scienze chimiche

Obiettivo del corso è quello di fornire agli studenti le conoscenze di base
relative allo studio di equilibri in soluzione acquosa, all'analisi
volumetrica, all'analisi gravimetrica e alle principali tecniche

Aspetti generali della Chimica Analitica
Strumenti di laboratorio
Impostazione sperimentale
Analisi volumetrica
Analisi gravimetrica
Analisi statistica
Analisi volumetrica - titolazione redox
Review e lab report notes

Conoscenza dei concetti basilari di chimica generale

Lezioni frontali, esercizi in aula ed esercitazioni in laboratorio

• prova in itinere scritto parte analitica (esercizi)
• relazioni su esperienze svolte in laboratorio
• esame orale/scritto parte strumentale

D.C. Harris:“Chimica analitica quantitativa”, Zanichelli, Bologna.
Hage e Carr, Chimica analitica ed analisi quantitativa, Piccin Editore

Il corso si prefigge di dare agli studenti le basi per comprendere gli aspetti dinamici e mutevoli della chimica, fornendo loro gli strumenti più adatti alla comprensione dei concetti fondamentali della chimica.
La loro capacità di risolvere problemi specifici si dovrà basare infatti su questa comprensione.
Il corso si prefigge altresì l'obiettivo di fornire agli studenti gli strumenti idonei per risolvere problemi specifici relativi agli argomenti inerenti la chimica di base.

I concetti della Chimica di Base.
L'applicazione pratica dei concetti fondamentali alla soluzione di problemi specifici.

• La struttura atomica: le particelle subatomiche e i primi modelli atomici;
• le onde e le loro proprietà: le basi della teoria quantistica;
• la meccanica quantistica: i concetti di probabilità e di indeterminazione, l’equazione d’onda;
• gli orbitali atomici;
• la tavola periodica degli elementi e le proprietà periodiche;
• il legame chimico: il legame ionico (reticoli cristallini, energia reticolare); il legame covalente [teorie di Lewis, del Legame di Valenza (geometria molecolare, VSEPR, ibridazione) degli Orbitali Molecolari]; il legame metallico (teoria delle bande);
• i legami intermolecolari: il legame a idrogeno, le interazioni ione-dipolo, le forze di Van der Waals;
• gli stati fisici della materia (gas, liquidi, solidi) e le trasformazioni fisiche;
• i diagrammi di stato ad un componente;
• i gas perfetti;
• le soluzioni e le loro proprietà: le unità di concentrazione, le proprietà colligative;
• l'equilibrio chimico: la legge dell’equilibrio mobile, la costante di equilibrio;
• l’equilibrio chimico in fase gassosa;
• l’equilibrio chimico in soluzione acquosa: pH di soluzioni acquose di acidi, basi e sali, soluzioni tampone, titolazioni acido-base, indicatori;
• gli equilibri eterogenei: i composti poco solubili);
• l’elettrochimica: elettrolisi, pile;
  cenni di termodinamica (spontaneità delle reazioni chimiche);
• cenni di cinetica chimica (velocità ed ordine di reazione, catalisi).
  STECHIOMETRIA
• nomenclatura chimica dei composti inorganici;
• formule di struttura;
• reazioni chimiche e loro bilanciamento;
• numero di ossidazione e reazioni di ossido-riduzione;
• calcoli stechiometrici su: mole; formule empiriche e molecolari; composizione percentuale di miscele; gas ideali; proprietà colligative; equilibrio in fase gassosa; pH di soluzioni acquose di acidi e basi forti e deboli, soluzioni tampone, idrolisi di sali; titolazioni acido-base; solubilità di specie poco solubili; pile ed elettrolisi.

Nessuno

Il corso consiste in:
Lezioni frontali (48 ore) sugli argomenti teorici della Chimica di base.
Esercitazioni di stechiometria: calcoli numerici sugli argomenti teorici svolti nel modulo I (72 ore)

Esame finale che consiste in una prova scritta e e una orale.
La prova scritta, relativa alla parte di Stechiometria, consiste in cinque esercizi numerici. L'esame orale, con l'ausilio di strumenti di scrittura, consiste in una serie di domande sugli argomenti trattati. L'esame nel complesso è volto a verificare le conoscenze teoriche degli argomenti trattati e la capacità a sviluppare tali conoscenze verso la soluzione di problemi pratici.

1. Kotz, Treichel, Townsend, Treichel «Chimica» – EdiSES
2. Atkins, Jones, Laverman «Principi di chimica» – Zanichelli
3. Borocci, Crucianelli, di Vona, Fraschetti, Lamponi, Leone, Magnani, Monti, Rossi «Le Basi della Chimica» – Edizioni A.L.E.
4. Tro «Chimica un approccio molecolare» – EdiSES
Stechiometria
1. Bertini, Luchinat, Mani, Ravera “Stechiometria: un avvio allo studio della chimica” Casa Editrice Ambrosiana
2. Aschi, Di Vona, Filippi, Fraschetti, Grandinetti, Leone, Sanna, Tagliatesta «Stechiometria – Chimica Generale attraverso gli esercizi» Edizioni A.L.E.
https://sbart-unisi.alma.exlibrisgroup.com/leganto/public/39SBART_SBS_MAIN/lists/24505965960003297?auth=LOCAL

Apprendere gli strumenti matematici e i metodi della fisica di base. Conoscere ed applicare i principi della dinamica e le leggi di conservazione. Saper risolvere semplici problemi di meccanica con l'ausilio delle tecniche di base dell'algebra lineare e del calcolo differenziale e integrale.

https://drive.google.com/file/d/121ZENnE4Q5pX9uEGTEUYSTLVBS6jdw5F/view?usp=drive_link

Trigonometria, calcolo differenziale e integrale

Lezioni frontali con esempi pratici. Tutti gli argomenti e il materiale presentato a lezione viene reso disponibile sulla piattaforma moodle.

Esame scritto consistente nella risoluzione di tre o quattro problemi e questionari a risposta multipla su argomenti teorici; colloquio orale.

Mazzoldi, Nigro, Voci: Fisica vol. 1 (Edises)
Ferrari, Luci, Mariani, Pelissetto, Fisica vol. 1 (Idelson Gnocchi)
In inglese: Young, Freedman: Sears & Zemansky's University Physics (Pearson)

Apprendere la fenomenologia e la teoria dell'elettromagnetismo classico. Conoscere ed applicare le equazioni dell'elettromagnetismo e le leggi di conservazione. Saper risolvere semplici problemi di elettromagnetismo con l'ausilio delle tecniche dell'algebra lineare e del calcolo differenziale e integrale.

https://drive.google.com/file/d/1qBasBh0T9e4rtR2MVfQM4VXOeQs3CgQY/view?usp=drive_link

Padronanza delle basi di calcolo differenziale e integrale e della meccanica classica. Il corso di Fisica 1 è formalmente propedeutico.

Lezioni frontali con esempi pratici. Tutti gli argomenti e il materiale presentato a lezione viene reso disponibile sulla piattaforma moodle.

Esame scritto consistente nella risoluzione di tre o quattro problemi e questionari a risposta multipla su argomenti teorici; colloquio orale

Mazzoldi, Nigro, Voci - Fisica vol 2 - Edises
Ferrari, Luci, Mariani, Pelissetto 'Fisica vol.2 Elettromagnetismo e Ottica' - Idelson Gnocchi;
In inglese: Young, Freedman: Sears & Zemansky's University Physics (Pearson)

Avvia al calcolo differenziale e integrale con funzioni reali di variabile
reale e potenzia le conoscenze teoriche del concetto di funzione e di
insiemi numerici

Insiemi numerici, concetto di funzione, funzioni reali di variabile reale, limiti e continuità, derivate ed integrali.

Calcolo Algebrico, Elementi di Trigonometria, Geometria Analitica,
Funzioni elementari.

Lezioni frontali corredate da molti esercizi svolti in collaborazione con la
classe.

Compito scritto con esercizi a domande aperte seguito da orale

BRAMANTI, PAGANI, SALSA - Calcolo Infinitesimale e Algebra Lineare -
Zanichelli
BRAMANTI, PAGANI, SALSA - Analisi Matematica 1 - Zanichelli
F. BELLISSIMA – C. CROCIANI, Matematica di Base, Carocci Ed.

Conoscenza di base della chimica organica e dei meccanismi che la governano. Conoscenza di base della stereo chimica organica. Capacità di usare correttamente lo strumento della formula chimica per definire la reattività e le proprietà delle varie classi di sostanze organiche. Capacità di scrivere i prodotti di una reazione dati i prodotti di partenza ed i reattivi.

Introduzione storica. Atomi, legami chimici, elettronegatività. Modello del “Valence-Bond”. Orbitali atomici e molecolari. Cariche formali, stati di ossidazione dell’atomo di carbonio. Ibridazione. Rappresentazione delle molecole organiche. Formule di risonanza.
Acidi e basi di Brønsted – Lowry e Lewis. Elettrofili e nucleofili. Regolazione.
Rassegna generale dei gruppi funzionali. Idrocarburi saturi ed insaturi. Sistemi aromatici. Alogeno derivati. Alcoli, fenoli, eteri, epossidi, tioli. Aldeidi e chetoni. Acidi carbossilici e derivati: alogenuri acilici, anidridi, esteri, tioesteri, ammidi, nitrili. Ammine alifatiche ed aromatiche. Immine ed ossime. Derivati dell’acido carbonico. Per tutti vengono definite: struttura elettronica, nomenclatura e proprietà chimico-fisiche.
Isomeria, stereochimica. Vari tipi di isomeri. Conformazioni ed analisi conformazionale. Proiezioni di Newman. Conformazioni a sedia per i cicloesani. Chiralità. Centri stereogenici. Configurazioni assolute R/S. Proiezioni di Fischer per l’assegnazione. Proprietà uguali e differenti tra isomeri. Composti meso. Il polarimetro ed il potere ottico rotatorio. Separazione di racemi. Conseguenze biologiche.
Addizione nucleofila al C=O. Meccanismo generale. Reazioni di riduzione, con reattivi organometallici, formazione di cianoidrine, formazione di composti bisolfiti di addizione, idratazione, formazione di emiacetali ed acetali, formazione di immine, formazione di enammine, reazione di Wittig.
Sostituzione nucleofila al C=O carbossilico. Meccanismo generale. Buoni nucleofili e buoni gruppi uscenti. Intermedio tetraedrico. Sintesi e reattività degli acidi carbossilici e derivati.
Termodinamica e cinetica. Diagrammi di energia di una reazione. Ordine cinetico di una reazione. Catalizzatori.
Sostituzioni nucleofile SN1 e SN2. Meccanismi. Stereochimica. Gruppi uscenti e nucleofili. Solventi. Scheletro carbonioso. Reazioni di sostituzione su alogeno alcani, alcol, eteri ed epossidi. Possibili nucleofili.
Eliminazioni E1, E2, E1cB. Meccanismi. Stereochimica. Zaitseff e Hofmann. Come scegliere tra sostituzioni ed eliminazioni. Sintesi di alcheni ed alchini. Reazioni di didroalogenazione, disidratazione ed ossidazione di alcol.

Chimica Generale ed Inorganica

L’insegnamento si articola in lezioni frontali e lezioni con esercitazioni svolte in aula, per un totale di 52 ore. Le lezioni frontali sono dedicate alla presentazione dei contenuti teorici (conoscenza e comprensione), mentre le lezioni con esercitazioni sono finalizzate all’applicazione dei concetti alla scrittura di strutture, meccanismi e prodotti di reazione e allo svolgimento di esercizi di nomenclatura e sintesi (capacità di applicare le conoscenze). Tutto il materiale didattico (slide, esercizi, materiali di supporto) è reso disponibile a tutti gli studenti sulla piattaforma Moodle di Ateneo (USienaIntegra). Non sono previsti materiali o percorsi differenziati per studenti e studentesse non frequentanti: il materiale pubblicato su Moodle consente di seguire il percorso formativo anche in assenza di frequenza alle lezioni.

La verifica dell’apprendimento avviene tramite una prova scritta, eventualmente integrata da una prova orale facoltativa. Non sono previste prove in itinere. La prova scritta è composta da: domande aperte e quesiti teorici; disegno di strutture e meccanismi di reazione; previsione dei prodotti di reazione; esercizi di nomenclatura e di sintesi. La prova scritta accerta la conoscenza di base della chimica organica e dei suoi meccanismi (obiettivo: conoscenza e comprensione) e la capacità di utilizzare correttamente le formule chimiche per definire reattività e proprietà delle diverse classi di composti e di prevedere i prodotti di una reazione a partire da reagenti e substrati (obiettivo: capacità di applicare le conoscenze). La votazione della prova scritta è espressa in trentesimi: il voto minimo per il superamento è 18/30 e il punteggio massimo conseguibile con la sola prova scritta è 27/30. La prova orale facoltativa verte sui principali contenuti del corso e può unicamente incrementare il voto conseguito nella prova scritta, fino a un massimo di 30/30 e lode. Le modalità di verifica sono identiche per studenti e studentesse frequentanti e non frequentanti.

Clayden, Greeves, Warren, Wothers, "Organic Chemistry", Oxford University Press
Clayden, Greeves, Warren, Wothers, "Chimica Organica", Piccin edizioni
Sandro Cacchi e Francesco Nicotra
"Esercizi di chimica organica" Ed. CEA
D'Auria, Taglialatela, Scafati, Zampella
"Guida Ragionata allo Svolgimento di Esercizi di Chimica Organica" Ed. Loghìa
Solomons, Fryhle, Johnson "La chimica organica attraverso gli esercizi" Ed. Zanichelli
Bibliografia consigliata: https://sbart-unisi.alma.exlibrisgroup.com/leganto/public/39SBART_SBS_MAIN/lists/24008508590003297?auth=LOCAL§ion=24008508600003297

Obiettivo della formazione, nel rispetto dell'Accordo Stato Regioni in vigore dal 26 gennaio 2012, è fornire informazioni e metodi ritenuti indispensabili per conoscere i rischi specifici nei luoghi di lavoro, conoscere l’utilizzo dei dispositivi di protezione individuale e conoscere il quadro normativo che disciplina la sicurezza e salute sul lavoro. La formazione vuole inoltre sviluppare capacità analitiche (individuazione dei rischi), comportamentali (percezione del rischio) e fornire conoscenze generali sui concetti di pericolo, rischio, danno, misure di prevenzione e protezione.

Concetti di rischio, danno, prevenzione e protezione. Diritti, doveri e sanzioni per i vari soggetti aziendali. Organi di vigilanza, controllo e assistenza. Organizzazione della prevenzione nell’Università di Siena. Ambienti di lavoro, microclima, illuminazione, lavoro a videoterminale, attrezzature di lavoro, rischio elettrico. Rischio incendio, rischio da atmosfere esplosive, gestione emergenze, segnaletica di sicurezza. Gas tecnici. Gestione dei rifiuti. Rischi da agenti chimici e rischi da agenti cancerogeni e/o mutageni. Rischi da agenti biologici. Rischi da agenti fisici. Misure di prevenzione e protezione ed effetti sulla salute degli agenti fisici, chimici e biologici. Sorveglianza sanitaria. Stress lavoro-correlato.

Nessuno

Didattica frontale

Orale

Fornisce agli studenti strumenti generali della programmazione che potranno poi essere utili qualsiasi sia il linguaggio di programmazione specifico che
si trovassero a dover utilizzare.
Alla fine del corso lo studente sa leggere e capire cosa calcola una parte di codice e conosce il concetto di oggetto e classe e come gli oggetti comunicano tra loro.

Introduzione alla programmazione: Costrutti di selezione (if, if-else, switch) e di ripetizione (while, do-while e for). Implementazione di semplici algoritmi mediante funzioni e procedure.
Introduzione alla programmazione ad oggetti nel linguaggio Java: si definiscono i concetti di oggetto e classe e si implementano particolari classi di oggetti con esempi presi dall’algebra e dalla geometria.

Non sono necessari particolari prerequisiti.

Lezioni frontali corredate da molti esercizi svolti in collaborazione con la classe e durante le ore di laboratorio.

Compito scritto con esercizi a domande aperte seguito da orale

“Gocce di Java” Pierluigi Crescenzi, Franco Angeli Editore

Orale

Scopo del corso è fornire agli studenti le nozioni principali dell’analisi
matematica volte a far apprendere agli studenti le tecniche
necessarie per studiare le funzioni di due variabili, risolvere alcune semplici equazioni differenziali del I e II ordine e sistemi con l'uso delle matrici. Ove possibile, i concetti trattati
verranno applicati per costruire e studiare modelli matematici di fenomeni reali
legati alle scienze applicate, in particolare alla chimica.

Numeri Complessi: forma algebrica, trigonometrica ed esponenziale. Numeri complessi coniugati. Operazioni in C. Rappresentazione dei numeri complessi nel piano complesso. Radice n-esima di un numero complesso.
Equazioni differenziali del I ordine (EDO) lineari omogenee e non omogenee. EDO del I ordine non lineari: a variabili separabili e di Bernoulli. Problemi di Cauchy associati a EDO del I ordine. EDO del II ordine a coefficienti costanti omogenee e non omogenee con termine noto di tipo polinomiale, esponenziale e/o trigonometrico. Problema di Cauchy associato a EDO del II ordine.
Matrici: definizioni, operazioni, determinante, matrici inverse, rango. Matrici e risoluzione dei sistemi lineari.
Vettori: definizioni, operazioni, combinazione lineare e dipendenza lineare. Spazio vettoriale, basi, prodotto scalare ed ortogonalità, prodotto vettoriale. Autovalori, autovetturi, matrici diagonalizzabili.
Funzioni di due variabili: dominio, limiti e continuità. Derivate direzionali, derivate parziali e gradiente, differenziabili. Teorema del differenziale totale. Derivate successive; matrice Hessiana; teorema di Schwartz. Punti di minimo e di massimo relativo. Punti di sella. Punti critici e teorema di Fermat.

Si raccomanda un ripasso accurato delle nozioni matematiche acquisite in Matematica 1.

Il corso si svolge attraverso lezioni frontali ed esercitazioni. La parte di didattica frontale affronta i temi fondamentali del corso con esempi applicativi. La parte di esercitazione verte sulla risoluzione pratica di problemi.
Sarà richiesta un’attività autonoma di studio e lo svolgimento di esercizi in linea con il lavoro fatto in aula.
In aggiunta ai testi consigliati, saranno messi a disposizione materiali didattici integrativi e quesiti di esempio per l'esame, al fine di agevolare la preparazione autonoma degli studenti.
Tale materiale aggiuntivo è disponibile sulla piattaforma di e-learning. L'accesso è protetto da password, che sarà comunicata dal docente durante la prima lezione.

Esame scritto comprendente una parte di esercizi e una di teoria. L’esame si considera superato con la votazione di 18/30 che si otterrà sommando i punteggi dei singoli esercizi.
I compiti in cui manca completamente la parte di teoria o la parte di esercizi si considerano insufficienti.

Matematica per le Scienze, con fondamenti di probabilità e statistica
Autori: Marco, Fulvia Confortola, Sandro Salsa
Editore: Zanichelli
Data di Pubblicazione: maggio 2024
ISBN: 978-88-08-32070-4
Matematica Calcolo Infinitesimale e Algebra Lineare
Autori: M. Bramanti, C.D. Pagani, S. Salsa
Editore: Zanichelli
Data di Pubblicazione: 2004
ISBN: 9788808075475
Analisi Matematica 2
Autori: M. Bramanti, C.D. Pagani, S. Salsa
Editore: Zanichelli
Data di Pubblicazione: 2009
ISBN: 9788808122810
Elementi di analisi matematica due
Autori: N. Fusco, P. Marcellini, C. Sbordone
Editore: Liguori
Data di Pubblicazione: 2001
ISBN: 9788820731373
Lezioni di analisi matematica due
Autori: N. Fusco, P. Marcellini, C. Sbordone
Editore: Zanichelli
Data di Pubblicazione: 2020
ISBN: 9788808520203
Calcolo differenziale 2
Autori: R. Adams
Editore: Zanichelli
Data di Pubblicazione: 2014
ISBN: 9788808184689
Analisi matematica 2
Autori: C. Canuto, A. Tabacco
Editore: Pearson
Data di Pubblicazione: 2021
ISBN: 9788891910646
Si veda anche: https://sbart-unisi.alma.exlibrisgroup.com/leganto/public/39SBART_SBS_MAIN/lists/22573132070003297?auth=LOCAL

Orale