le proprietà e i fenomeni caratteristici delle onde elettromagnetiche e gli esperimenti fondamentali a livello storico che riguardano la luce, le sue proprietà e la nascita della spettroscopia.

• capire i principi alla base della meccanica quantistica per la comprensione della struttura dell'atomo e delle molecole;

• capire i principi fondamentali che stanno alla base dell'interazione tra la radiazione elettromagnetica e la materia;

• conoscere i principi fondamentali e le principali applicazioni di alcune spettroscopie (spettroscopia atomica di assorbimento ed emissione, spettroscopia molecolare di assobimento UV-vis, spettroscopia molecolare di emissione di fluorescenza, spettroscopia molecolare FT-IR, spettroscopia molecolare 1H NMR e 13C NMR).

ARGOMENTI DEL PROGRAMMA DEL CORSO:

Proprietà fondamentali delle onde elettromagnetiche. Natura ondulatoria e natura corpuscolare della luce: esperimenti storici fondamentali e proprietà ottiche (riflessione, rifrazione, diffrazione e interferenza). La nascita della Spettroscopia: aspetti e contributi storici fondamentali (es. righe di Fraunhofer, leggi di Kirchhoff, …). Lo spettro elettromagnetico, gli spettri di righe (emissione e assorbimento). Aspetti fondamentali della spettroscopia atomica (spettro di emissione/assorbimento dell’idrogeno, costante di Rydberg, …). Aspetti storici rilevanti ed esperimenti fondamentali alla base della nascita della “Fisica dei Quanti” (densità di energia emessa dal corpo nero, il ‘quanto’ di Planck, effetto fotoelettrico, effetto Compton, esperimento di Davisson e Germer, esperimento di Stern-Gerlach, gli spettri atomici – vedi sopra).

I postulati della Meccanica Quantistica e i concetti matematici di operatore, autofunzione, autovalore, valore di aspettazione, funzione coniugata, … Il dualismo onda-particella nel caso di particelle atomiche e subatomiche. La funzione d’onda. L’interpretazione probabilistica della funzione d’onda e interpretazione ondulatoria. Le equazioni di Schrödinger (dipendente e indipendente dal tempo). Il principio di indeterminazione di Heisenberg. Tappe fondamentali della Meccanica Quantistica (storiche). L’esperimento mentale di Richard Feyman e il paradosso del gatto di Schrodinger. Risoluzione dell’equazione di Schrodinger indipendente dal tempo: energie, funzioni d’onda e numeri quantici di alcuni modelli quantistici di sistemi particolari: particella in una scatola monodimensionale, bidimensionale e tridimensionale; rotore rigido nel piano e nello spazio tridimensionale, oscillatore armonico.

I modelli atomici, con particolare riferimento al modello di Bohr e al modello si Schrodinger. Fondamenti della struttura atomica e degli spettri atomici. Le funzioni d’onda dell’atomo idrogenoide: parte angolare e parte radiale, distribuzione radiale; numeri quantici ed energie elettroniche, relazione tra funzioni d’onda e orbitali; regole di selezione alla base degli spettri atomici. Gli atomi multielettronici: la configurazione elettronica e gli elementi chimici; dalla configurazione elettronica ai simboli di termine per i livelli elettronici di un atomo. Approssimazione LS e approssimazione jj. Diagrammi di correlazione dei livelli energetici degli atomi. Spettroscopia atomica e regole di selezione per gli atomi multielettronici. Accoppiamento spin-orbita. Effetto dei campi: effetto Stark ed effetto Zeeman.

Cenni su alcuni concetti fondamentali della struttura delle molecole: il legame chimico, la teoria degli orbitali molecolari e la teoria del legame di valenza (cenni).

L’approssimazione di Born-Oppenheimer (trattazione formale e interpretazione), la separazione dei moti degli elettroni e dei nuclei. Moti molecolari (parte nucleare): moto traslazionale del baricentro, moti rotazionali e moti vibrazionali.

Il ruolo della geometria molecolare sulle proprietà spettroscopiche delle sostanze chimiche. Larghezza di riga spettrale (larghezza di riga omogenea e disomogenea, contributi alla larghezza di riga in spettroscopia: effetto Doppler, Allargamento intrinseco legato al tempo di vita, allargamento collisionale).

Spettroscopia molecolare nella regione visibile (vis) e ultravioletto (UV). Principi teorici delle transizioni elettroniche e regole di selezione. Aspetti sperimentali e strumentali associati alla spettroscopia molecolare di assorbimento UV-vis. Elementi disperdenti e monocromatore (schema di un monocromatore); prismi (varie tipologie e dispersione angolare) e reticoli di diffrazione; beam-splitter, sorgenti di luce e fotomoltiplicatore. Legame tra struttura molecolare di composti organici e caratteristiche spettrali. Applicazione della spettroscopia UV-visibile allo studio dei pigmenti negli oli di oliva come esempio di matrice reale complessa.

Principi della spettroscopia di emissione di fluorescenza e di fosforescenza, diagramma di Jablonski, tempi caratteristici dei processi radiativi e non radiativi. Resa quantica di fluorescenza e cinetica degli stati eccitati mediante fluorescenza. Principi di funzionamento dello spettrofluorimetro e delle sue componenti. Esempi e applicazioni in campo medico e ambientale.

Spettroscopia molecolare nella regione delle radiazioni infrarosse e delle microonde. I principi fondamentali della spettroscopia vibrazionale e rotazionale: livelli energetici e regole di selezione. Momento di inerzia e momento di dipolo molecolare. Legame tra geometria molecolare, simmetria molecolare, tipo di rotore molecolare, componenti del momento d’inerzia ed espressione dell’energia rotazionale nella spettroscopia rotazionale pura. Forma dello spettro rotazionale puro. Cenni alla spettroscopia Raman. Modi vibrazionali, momento di dipolo e variazione del momento di dipolo, espressione dell’energia vibrazionale nell’approssimazione armonica. Anarmonicità (eq. di Morse). Regole di selezione. Aspetti e forme degli spettri vibrazionali e roto-vibrazionali. Aspetti fondamentali del funzionamento di uno spettrofotometro IR e FT-IR. L’interferometro di Michelson, sorgente IR, caratteristiche dello spettro infrarosso. Casi di studio e applicazioni allo studio di sostanze organiche, dei materiali come i film polimerici. Applicazione della spettroscopia IR per lo studio dei gas serra.

Spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR). Tappe storiche fondamentali della spettroscopia NMR. Definizione dei concetti di base: spin nucleare e momento magnetico nucleare. Le transizioni energetiche nucleari e la differenza di popolazione tra livelli nucleari. Principi di funzionamento di uno spettrometro NMR e dell’acquisizione dei segnali in Trasformata di Fourier. Le equazioni di Bloch. Esperimenti di base per l’acquisizione di un segnale NMR e per la misura dei tempi di rilassamento 1H NMR: T1 e T2. Cenni agli aspetti fondamentali per l’interpretazione degli spettri NMR: lo spostamento chimico, l’accoppiamento scalare, l’accoppiamento dipolare, l’effetto quadrupolare, il rilassamento di spin. Esempi di applicazioni usando software open-access.

Nozioni elementari di trigonometria, calcolo algebrico e funzioni di numeri complessi. Nozioni elementari del calcolo differenziale e integrale. Nozioni elementari di meccanica classica, elettricità, magnetismo, proprietà fondamentali delle onde elettromagnetiche.

Per fare l'esame ci sono delle propedeuticità:

Chimica Generale e Inorganica (e Laboratorio)

Fisica Generale I

Istituzioni di Matematica I e Esercitazioni

Durante il corso e durante i laboratori didattici gli studenti dovranno interagire con l'insegnante e con i colleghi, sarà richiesta una partecipazione attiva alle esperienze.

Gli studenti dovranno quindi dimostrare di avere un atteggiamento positivo e collaborativo con i compagni.

Queste conoscenze saranno valutate durante le attività laboratoriali e nei report scritti relativi alle attività svolte dagli studenti.

• L'esame è composto da un prova scritta ed una prova orale. Per accedere alla prova scritta gli studenti devono aver consegnato le relazioni scritte sulle esperienze di laboratorio e devono aver avuto un giudizio positivo sulla relazione consegnata. A questo scopo le relazioni dovrebbero essere consegnate almeno qualche settimana prima dell'esame. 
• La prova scritta consiste in più domande / esercizi / problemi da risolvere in un tempo massimo di 2 ore e mezza. 
• La prova scritta è superata se il punteggio totale raggiunge la sufficienza (18/30).
• Il docente può ammettere lo studente "con riserva" se il punteggio raggiunto allo scritto è superiore a 16 e inferiore a 18.
• La prova orale consiste in un colloquio con lo studente sui vari argomenti del corso. La prova orale non è superata se il candidato non risponde correttamente, esprimendosi in modo chiaro e usando la terminologia corretta, alle domande sui concetti principali presentati nel corso.
• L'esito (voto) finale dell'esame è il risultato di una valutazione complessiva, che terrà conto: 1) dell'attività di laboratorio e delle relazioni di laboratorio (per 2/10); 2) dell'esito della prova scritta (per 4/10) e dell'esito della prova orale (per 4/10).

Testi consigliati:

• P. Atkins, Chimica fisica (Quinta edizione italiana condotta sulla nona edizione inglese), Zanichelli
• W. Moore, Chimica fisica, Piccin Ed.
• J. Michael Hollas, Modern Spectroscopy, Wiley
• R. M. Silverstein, F. X. Webster e D. J. Kiemle, Identificazione spettrometrica dei composti organici, Zanichelli

Per il resto si consiglia di consultare tutto il materiale fornito su e-learning.

Al termine del corso:

• Lo studente avrà acquisito conoscenze in merito alle tappe fondamentali della Storia della chimica dall’alchimia alla chimica dei nostri giorni.
• Lo studente avrà acquisito conoscenze sugli aspetti fondanti della scienza chimica (come il concetto di elemento, sostanza, molecola, atomo…) e della loro contestualizzazione storica, sugli aspetti caratterizzanti la Chimica rispetto alla altre scienze.
• Lo studente avrà acquisito conoscenze relative rapporto della chimica con la società attuale e con le altre scienze.
• Lo studente avrà acquisito conoscenze relative all’approccio storico-epistemologico e del suo utilizzo a scopo didattico nelle scuole e nell’università.

ARGOMENTI DEL CORSO:

• Alchimia antica e alchimia medioevale, principali caratteristiche e personaggi rilevanti.
• Passaggio dall’alchimica alla chimica come scienza moderna (aspetti storici e storiografici)
• Le scoperte e le innovazioni di Antoine Lavoisier, il ruolo della moglie Marie Anne Pierrette Paulze, e gli aspetti centrali della 'rivoluzione chimica' di fine del XVIII secolo.
• La teoria atomico-molecolare (da Dalton a Cannizzaro, contesto storico-politico, ruolo dei vari personaggi attraverso l'uso delle fonti, aspetti rilevanti dal punto di vista didattico, l'evoluzione dei concetti di atomo e di molecola),
• Evoluzione del concetto di elemento chimico nella storia, dalle filosofie antiche greche alle definizioni IUPAC moderne,
• Il contesto conoscitivo della scoperta della tavola periodica, con riferimento ai principali protagonisti nel corso del XIX secolo.
• La scoperta degli elementi chimici e le dispute scientifiche attorno alle attribuzioni delle scoperte nella seconda metà del XIX e nel XX secolo. Alcuni esempi, come la storia della scoperta del Tecnezio.
• L'evoluzione delle rappresentazioni molecolari in chimica e la nascita della chimica organica nel corso del XIX secolo,
• Il rapporto tra la chimica e l'industria chimica nel Novecento,
• il rapporto tra chimica e società nel Novecento,
• il rapporto tra chimica e altre discipline nel Novecento.
• Scoperte e nuove idee nella chimica nel corso del Novecento.
• Valore didattico della storia della chimica e vari approcci storici-epistemologici.
• Elementi di epistemologia della chimica.
• La natura della scienza e della Chimica: punti di vista diversi. Concetti fondanti e caratterizzanti la Chimica e loro contestualizzazione storica. Rapporto della Chimica con le altre discipline scientifiche (in particolare la fisica e la biologia)
• L'immagine della chimica nella storia, con particolare riferimento ad eventi nel corso del XX e XXI secolo.
• Cenni agli aspetti etici della chimica rilevanti dal punto di vista dell'insegnamento, con esempi storici significativi.
• Attività didattiche nei musei scientifici a carattere storico/conservativo. Il ruolo delle collezioni storiche nell'insegnamento della chimica.

Lo studente deve aver seguito il corso di chimica generale del primo anno di laurea triennale e quindi avere conoscenze di base della chimica generale.

Gli studenti dovranno confrontarsi tra loro, discutere, argomentare e presentare agli altri il loro lavoro.

In alcuni momenti, i ragazzi lavoreranno in classe secondo il metodo “cooperative learning” e quindi saranno importanti i rapporti tra ragazzi e in generale le dinamiche di gruppo.

Gli studenti dovranno essere in grado di confrontarsi su tematiche piuttosto problematiche, come alcune implicazioni etiche del mestiere del chimico e del ricercatore.

Il docente propone agli studenti alcuni argomenti di storia della chimica, tipicamente a partire da un testo di riferimento, su cui approfondire gli aspetti didattici seguendo un approccio storico-epistemologico. Durante il corso, il docente crea momenti di discussione su alcune scoperte fondamentali in chimica, stimolando i ragazzi ad una riflessione sull’approccio storico-epistemologico. Durante il corso, alcune lezioni saranno impostate in modo che siano gli studenti stessi ad introdurre alcuni argomenti rilevanti per il corso (con modalità flipped classroom), per verificare le loro capacità.

• L’esame prevede una prova orale, che consiste in un colloquio tra il candidato e il docente.
• La prima parte dell'esame si basa sulla presentazione e sulla discussione di un lavoro preparato dagli studenti (sia in piccoli gruppi mediante il metodo cooperative learning sia singolarmente). Per gli studenti che hanno frequentato il corso questa parte solitamente viene svolta una delle ultime lezioni in modo collettivo.
• Il resto dell’esame consiste in domande aperte sui vari argomenti del programma.
• Il docente terrà anche conto delle valutazioni eventualmente fatte durante il corso finalizzate a valutare la partecipazione, il comportamento, l’interazione con gli altri studenti durante le attività di cooperative learning e sulle presentazioni fatte dagli studenti durante le attività flipped classroom.
• Il colloquio dura da 60 a 90 minuti.
• La prova orale non è superata se lo studente non ha presentato il report dell'attività nei tempi richiesti; se, durante la prova orale, dimostra di non aver compreso aspetti fondamentali della chimica e la loro contestualizzazione storica; se dimostra di non sapere utilizzare un linguaggio appropriato e adeguato per la disciplina; se dimostra di avere delle lacune gravi sugli argomenti trattati in dettaglio durante il corso (vedi programma).
• IMPORTANTE: gli studenti che non hanno frequentato il corso dovranno contattare il docente che invierà loro un file contenente le attività da svolgere su elearning e concorderà l'attività da presentare sottoforma di presentazione o relazione. Questa parte è obbligatoria e la relazione o presentazione dovrà essere inviata al docente almeno una settimana prima della data dell'orale.

I testi di riferimento del corso sono:

VALENTINA DOMENICI, "INSEGNARE E APPRENDERE CHIMICA, MONDADORI UNIVERSITA', FIRENZE 2018.

Luigi Cerruti, Bella e potente: la chimica del Novecento fra scienza e società. (nuova edizione) Editori Riuniti: 2016.

Eric Scerri, Un racconto di sette elementi, Aracne Editore, 2017.

Eric Scerri, The Periodic Table: Its Story and Its Significance, Oxford University Press, 2006.

Antonio De Meo, Il Chimico e l’Alchimista (Editori Riuniti 1981).

Volume di La Chimica nella Scuola – La Storia della Chimica – Anno XXVII, n. 3, 2007.