Corso di laurea: Chimica Programmazione per l'A.A. 2021/2022

SCIENTIFIC TOPICS : THE ATOM AND THE ELEMENTS. INORGANIC & ORGANIC CHEMISTRY. SHAPES OF MATTER. PORTRAIT OF THE ATOM. ELECTRONIC STRUCTURE OF THE ATOM. PERIODIC TABLE. CHEMICAL ELEMENTS OF LIFE. A HISTORY OF THE ATOM. DO'S & DON'TS IN A CHEMISTRY LAB.

LANGUAGE STRUCTURES BASED ON TOPICS & ON UNITS.

Unit 1 –Question forms.Suffixes.Formal and informal writing

Unit 2 –Present simple and present continuous.Adjectives and adverbs

Unit 3 –'Like' as a verb and preposition.Prefixes.Using 'like' as a filler word

Unit 4 –Adverbs of Frequency.Commuting and adverbs of frequency.Two ways to say 'often'

Unit 5 –'Have to' and 'must'.Future and past usage.Language practice.

'Have got to' versus 'have to'.

Unit 6 –Past Simple.

-ing and –ed adjectives.

Unit 7 –Past simple and continuous.

Unit 8 -Articles.Grammar.When to use 'the'.When to use the zero article.

Compound adjectives

Unit 9 –'Going to' and present continuous.Past, present or future?

'Going to' and present continuous to talk about the future.

Different ways to talk about the future.Language for making plans

Unit 10 –Verb patterns.When to use the gerund and when the infinitive after a verb.

Unit 11 –Past participles and the present perfect.Present perfect with 'never' and 'ever'

Unit 12 –Present perfect with 'for' and 'since'.

Unit 13 –Comparatives and superlatives.Much and more.More about comparatives.Comparing nouns

Superlatives and comparatives activity.

Unit 14 –'Just', 'already' and 'yet' with the present perfect tense.Compound nouns

Unit 15 –Defining relative clauses.Getting a handle on relative clauses.

Wh- /Relative clauses.Descriptions with relative clauses

Unit 16 –Understanding might, may and could.Using will and might.

May, might and could for possibility.

Unit 17 – REVISION

Unit 18 –'Too', 'very', 'enough'.Modifying adjectives with 'too', 'very' and 'enough'

Unit 20 –Tenses:present simple, present continuous, past simple, present perfect;

going to, present continuous with future meaning.

Mixed tenses.

Talking about plans for the future.

Unit 21 –'if' and 'whether'

Unit 22 –REVISION

Unit 23 –First conditional.'If' + present simple + will

Unit 24 –The second conditional.Would it be better if…

Third conditional.

State verbsand action verbs.

Unit 25 –Present perfect and past simple.

Unit 26 –Question tags

Unit 27–'might' and 'be likely to'.

Unit 28–'Used to' and 'would'.

Suggestions, instructions and advice

Unit 30 –, 'be able to' and 'manage to' in context.Present and past modals of ability.

MAPPE CONCETTUALI. FOTOCOPIE DA INVIARE A MEZZO MAIL. LINKS. PUBBLICAZIONI SCIENTIFICHE.

Il programma dettagliato sarà pubblicato alla fine del corso. Sul portale Studium sarà possibile seguire quotidianamente il diario delle lezioni. Gli argomenti trattati sono:

Algebra lineare: Matrici , determinante, rango , autovalori ed autovettori. Sistemi di equazioni lineari.

Elementi di calcolo vettoriale.

Geometria analitica nel piano : rappresentazione di una retta. Condizione di parallelismo e di ortogonalità tra due rette. Distanza punto -retta

Generalità sugli insiemi numerici: numeri naturali, numeri interi, numeri razionali ed irrazionali. Proprietà fondamentali dell'insieme dei numeri reali. Elementi di topologia in R e in R^2. Piano cartesiano. Sistema polare. Estremo inferiore ed estremo superiore di un insieme. Numeri complessi.

Successioni di numeri reali.

Serie numeriche: definizione, serie a termini positivi con criteri per la ricerca del carattere. Serie a segno alterno e teorema di Leibnitz. Assoluta convergenza di una serie.

Funzioni reali di variabile reale e loro limiti. Continuità e sequenziale continuità. Invertibilità di una funzione. Monotonia. Relazione tra monotonia invertibilità e continuità. Funzioni elementari: potenza con esponente reale, esponenziale, logaritmo, funzioni trigonometriche. Funzioni iperboliche. Funzioni arcoseno, arcocoseno e arcotangente. Funzioni composte.

Calcolo differenziale per le funzioni reali di una variabile reale e sue applicazioni : derivabilità regole di derivazione. Significato geometrico e fisico della derivabilità. Derivabilità delle funzioni composte e delle funzioni inverse. . Classificazione dei punti di non derivabilità. Estremi realtivi ed assoluti. Teorema di Fermat, Rolle e Lagrange ed applicazioni. Studio della monotonia. Convessità e concavità. Punti di flessi. Grafico di una funzione. Formula di Taylor ed applicazioni.



Si fa presente che tutti gli argomenti trattati sono indispensabili per acquisire una buona conoscenza della materia e tutti saranno oggetto delle prove d’esame. Per alcuni teoremi non verrà richiesta la dimostrazione. Per conoscere il grado di approfondimento con cui saranno presentati i singoli argomenti ( ad esempio se di un teorema è omessa la dimostrazione ) basterà seguire il diario delle lezioni pubblicato quotidianamente su Studium. Si ricorda comunque che la frequenza delle lezioni e la partecipazione attiva ad esse e alle attività integrative agevoleranno l’apprendimento.

1) Giovanni Emmanuele Analisi Matematica I Pitagora editore

2) M. Bramanti, C.D. Pagani, S. Salsa: Matematica - calcolo infinitesimale e algebra lineare, ed. Zanichelli

3) S. Salsa, A. Squellati: Esercizi di Matematica 1, ed. Zanichelli

4) Cento pagine di algebra lineare.

5)Cento pagine di geometria analitica nel piano

Il programma dettagliato sarà pubblicato alla fine del corso. Sul portale Studium sarà possibile seguire quotidianamente il diario delle lezioni. Gli argomenti trattati sono:

Algebra lineare: Matrici , determinante, rango , autovalori ed autovettori. Sistemi di equazioni lineari.

Elementi di calcolo vettoriale.

Geometria analitica nel piano : rappresentazione di una retta. Condizione di parallelismo e di ortogonalità tra due rette. Distanza punto -retta

Generalità sugli insiemi numerici: numeri naturali, numeri interi, numeri razionali ed irrazionali. Proprietà fondamentali dell'insieme dei numeri reali. Elementi di topologia in R e in R^2. Piano cartesiano. Sistema polare. Estremo inferiore ed estremo superiore di un insieme. Numeri complessi.

Successioni di numeri reali.

Serie numeriche: definizione, serie a termini positivi con criteri per la ricerca del carattere. Serie a segno alterno e teorema di Leibnitz. Assoluta convergenza di una serie.

Funzioni reali di variabile reale e loro limiti. Continuità e sequenziale continuità. Invertibilità di una funzione. Monotonia. Relazione tra monotonia invertibilità e continuità. Funzioni elementari: potenza con esponente reale, esponenziale, logaritmo, funzioni trigonometriche. Funzioni iperboliche. Funzioni arcoseno, arcocoseno e arcotangente. Funzioni composte.

Calcolo differenziale per le funzioni reali di una variabile reale e sue applicazioni : derivabilità regole di derivazione. Significato geometrico e fisico della derivabilità. Derivabilità delle funzioni composte e delle funzioni inverse. . Classificazione dei punti di non derivabilità. Estremi realtivi ed assoluti. Teorema di Fermat, Rolle e Lagrange ed applicazioni. Studio della monotonia. Convessità e concavità. Punti di flessi. Grafico di una funzione. Formula di Taylor ed applicazioni.



Si fa presente che tutti gli argomenti trattati sono indispensabili per acquisire una buona conoscenza della materia e tutti saranno oggetto delle prove d’esame. Per alcuni teoremi non verrà richiesta la dimostrazione. Per conoscere il grado di approfondimento con cui saranno presentati i singoli argomenti ( ad esempio se di un teorema è omessa la dimostrazione ) basterà seguire il diario delle lezioni pubblicato quotidianamente su Studium. Si ricorda comunque che la frequenza delle lezioni e la partecipazione attiva ad esse e alle attività integrative agevoleranno l’apprendimento.

1) Giovanni Emmanuele Analisi Matematica I Pitagora editore

2) M. Bramanti, C.D. Pagani, S. Salsa: Matematica - calcolo infinitesimale e algebra lineare, ed. Zanichelli

3) S. Salsa, A. Squellati: Esercizi di Matematica 1, ed. Zanichelli

4) Cento pagine di algebra lineare.

5)Cento pagine di geometria analitica nel piano

· La composizione della materia: molecole e composti molecolari, ioni e composti chimici, la nomenclatura chimica, costituzione dell’atomo, peso atomico e peso molecolare, tavola periodica degli elementi, gruppi e periodi, proprietà periodiche degli elementi, relazioni diagonali.

· Leggi fondamentali della chimica: Teoria atomica di Dalton, Principio di Avogadro, leggi di combinazione, scoperta di elettroni, protoni e neutroni.

· Le reazioni chimiche: il concetto di mole, le equazioni chimiche, bilanciamento delle reazioni semplici, definizione di ossidante e riducente, numero di ossidazione e reazioni redox, definizione di acido e base, reazioni acido-base, significato quantitativo delle reazioni chimiche, reazioni all’equilibrio e irreversibili.

· Struttura dell’atomo: Radiazione elettromagnetica, cenni di meccanica quantistica: Planck, effetto fotoelettrico, spettri atomici, modello di Bohr, de Broglie, Heisenberg, equazione di Schrödinger, Atomi monoelettronici, atomi polielettronici: spin e numero quantico di spin, energie orbitaliche di atomi polielettronici, principio di esclusione di Pauli, Aufbau e regola di Hund.

· Il legame chimico: Legame covalente secondo Lewis, Geometria molecolare e Teoria VSEPR, Teoria del legame di valenza, Geometria molecolare e ibridizzazione, Legami multipli, Cenni di teoria degli orbitali molecolari, configurazione elettronica delle molecole biatomiche omopolari del secondo periodo, interazioni non-covalenti, legame ionico, legame ad idrogeno, legame metallico.

· Lo stato gassoso: leggi dei gas, equazione di stato dei gas ideali, volume molare, densità dei gas, legge della diffusione dei gas, gas reali, equazione di van der Waals per i gas reali, significato molecolare della pressione e della temperatura, cenni di teoria cinetica dei gas.

· Passaggi di stato: Gas-Vapore-Liquido, pressione e temperatura critica, diagrammi di stato, equilibri tra fasi.

· Cenni sullo stato solido: solidi metallici e ionici, solidi molecolari e solidi reticolari covalenti, energia reticolare, ciclo di Born-Haber.

· Lo stato liquido e le soluzioni: ruolo delle interazioni non-covalenti, pressione di vapore dei liquidi e temperatura di ebollizione, solvatazione dei soluti, concentrazione delle soluzioni, legge di Raoult, deviazioni dalla legge di Raoult, cenni sulla distillazione di liquidi, proprietà colligative, crioscopia ed ebullioscopia, pressione osmotica, elettroliti forti e deboli, grado di dissociazione, solubilità dei gas nei liquidi.

· Cinetica ed equilibrio chimico: reazioni di equilibrio, velocità di una reazione chimica, ordine di una reazione, energia di attivazione ed equazione di Arrhenius, deduzione cinetica dell’equilibrio chimico, costante di equilibrio, influenza della concentrazione, della pressione e della temperatura sugli equilibri chimici, catalisi, catalizzatori omogenei ed eterogenei.

· Cenni di termodinamica e termochimica: definizioni e relazioni sistema-ambiente, funzioni di stato, I principio della Termodinamica, capacità termiche molari, misura del calore, Legge di Hess ed entalpie di reazione, II principio della Termodinamica, III principio della Termodinamica ed entropie di reazione, energia libera, relazione tra l’energia libera e la costante di equilibrio.

R.H. Petrucci, W.S.Harwood, F.G. Herring, CHIMICA GENERALE (Principi e moderne applicazioni), Piccin

Kotz-Treichel-Townsend (ed edizioni precedenti) - Chimica- EdiSeS M. Speranza-Chimica Generale ed Inorganica-Edi-Ermes
P. W Atkins, J. Loretta - Chimica Generale - Zanichelli
M Schiavello, L. Palmisano - Fondamenti di Chimica - EdiSes

N. J. Tro - Chimica Un approccio molecolare - Zanichelli

P. Silvestroni- Fondamenti di Chimica- CEA

M. Speranza-Chimica Generale ed Inorganica-Edi-Ermes

· La composizione della materia: molecole e composti molecolari, ioni e composti chimici, la nomenclatura chimica, costituzione dell’atomo, peso atomico e peso molecolare, tavola periodica degli elementi, gruppi e periodi, proprietà periodiche degli elementi, relazioni diagonali.

· Leggi fondamentali della chimica: Teoria atomica di Dalton, Principio di Avogadro, leggi di combinazione, scoperta di elettroni, protoni e neutroni.

· Le reazioni chimiche: il concetto di mole, le equazioni chimiche, bilanciamento delle reazioni semplici, definizione di ossidante e riducente, numero di ossidazione e reazioni redox, definizione di acido e base, reazioni acido-base, significato quantitativo delle reazioni chimiche, reazioni all’equilibrio e irreversibili.

· Struttura dell’atomo: Radiazione elettromagnetica, cenni di meccanica quantistica: Planck, effetto fotoelettrico, spettri atomici, modello di Bohr, de Broglie, Heisenberg, equazione di Schrödinger, Atomi monoelettronici, atomi polielettronici: spin e numero quantico di spin, energie orbitaliche di atomi polielettronici, principio di esclusione di Pauli, Aufbau e regola di Hund.

· Il legame chimico: Legame covalente secondo Lewis, Geometria molecolare e Teoria VSEPR, Teoria del legame di valenza, Geometria molecolare e ibridizzazione, Legami multipli, Cenni di teoria degli orbitali molecolari, configurazione elettronica delle molecole biatomiche omopolari del secondo periodo, interazioni non-covalenti, legame ionico, legame ad idrogeno, legame metallico.

· Lo stato gassoso: leggi dei gas, equazione di stato dei gas ideali, volume molare, densità dei gas, legge della diffusione dei gas, gas reali, equazione di van der Waals per i gas reali, significato molecolare della pressione e della temperatura, cenni di teoria cinetica dei gas.

· Passaggi di stato: Gas-Vapore-Liquido, pressione e temperatura critica, diagrammi di stato, equilibri tra fasi.

· Cenni sullo stato solido: solidi metallici e ionici, solidi molecolari e solidi reticolari covalenti, energia reticolare, ciclo di Born-Haber.

· Lo stato liquido e le soluzioni: ruolo delle interazioni non-covalenti, pressione di vapore dei liquidi e temperatura di ebollizione, solvatazione dei soluti, concentrazione delle soluzioni, legge di Raoult, deviazioni dalla legge di Raoult, cenni sulla distillazione di liquidi, proprietà colligative, crioscopia ed ebullioscopia, pressione osmotica, elettroliti forti e deboli, grado di dissociazione, solubilità dei gas nei liquidi.

· Cinetica ed equilibrio chimico: reazioni di equilibrio, velocità di una reazione chimica, ordine di una reazione, energia di attivazione ed equazione di Arrhenius, deduzione cinetica dell’equilibrio chimico, costante di equilibrio, influenza della concentrazione, della pressione e della temperatura sugli equilibri chimici, catalisi, catalizzatori omogenei ed eterogenei.

· Cenni di termodinamica e termochimica: definizioni e relazioni sistema-ambiente, funzioni di stato, I principio della Termodinamica, capacità termiche molari, misura del calore, Legge di Hess ed entalpie di reazione, II principio della Termodinamica, III principio della Termodinamica ed entropie di reazione, energia libera, relazione tra l’energia libera e la costante di equilibrio.

R.H. Petrucci, W.S.Harwood, F.G. Herring, CHIMICA GENERALE (Principi e moderne applicazioni), Piccin

Kotz-Treichel-Townsend (ed edizioni precedenti) - Chimica- EdiSeS M. Speranza-Chimica Generale ed Inorganica-Edi-Ermes
P. W Atkins, J. Loretta - Chimica Generale - Zanichelli
M Schiavello, L. Palmisano - Fondamenti di Chimica - EdiSes

N. J. Tro - Chimica Un approccio molecolare - Zanichelli

P. Silvestroni- Fondamenti di Chimica- CEA

M. Speranza-Chimica Generale ed Inorganica-Edi-Ermes

ESERCIZI SU:

1. ATOMI E MOLECOLE: Mole, peso molecolare, formula minima, percentuali degli elementi presenti nei composti. Nomenclatura chimica e configurazione elettronica esterna.

2. EQUAZIONI CHIMICHE. BILANCIAMENTO E RELAZIONI PONDERALI: Generalità sulle equazioni chimiche, bilanciamento delle equazioni chimiche, calcolo del numero di ossidazione,

bilanciamento redox, concetto di acido e base, sali, ossidanti, riducenti, rapporti ponderali, processi non quantitativi, resa di reazione, reagente limitante

3. SISTEMI GASSOSI: Definizione di un sistema gassoso, volume, pressione e temperatura, leggi dei gas, densità e determinazione della massa molecolare, pressioni e volumi parziali, miscele di gas,

grado di dissociazione. Calcoli sulle reazioni in fase gassosa. Esercizi sulla legge dei gas ideali, reali e legge di Graham

4. SOLUZIONI – Calcolo della concentrazione delle soluzioni, miscelazione e diluizione delle soluzioni, analisi volumetrica, proprietà colligative delle soluzioni ed effetto della dissociazione

elettrolitica.

5. EQUILIBRIO CHIMICO – Equilibrio chimico, costanti di equilibrio e loro utilizzo nel calcolo delle concentrazioni delle specie all’equilibrio

6. TERMODINAMICA - Entalpia, calore specifico, capacità termica, legge di Hess, energia interna, entropia ed energia libera

7. ELEMENTI DI CINETICA CHIMICA - Fattori che influenzano la velocità di reazione – Equazione cinetica ed ordine di reazione – Reazioni elementari: step limitante la velocità di reazione - Energia

di attivazione - Catalizzatori - Equazione di Arrhenius e teoria degli urti

ESERCITAZIONI DI LABORATORIO:

Determinazione del volume molare di un Gas

Precipitazione di un ossido metallico e relativa purificazione

Ridissoluzione degli ossidi di rame in acidi diluiti e concentrati

Spettroscopia atomica e saggi alla fiamma

Determinazione dell'entalpia di formazione del MgO

Cinetica chimica

P. Michelin Lausarot, G.A. Vaglio, STECHIOMETRIA, Piccin

ESERCIZI SU:
1. ATOMI E MOLECOLE: Mole, peso molecolare, formula minima, percentuali degli elementi presenti nei composti. Nomenclatura chimica e configurazione elettronica esterna.

2. EQUAZIONI CHIMICHE. BILANCIAMENTO E RELAZIONI PONDERALI: Generalità sulle equazioni chimiche, bilanciamento delle equazioni chimiche, calcolo del numero di ossidazione, bilanciamento redox, concetto di acido e base, sali, ossidanti, riducenti, rapporti ponderali, processi non quantitativi, resa di reazione, reagente limitante

3. SISTEMI GASSOSI: Definizione di un sistema gassoso, volume, pressione e temperatura, leggi dei gas, densità e determinazione della massa molecolare, pressioni e volumi parziali, miscele di gas, grado di dissociazione. Calcoli sulle reazioni in fase gassosa. Esercizi sulla legge dei gas ideali, reali e legge di Graham

4. SOLUZIONI – Calcolo della concentrazione delle soluzioni, miscelazione e diluizione delle soluzioni, analisi volumetrica, proprietà colligative delle soluzioni ed effetto della dissociazione elettrolitica.

5. EQUILIBRIO CHIMICO – Equilibrio chimico, costanti di equilibrio e loro utilizzo nel calcolo delle concentrazioni delle specie all’equilibrio

6. TERMODINAMICA - Entalpia, calore specifico, capacità termica, legge di Hess, energia interna, entropia ed energia libera

7. ELEMENTI DI CINETICA CHIMICA - Fattori che influenzano la velocità di reazione – Equazione cinetica ed ordine di reazione – Reazioni elementari: step limitante la velocità di reazione - Energia di attivazione - Catalizzatori - Equazione di Arrhenius e teoria degli urti


ESERCITAZIONI DI LABORATORIO:

Determinazione del volume molare di un Gas

Precipitazione di un ossido metallico e relativa purificazione

Ridissoluzione degli ossidi di rame in acidi diluiti e concentrati

Spettroscopia atomica e saggi alla fiamma

Cinetica chimica

Entalpia di formazione

1) STECHIOMETRIA, Guida alla soluzione di problemi di chimica. Autori: P. Michelin Lausarot, G.A. Vaglio. Casa Editrice Piccin

2) Stechiometria. Un avvio allo studio della chimica (sesta Edizione). Autori: Bertini, Luchinat, Mani, Ravera. Casa Editrice Ambrosiana (CEA)

Normativa vigente in materia di sicurezza nei luoghi di lavoro;

Rischio Chimico e Biologico;

Smaltimento dei rifiuti.

Materiale delle lezioni, e opuscoli forniti dall' Area Prevenzione e Sicurezza dell'ateneo di Catania

Calcolo integrale per funzioni di una sola variabile

Integrale indefinito e sue proprietà - Metodi di integrazione: integrazione per decomposizione e somma, integrazione di funzioni razionali, integrazione per parti, integrazione per sostituzione – Definizione di integrale secondo Riemann e sue proprietà – Alcune classi di funzioni integrabili - Integrali definiti - Cenni di teoria della misura di Peano-Jordan - Significato geometrico dell’integrale di Riemann – Teorema fondamentale del calcolo integrale – Cenni sugli integrali generalizzati e impropri e loro proprietà.

Successioni e serie di funzioni

Generalità sulle successioni e serie di funzioni – Convergenza puntuale, uniforme, assoluta e totale - Serie di Taylor e di Mac Laurin – Sviluppo di Mac Laurin di alcune funzioni elementari.

Calcolo differenziale ed integrale per funzioni di due o più variabili

Richiami di topologia nel piano: punti interni, punti esterni e punti di frontiera, insiemi aperti e insiemi chiusi, punti di accumulazione e punti isolati, insiemi limitati, insiemi compatti, insiemi convessi, insiemi connessi per archi, dominio - Funzioni di più variabili: limiti e continuità - Calcolo differenziale per funzioni di più variabili: derivata parziale e direzionale – Differenziale e funzioni differenziabili – Derivate di ordine superiore e lemma di Schwartz – Operatori differenziali: gradiente, divergenza, rotore, laplaciano – Teorema di derivazione delle funzioni composte -Teorema di Lagrange inR2 e caratterizzazione delle funzioni con gradiente nullo in una regione – Estremi liberi e di una funzione di due variabili e teoremi relativi - Ricerca degli estremi assoluti su un insieme compatto - Calcolo integrale per funzioni di più variabili: integrali doppi e tripli secondo Riemann – Cambiamento di variabili – Formule di riduzione: Teorema di Fubini – Integrali dipendenti da un parametro: regola di Leibinz.

Equazioni differenziali ordinarie

Generalità sulle equazioni differenziali – Il problema di Cauchy – Equazioni differenziali del primo ordine – Equazioni differenziali del primo ordine a variabili separabili – Teorema di Cauchy sull’esistenza ed unicità della soluzione – Equazioni differenziali lineari del secondo ordine a coefficienti costanti – Applicazioni allo studio di oscillazioni libere, smorzate e forzate.

Cenni sulla geometria delle curve e sulle forme differenziali lineari

Curve regolari e generalmente regolari - Curve rettificabili e loro lunghezza - Ascissa curvilinea - Integrale curvilineo di una funzione - Forme differenziali lineari - Integrale curvilineo di una forma differenziale lineare - Forme differenziali esatte e chiuse - Fattore integrante - Applicazioni alla meccanica e alla termodinamica.

Alcuni testi consigliati :

1) G. Di Fazio, P. Zamboni, Analisi Matematica uno, ed. Monduzzi

2) G. Di Fazio, P. Zamboni, Analisi Matematica due, ed. Monduzzi

3) M. Bramanti, C. D. Pagani, S. Salsa: Matematica - Analisi Matematica 1, ed. Zanichelli

4) M. Bramanti, C. D. Pagani, S. Salsa: Matematica - Analisi Matematica 2, ed. Zanichelli

5) S. Salsa, A. Squellati: Esercizi di Analisi Matematica 1 e 2, ed. Zanichelli

Calcolo integrale per funzioni di una sola variabile

Integrale indefinito e sue proprietà - Metodi di integrazione: integrazione per decomposizione e somma, integrazione di funzioni razionali, integrazione per parti, integrazione per sostituzione – Definizione di integrale secondo Riemann e sue proprietà – Alcune classi di funzioni integrabili - Integrali definiti - Cenni di teoria della misura di Peano-Jordan - Significato geometrico dell’integrale di Riemann – Teorema fondamentale del calcolo integrale – Cenni sugli integrali generalizzati e impropri e loro proprietà.

Successioni e serie di funzioni

Generalità sulle successioni e serie di funzioni – Convergenza puntuale, uniforme e totale - Serie di Taylor e di Mac Laurin – Sviluppo di Mac Laurin di alcune funzioni elementari.

Calcolo differenziale ed integrale per funzioni di due o più variabili

Richiami di topologia nel piano: punti interni, punti esterni e punti di frontiera, insiemi aperti e insiemi chiusi, punti di accumulazione e punti isolati, insiemi limitati, insiemi compatti, insiemi convessi, insiemi connessi per archi, dominio - Funzioni di più variabili: limiti e continuità - Calcolo differenziale per funzioni di più variabili: derivata parziale e direzionale – Differenziale e funzioni differenziabili – Derivate di ordine superiore e lemma di Schwartz – Operatori differenziali: gradiente, divergenza, rotore, laplaciano – Teorema di derivazione delle funzioni composte -Teorema di Lagrange inR2 e caratterizzazione delle funzioni con gradiente nullo in una regione – Estremi liberi e di una funzione di due variabili e teoremi relativi - Ricerca degli estremi assoluti su un insieme compatto - Calcolo integrale per funzioni di più variabili: integrali doppi e tripli secondo Riemann – Cambiamento di variabili – Formule di riduzione: Teorema di Fubini – Integrali dipendenti da un parametro: regola di Leibinz.

Equazioni differenziali ordinarie

Generalità sulle equazioni differenziali – Il problema di Cauchy – Equazioni differenziali del primo ordine – Equazioni differenziali del primo ordine a variabili separabili – Teorema di Cauchy sull’esistenza ed unicità della soluzione – Equazioni differenziali lineari del secondo ordine a coefficienti costanti – Applicazioni allo studio di oscillazioni libere, smorzate e forzate.

Cenni sulla geometria delle curve e sulle forme differenziali lineari

Curve regolari e generalmente regolari - Curve rettificabili e loro lunghezza - Ascissa curvilinea - Integrale curvilineo di una funzione - Forme differenziali lineari - Integrale curvilineo di una forma differenziale lineare - Forme differenziali esatte e chiuse - Fattore integrante - Applicazioni alla meccanica e alla termodinamica.

Alcuni testi consigliati :

1) G. Di Fazio, P. Zamboni, Analisi Matematica uno, ed. Monduzzi

2) G. Di Fazio, P. Zamboni, Analisi Matematica due, ed. Monduzzi

3) M. Bramanti, C. D. Pagani, S. Salsa: Matematica - Analisi Matematica 1, ed. Zanichelli

4) M. Bramanti, C. D. Pagani, S. Salsa: Matematica - Analisi Matematica 2, ed. Zanichelli

5) S. Salsa, A. Squellati: Esercizi di Analisi Matematica 1 e 2, ed. Zanichelli

1. Introduzione alla Chimica Organica

Configurazione elettronica degli atomi. Rappresentazioni di Lewis. La regola dell’ottetto. Il legame chimico: legami ionici e covalenti. La scala di elettronegatività di Pauling. Lunghezza di legame e forza di legame. Carica formale. Teoria della risonanza. Meccanica quantistica: forma degli orbitali atomici s e p; legami σ e π. Orbitali ibridi sp3, sp2, sp.Struttura del metano, dell’ammoniaca e dell’acqua. Doppio e triplo legame. Principali gruppi funzionali e relative classi di composti.

2. Acidi e basi

Acidi e basi secondo Arrhenius, Brønsted-Lowry e Lewis. Definizione del pKa. Reazioni acido-base: posizione dell'equilibrio e forza relativa degli acidi e delle basi.

3. Alcani

Struttura. Isomeria conformazionale. Principi generali della nomenclatura IUPAC e applicazione nel caso degli alcani. Classificazione degli atomi di carbonio e di idrogeno. Conformazioni degli alcani. Proiezioni di Newman. Proprietà fisiche: forze di dispersione. Fonti naturali e cenni sulla lavorazione del petrolio. Reattività: la sostituzione radicalica e la reazione di combustione.

4. Cicloalcani

Struttura, nomenclatura e proprietà fisiche. Conformazioni e stabilità relative del ciclopropano, ciclobutano, ciclopentano, cicloesano. Contributi alla tensione d’anello: distorsione dell’angolo di legame, tensione di eclissamento e interazione diassiale. Idrogeni assiali ed equatoriali nel cicloesano. Conformazioni preferite dei cicloesani sostituiti. Isomeria cis-trans nei cicloalcani.

5. Stereoisomeria

Stereoisomeri: Enantiomeri e Diastereoisomeri. Chiralità e Stereocentri. Configuraziore assoluta. La convenzione R-S. Proiezioni di Fischer. Composti meso: gli stereoisomeri dell'acido tartarico. Attivitàottica: luce polarizzata e polarimetro.Potere rotatorio specifico. Importanza biologica della chiralità. Metodi di risoluzione di miscele racemiche.

6. Alcheni e Alchini

Struttura. Nomenclatura.Isomeria: nomenclaturacis-trans ed E-Z.Reazione di addizione:alogenazione; idroalogenazione; idratazione acido-catalizzata; Stabilità relativa dei carbocationi e regola di Markovnikov. Riarrangiamento dei carbocationi. Idroborazione-ossidazione. Reazioni di ossidazione: con permanganato di potassio; con tetrossido di osmio; con ozono; con peracidi. Idrogenazione catalitica, calori di idrogenazione e stabilità relativa degli alcheni. Preparazioni: Deidroalogenazione degli alogenuri alchilici; Disidratazione degli alcoli.

7. Dieni

Classificazione. Struttura dei dieni coniugati secondo la teoria del legame di valenza. Stabilità relativa delle forme limiti e loro contributo all'ibrido di risonanza. Energia di risonanza. Addizione elettrofila ai dieni coniugati: addizioni -1,2 e -1,4.

8. Alchini

Struttura.Nomenclatura. Acidità degli alchini terminali: gli acetiluri. La reazione di addizione negli alchini. Riduzione ad alcheni (con catalizzatore di Lindlar) e ad alcani.

9. Alogenoalcani

Struttura.Nomenclatura. Sostituzioni nucleofile. Meccanismi SN1e SN2.Stereochimica delle sostituzioni nucleofile. Effetti della struttura del substrato, del nucleofilo, del gruppo uscentee del solvente. Reazioni dì eliminazione.Meccanismi E2 e E1.Competizione tra le reazioni di sostituzione ed eliminazione. Reazione con magnesio: formazione dei composti organometallici. I reattivi di Grignard.Preparazione: Alogenazione degli alcani: meccanismo dell’alogenazione radicalica; scissione omolitica dei legami. Stabilità relativa e struttura dei radicali alchilici primari, secondari e terziari. Reattività relativa degli alogeni nelle reazioni di alogenazione. Clorurazione degli alcani superiori: reattività relative degli idrogeni primari, secondari, terziari e stabilità relative dei rispettivi radicali. Reazioni regioselettive (postulato di Hammond); stereochimica dell’alogenazione radicalica. Addizione di acidi alogenidrici agli alcheni e agli alchini; addizione di alogeni agli alcheni e agli alchini; alogenazione degli alcoli.

10. Benzene e derivati

Struttura. Nomenclatura e proprietà del benzene e dei suoi derivati.Aromaticità.Energia di risonanza. Regola di Huckel. Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica: alogenazione; nitrazione; solfonazione; alchilazione e acilazione di Friedel-Crafts.Gruppi sostituenti attivanti e disattivanti.Reattività ed orientamento.

11. Alcoli

Struttura. Nomenclatura.Legame idrogeno.Acidità e basicità.Reazioni con metalli attivi. Formazione di alogenuri alchilici. Disidratazione ad alcheni e regola di Zaitsev. Ossidazione di alcoli primari e secondari con bicromato e con piridinio clorocromato. Ossidazione dei glicoli con acido periodico. Formazione di esteri.Formazione di semiacetali e acetali. Preparazione: Addizione di H2O agli alcheni; idroborazione-ossidazione; idrolisi di alogenuri alchilici; addizione di organo-metallici alle aldeidi e ai chetoni; riduzione dei composti carbonilici; riduzione di acidi carbossilici. Cenni su: Eteri, epossidi, tioli e solfuri

12. Aldeidi e Chetoni

Struttura. Nomenclatura. Addizioni nucleofile: addizione di reattivi di Grignard, di HCN, di alcoli per formare emiacetali ed acetali; addizione di derivati dell’ammoniaca: formazione di basi di Schiff. Ossidazioni. Riduzione ad alcoli. Tautomeria cheto-enolica.Preparazione: Ossidazione di alcoli secondari; ossidazione di alcoli primari con clorocromato di piridinio.

13. Acidi carbossilici e derivati

Struttura. Nomenclatura. Costanti di acidità. Effetto dei sostituenti sull’acidità in acidi alifatici.Riduzione con LiAlH4: formazione di alcoli primari. Decarbossilazione. Esterificazione di Fischer. Reazione con diazometano: formazione di esteri metilici. Reazione con cloruro di tionile: formazione di cloruri acilici. Alogenazione in alfa: reazione di Hell, Vholard, Zelinsky. Preparazione: ossidazione di alcoli primari e di aldeidi; carbonatazione dei reattivi di Grignard.

Esteri: idrolisi acida e basica (saponificazione). Alogenuri degli acidi. Anidridi. Ammidi.Nitrili. Idrossiacidi e chetoacidi. Grassi ed oli.

14. Ammine

Struttura e classificazione: ammine primarie, secondarie, terziarie e sali di ammonio quaternari. Struttura elettronica dell'azoto. Proprietà fisiche. Reattività: Basicità; nucleofilicità. Formazione di immine; formazione di ammidi. Reazioni delle ammine con acido nitroso. Reazioni dei sali di diazonio. Diazocopulazione. Coloranti azoici. Preparazione: riduzione di immine; riduzione di ammidi; riduzione di nitrili.

1. W. H. Brown, C. S. Foote, B. L. Iverson. Chimica Organica, (EdiSES);

2. Streitwieser, C. H. Heathcock, E. M. Kosower, Chimica Organica, (EdiSES);

3. Seyhan Ege, Chimica Organica, (Sorbona);

4. P. Vollhardt, Chimica Organica, (Zanichelli);

5. J. McMurry, Chimica Organica, (Piccin);

6. B. Botta, Chimica Organica, (Edi.Ermes).

Introduzione alla chimica del carbonio.Richiami sugli orbitali atomici. Configurazione elettronica degli atomi. Rappresentazioni di Lewis. La regola dell’ottetto. Il legame chimico. Legami covalenti e la scala di elettronegatività di Pauling. Teoria della risonanza. Il legame chimico secondo la meccanica quantistica: legami σ e π. Orbitali ibridi sp , sp , sp. Interazioni intermolecolari. Classificazione dei composti organici e gruppi funzionali. Principi generali della nomenclatura IUPAC per i composti organici. Rappresentazione delle molecole sul piano e nello spazio. I modellini molecolari.

Le reazioni in chimica organica.Rottura dei legami chimici e simbolismo delle frecce. Classificazione degli atomi di carbonio e di idrogeno. Carbocationi, carbanioni e radicali alchilici: geometria e stabilità. Cenni sui meccanismi di reazione e diagrammi energetici. Richiami sul concetto di acido e base. Reazioni acido-base e reazioni redox di composti organici. Elettrofili e nucleofili. Classificazione delle reazioni: reazioni di sostituzione, eliminazione e di addizione. Cenni sulle reazioni regio selettive, stereo selettive e stereospecifiche.

Alcani e cicloalcani.Nomenclatura IUPAC. Fonti degli alcani e proprietà fisiche. Isomeria costituzionale e isomeria conformazionale negli alcani. Cicloalcani. Tensione di anello e isomeria geometrica dei cicloalcani.Reattività: la sostituzione radicalica e la reazione di combustione.

Isomeria e Stereoisomeria.Isomeria costituzionale. La stereoisomeria: isomeria conformazionale e configurazionale. La chiralità. Carbonio asimmetrico. Stereocentri. Enantiomeria. Attività ottica. Polarimetro. Configurazione relativa e configurazione assoluta. Gli stereodescrittori R ed S: regole di priorità di Cahn, Ingold e Prelog. Metodi di rappresentazione tridimensionale delle molecole: proiezioni di Fisher. Stereoisomeri con due o più atomi C asimmetrici. Diasteroisomeri e composti meso. Importanza biologica della chiralità. Cosa significa la risoluzione di una miscela racemica. Isomeria geometrica: l’isomeria cis-trans.

Alcheni.Struttura e nomenclatura. Isomeria geometrica negli alcheni: nomenclatura cis-trans ed E-Z. Proprietà fisiche. Gli Alcheni in natura. Cenni su dieni, trieni e polieni. Addizione 1,2 e 1,4 ad un diene coniugato.Metodi di preparazione degli alcheni.Reattività del doppio legame carbonio- carbonio: la reazione di addizione elettrofila negli alcheni. Il meccanismo di reazione. L’addizione di acidi alogenidrici e regioselettività. La regola di Markovnikov. L’addizione di acqua. Trasposizione dei carbocationi. L’addizione di alogeni. Cenni sulla formazione di aloidrine. Cenni sulla ossidazione degli alcheni. Riduzione degli alcheni: l’idrogenazione catalitica. Alcheni ciclici.

Alchini.Nomenclatura. Struttura del triplo legame.Reattività.Acidità degli alchini terminali: gli acetiluri. La reazione di addizione negli alchini. Addizione di acidi alogenidrici e di alogeni. Riduzione ad alcheni (con catalizzatore di Lindlar) e ad alcani.

Composti aromatici.Struttura e proprietà del benzene. Energia di risonanza e concetto di aromaticità. Regola di Hückel. Nomenclatura dei derivati del benzene mono-, di- e poli-sostituiti. Reattività dell’anello benzenico: la reazione di sostituzione elettrofila aromatica (S.E.A.). Il meccanismo della S.E.A. Alogenazione; nitrazione; solfonazione; alchilazione, acilazione di Friedel & Crafts. Gruppi attivanti e disattivanti. Reattività ed orientamento. Sostituzione elettrofila aromatica.

Alogenuri alchilici e arilici.Struttura e nomenclatura.Metodi di preparazione.Reazioni degli alogenuri alchilici. La sostituzione nucleofila alifatica: i meccanismi SN1 e SN2. Fattori che influenzano il meccanismo di reazione: substrato, gruppo uscente, solvente e nucleofilo. La reazione di eliminazione (β-eliminazione): i meccanismi E1 ed E2. Fattori che influenzano i meccanismi E1 ed E2. Stereochimica delle reazioni di sostituzione ed eliminazione. Competizione tra le reazioni di sostituzione ed eliminazione. Reazione con magnesio o litio: formazione dei composti organometallici. I reattivi di Grignard.

Alcoli.Struttura e nomenclatura. Caratteristiche fisiche: il legame ad idrogeno.Metodi di preparazione. Cenni su dioli e glicoli.Reattività del gruppo alcolico. Formazione di sali; acidità e basicità. Reazione con metalli. Formazione di alogenuri alchilici: reazioni con acidi alogenidrici (SN2 e SN1). Reazione con SOCl2e PBr3. Formazione di alcheni: disidratazione acido-catalizzata (E1 ed E2). Regioselettività e stereoselettività. Ossidazione degli alcoli primari e secondari. Formazione di semiacetali e acetali. Formazione di esteri. Cenni su: Eteri, epossidi, tioli e solfuri.

Fenoli.Acidità dei fenoli. Carbossilazione di Kolbe dei fenoli. Carbonio benzilico: cenni sulle reazioni del carbonio benzilico. Ossidazione delle catene alchiliche legate al benzene.

Aldeidi e chetoni.Struttura. Nomenclatura.Metodi di preparazione. Caratteristiche chimico- fisiche del gruppo carbonilico.Reattività. Reazioni di addizione nucleofila: addizione di alcoli, di acqua, di reattivi di Grignard, di HCN. Addizione di ammine primarie: formazione di basi di Schiff. Ossidazione. Riduzione dei composti carbonilici. Tautomeria cheto-enolica.

Acidi carbossilici.Struttura e nomenclatura. Proprietà fisiche.Metodi di preparazione. Acidità. Effetto dei sostituenti sull’acidità in acidi alifatici; formazione di sali; saponi.Reazioni degli acidi carbossilici. Riduzione con LiAlH4: formazione di alcoli primari. Decarbossilazione.

Esterificazione di Fischer. Reazione con diazometano: formazione di esteri metilici. Reazione con cloruro di tionile: formazione di cloruri acilici.

Derivati funzionali degli acidi carbossilici.Alogenuri acilici, esteri, anidridi, ammidi, nitrili: struttura e nomenclatura.Reattività. Reazione di sostituzione nucleofila acilica. Addizione di reattivi di Grignard agli esteri. Reazioni di idrolisi dei derivati degli acidi carbossilici. Reazioni di riduzione.

Ammine.Struttura e nomenclatura. Proprietà fisiche. Basicità.Metodi di preparazione.Reattività. Reazioni delle ammine con acido nitroso. Reazioni dei sali di diazonio. Diazocopulazione. Coloranti azoici. Eliminazione di Hofmann. Eliminazione di Cope.

1) W.H. Brown – B.L. Iverson – E.V. Anslyn – C.S. Foote - “Chimica Organica”, con modelli molecolari - V Edizione EdiSES

2) B. Botta - “Chimica Organica” - Edi-ermes

3) P. Bruice - "Chimica Organica - con modelli molecolari -III Edizione EdiSES

Il laboratorio:

Norme di comportamento e dispositivi di sicurezza nel laboratorio di chimica organica. Etichettatura dei composti chimici; Vetreria di laboratorio; Il quaderno di Laboratorio.

Determinazione delle costanti fisiche:

Punto di ebollizione e di fusione.

Tecniche di purificazione dei composti organici:

Filtrazione; Cristallizzazione; Essiccamento; Sublimazione; Distillazione (a pressione atmosferica, ridotta, frazionata e in corrente di vapore); Estrazione con solvente e coefficiente di ripartizione.

Cromatografia:

Cromatografia di adsorbimento: su colonna e su strato sottile.

Esercitazioni in laboratorio:


Purificazione di un composto organico mediante cristallizzazione;
Distillazione semplice (separazioni di due liquidi e determinazione del punto di ebollizione);
Estrazione con solventi (separazione di sostanze organiche);
Estrazione della caffeina dalle foglie di te;
Cromatografia su strato sottile;
Preparazione del sapone;
Estrazione dei pigmenti dalle foglie di spinaci e separazione mediante cromatografia su colonna;
Sintesi dell'aspirina.

1. D. L. Pavia, G. M. Lampman, G. S. Kriz. Il laboratorio di Chimica Organica. Ed. Sorbona
2. M. D’Ischia. La Chimica Organica in Laboratorio. Ed. Piccin
3. R. M. Roberts, J. C. Gilbert, S.F. Martin. Chimica Organica Sperimentale. Zanichelli
4. K. L. Williamson, K. M. Masters. Macroscale and Miscoscale Organic Experiments. Ed. K. Williamson, Houghton Mifflin

TEORIA


Il laboratorio: Norme di comportamento e dispositivi di sicurezza nel laboratorio di chimica organica; Etichettatura dei composti chimici; Vetreria di laboratorio.
Tecniche di riscaldamento e raffreddamento
Caratteristiche dei solventi
Determinazione delle costanti fisiche:Punto di ebollizione. Punto di fusione.
Tecniche generali di purificazione dei composti organici: Filtrazione; Cristallizzazione; Essiccamento; Sublimazione; Distillazione (a pressione atmosferica, ridotta, frazionata e in corrente di vapore); Estrazione con solvente e coefficiente di ripartizione: estrazione con solventi chimicamente attivi e non.
Cromatografia:Cromatografia di adsorbimento: su colonna e su strato sottile.




ESERCITAZIONI IN LABORATORIO


Purificazione di un composto organico mediante cristallizzazione (acido benzoico; acido benzoico + giallo sudan + solfato di bario)
Distillazione semplice (alcol isopropilico + giallo sudan)
Estrazione con solventi (separazione di sostanze organiche: acido benzoico + benzofenone)
Preparazione del sapone
Sintesi dell’aspirina
Estrazione dei pigmenti dalle foglie di spinaci e separazione mediante cromatografia su colonna
Cromatografia su strato sottile
Estrazione della caffeina dalle foglie di te
Utilizzo del polarimetro

D. L. Pavia, G. M. Lampman, G. S. Kriz. Il laboratorio di Chimica Organica. Ed. Sorbona
M. D’Ischia. La Chimica Organica in Laboratorio. Ed. Piccin
R. M. Roberts, J. C. Gilbert, S.F. Martin. Chimica Organica Sperimentale.Zanichelli
K. L. Williamson, K. M. Masters. Macroscale and Miscoscale Organic Experiments. Ed. K. Williamson, Houghton Mifflin

Grandezze fisiche e unità di misura. Il metodo scientifico. Grandezza fisica e unità di misura. Il Sistema Internazionale (SI). Notazione scientifica. Questioni dimensionali. Grandezze fondamentali e grandezze derivate. Errori di misura e approssimazioni. Cifre significative. Approssimazioni di funzioni.

Scalari e vettori. Grandezze scalari e vettoriali. Invarianza e simmetria. Algebra dei vettori. Analisi vettoriale: derivate e integrali di vettori.

Cinematica. Velocità, accelerazione e legge oraria del moto. Moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato. Moto verticale. Moto armonico semplice. Moto rettilineo smorzato esponenzialmente. Moto nel piano: velocità e accelerazione. Moto circolare. Moto parabolico. Moti nello spazio.

Dinamica del punto materiale. Principio d’inerzia e concetto di forza. Seconda e terza legge di Newton. Impulso e quantità di moto. Risultante delle forze: reazioni vincolari ed equilibrio. Esempi di forze: forza peso, forza di attrito radente, forza forza di attrito viscoso, forza centripeta, forza elastica e Legge di Hooke. Piano inclinato. Pendolo semplice. Tensione dei fili. Velocità e accelerazione relative. Sistemi di riferimento inerziali e non. Relatività di Galilei.

Lavoro ed energia. Lavoro, potenza ed energia cinetica. Teorema dell'energia cinetica. Esempi di lavori compiuti da forze. Forze conservative ed energia potenziale. Forze non conservative. Principio di conservazione dell’energia meccanica. Relazione tra forza ed energia potenziale. Momento angolare. Momento di una forza. Forze centrali.

Dinamica dei sistemi di punti materiali. Sistemi di punti. Forze interne e forze esterne. Centro di massa e sue proprietà. Principio di conservazione della quantità di moto. Principio di conservazione del momento angolare. Teoremi di König. Teorema dell’energia cinetica.

Dinamica del corpo rigido. Definizione di corpo rigido e sue proprietà. Moto di un corpo rigido. Corpi continui, densità e posizione del centro di massa. Rotazioni rigide attorno ad un'asse in un sistema di riferimento inerziale. Energia e lavoro rotazionali. Momento d’inerzia. Teorema di Huygens-Steiner. Pendolo composto. Moto di puro rotolamento. Conservazione dell'energia nel moto di un corpo rigido. Attrito volvente. Teoria degli urti.

Oscillazioni e onde. Proprietà dell'equazione differenziale dell'oscillatore armonico. Oscillatore armonico semplice: equazione del moto e sua soluzione. Moto di una massa collegata ad una molla. Energia dell’oscillatore armonico semplice. Somma di moti armonici in una e in due dimensioni. Oscillatore armonico smorzato e forzato. Risonanza.

Meccanica dei Fluidi. Generalità sui fluidi. Pressione. Equilibrio statico e in presenza della forza peso. Principio di Archimede. Attrito interno e viscosità in un fluido ideale. Moto di un fluido. Regime stazionario. Portata. Teorema di Bernoulli. Teorema di Torricelli. Principio di Pascal. Moto laminare e vorticoso. Moto in un fluido.

Gravitazione. Forze centrali. Leggi di Keplero. La legge di Gravitazione Universale. Massa inerziale e massa gravitazionale. Campo gravitazionale e ed energia potenziale gravitazionale.

Durante il corso verranno proposte esercitazioni su ciascun contenuto del corso.

P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci “Elementi di Fisica” Meccanica e Termodinamica, II edizione, casa editrice EdiSES;
D. Halliday, R. Resnick, K. S. Krane “Fisica 1”, Casa editrice Ambrosiana;
R. Serwey, J. Jewett “Fisica per Scienze ed Ingegneria”, Vol.I, V Edizione, casa editrice EdiSES;
S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni, M. Villa “Fisica generale - MECCANICA E TERMODINAMICA”, Casa editrice Ambrosiana.

Grandezze fisiche e unità di misura. Il metodo scientifico. Grandezza fisica e unità di misura. Il Sistema Internazionale (SI). Notazione scientifica. Questioni dimensionali. Grandezze fondamentali e grandezze derivate. Errori di misura e approssimazioni. Cifre significative. Approssimazioni di funzioni.

Scalari e vettori. Grandezze scalari e vettoriali. Invarianza e simmetria. Algebra dei vettori. Analisi vettoriale: derivate e integrali di vettori.

Cinematica. Velocità, accelerazione e legge oraria del moto. Moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato. Moto verticale. Moto armonico semplice. Moto rettilineo smorzato esponenzialmente. Moto nel piano: velocità e accelerazione. Moto circolare. Moto parabolico. Moti nello spazio.

Dinamica del punto materiale. Principio d’inerzia e concetto di forza. Seconda e terza legge di Newton. Impulso e quantità di moto. Risultante delle forze: reazioni vincolari ed equilibrio. Esempi di forze: forza peso, forza di attrito radente, forza forza di attrito viscoso, forza centripeta, forza elastica e Legge di Hooke. Piano inclinato. Pendolo semplice. Tensione dei fili. Sistemi di riferimento inerziali e non. Velocità e accelerazione relative. Relatività di Galilei.

Lavoro ed energia. Lavoro, potenza ed energia cinetica. Teorema dell'energia cinetica. Esempi di lavori compiuti da forze. Forze conservative ed energia potenziale. Forze non conservative. Principio di conservazione dell’energia meccanica. Relazione tra forza ed energia potenziale. Momento angolare. Momento di una forza. Forze centrali.

Dinamica dei sistemi di punti materiali. Sistemi di punti. Forze interne e forze esterne. Centro di massa e sue proprietà. Principio di conservazione della quantità di moto. Principio di conservazione del momento angolare. Teoremi di König. Teorema dell’energia cinetica.

Dinamica del corpo rigido. Definizione di corpo rigido e sue proprietà. Moto di un corpo rigido. Corpi continui, densità e posizione del centro di massa. Rotazioni rigide attorno ad un'asse in un sistema di riferimento inerziale. Energia e lavoro rotazionali. Momento d’inerzia. Teorema di Huygens-Steiner. Pendolo composto. Moto di puro rotolamento. Conservazione dell'energia nel moto di un corpo rigido. Attrito volvente. Teoria degli urti.

Oscillazioni e onde. Proprietà dell'equazione differenziale dell'oscillatore armonico. Oscillatore armonico semplice: equazione del moto e sua soluzione. Moto di una massa collegata ad una molla. Energia dell’oscillatore armonico semplice. Somma di moti armonici in una e in due dimensioni. Oscillatore armonico smorzato e forzato. Risonanza.

Meccanica dei Fluidi. Generalità sui fluidi. Pressione. Equilibrio statico e in presenza della forza peso. Principio di Archimede. Attrito interno e viscosità in un fluido ideale. Moto di un fluido. Regime stazionario. Portata. Teorema di Bernoulli. Teorema di Torricelli. Principio di Pascal. Moto laminare e vorticoso. Moto in un fluido

Gravitazione. Forze centrali. Leggi di Keplero. La legge di Gravitazione Universale. Massa inerziale e massa gravitazionale. Campo gravitazionale e ed energia potenziale gravitazionale.

Durante il corso verranno proposte esercitazioni sui ciascun contenuto del corso.

Il libro di testo è fondamentale per il consolidamento dell'apprendimento.

Si suggeriscono i seguenti testi:


P.Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci: “Elementi di Fisica”Meccanica e Termodinamica, II edizione, casa editrice EdiSES;
Halliday, Resnick, Krane,Fisica 1, Casa editrice Ambrosiana
R. Serwey, J. Jewett:Fisica per Scienze ed Ingegneria, Vol.I, V Edizione,casa editrice EdiSES;
Focardi S., Massa I., Uguzzoni A., Villa M. -Fisica generale - MECCANICA E TERMODINAMICA, Casa editrice Ambrosiana;

1. Equilibri Ionici in soluzione acquosa: Dissociazione dell'acqua e pH, teoria degli acidi e delle basi
(Arrhenius, Bronsted e Lowry e Lewis), relazione struttura acidità, Anfoliti, pH di soluzioni saline (idrolisi),
Soluzioni tampone, Acidi poliprotici, titolazioni acido-base e indicatori di pH. Calcolo di pH in soluzione di
acidi, basi, sali e tamponi. Solubilità dei sali e prodotto di solubilità.
2. Elettrochimica: conducibilità delle soluzioni acquose, pile e potenziali normali di semilelementi, uso dei
potenziali normali per la previsione di una reazione redox, equazione di Nerst, elettrolisi, leggi di Faraday,
sovratensione e potenziali di scarica.
3. Cenni di Chimica Inorganica: idrogeno ed elementi fino al terzo periodo del gruppo s e del blocco p
4. Esercizi:
- Solubilità e prodotto di solubilità (Definizione della costante del prodotto di solubilità. Relazione tra
solubilità dei sali ed il loro prodotto di solubilità per sali di differente stechiometria)
- Calcolo del pH di soluzione di acidi e basi, di sali e tampone. Reazioni acido-base.
- Elettrochimica (Calcolo dell'E° di una reazione redox e della relativa costante di equilibrio, calcolo delle
quantità ottenute agli elettrodi da elettrolisi di soluzioni saline e sali fusi)

5. Esperienze di Laboratorio: 1) Titolazioni di acidi monoprotici forti e daboli con indicatore e pH-metro

2) Solubilità dei sali (determinazione del prodotto di solubilità di un sale poco solubile e test di solubilità
degli alogenuri d'argento in ammoniaca)
3) Costruzione di una pila ed elettrolisi di soluzioni acquose
4) Titolazione permanganometrica di perossido di idrogeno e di un detersivo contenente percarbonato di
sodio
Tutti gli argomenti trattati sono considerati irrinunciabili per il superamento dell'esame.
TESTI

1. M.S. Siberberg, CHIMICA (La natura molecolare della materia e dele sue trasformazioni), Mc Graw Hill
2. R.H. Petrucci, W.S. Harwood, F.G. Herring, CHIMICA GENERALE (Principi e moderne applicazioni), Piccin
3. Kotz, Treichel, Townsend, CHIMICA, Edises
4. P Michelin Lausarot, G.A. Vaglio, STECHIOMETRIA, Piccin
Qualunque testo di Chimica Generale ed Inorganica e di Stechiometria ad uso universitario, tranne quelli
semplificati al massimo per Medicina ed Agraria, va bene.
Altri testi già in possesso degli studenti potranno essere utilizzati previa valutazione del docente.

1. Equilibri Ionici in soluzione acquosa:Dissociazione dell'acqua e pH, teoria degli acidi e delle basi (Arrhenius, Bronsted e Lowry e Lewis), relazione struttura acidità, Anfoliti, pH di soluzioni saline (idrolisi), Soluzioni tampone, Acidi poliprotici, titolazioni acido-base e indicatori di pH. Calcolo di pH in soluzione di acidi, basi, sali e tamponi. Solubilità dei sali e prodotto di solubilità.

2. Elettrochimica: conducibilità delle soluzioni acquose, pile e potenziali normali di semilelementi, uso dei potenziali normali per la previsione di una reazione redox, equazione di Nerst, elettrolisi, leggi di Faraday, sovratensione e potenziali di scarica.

3. Cenni di Chimica Inorganica: idrogeno ed elementi fino al terzo periodo del gruppo s e del blocco p

4. Esercizi:

- Solubilità e prodotto di solubilità (Definizione della costante del prodotto di solubilità. Relazione tra solubilità dei sali ed il loro prodotto di solubilità per sali di differente stechiometria)

- Calcolo del pH di soluzione di acidi e basi, di sali e tampone. Reazioni acido-base.

- Elettrochimica (Calcolo dell'E° di una reazione redox e della relativa costante di equilibrio, calcolo delle quantità ottenute agli elettrodi da elettrolisi di soluzioni saline e sali fusi)

5. Esperienze di Laboratorio: 1) Titolazioni di acidi monoprotici forti e daboli con indicatore e pH-metro

2) Solubilità dei sali (determinazione del prodotto di solubilità di un sale poco solubile e test di solubilità degli alogenuri d'argento in ammoniaca)

3) Costruzione di una pila ed elettrolisi di soluzioni acquose

4) Titolazione permanganometrica di perossido di idrogeno e di un detersivo contenente percarbonato di sodio

Tutti gli argomenti trattati sono considerati irrinunciabili per il superamento dell'esame.

1. M.S. Siberberg, CHIMICA (La natura molecolare della materia e dele sue trasformazioni), Mc Graw Hill

2. R.H. Petrucci, W.S. Harwood, F.G. Herring, CHIMICA GENERALE (Principi e moderne applicazioni), Piccin

3. Kotz, Treichel, Townsend, CHIMICA, Edises

4. P Michelin Lausarot, G.A. Vaglio, STECHIOMETRIA, Piccin

Qualunque testo di Chimica Generale ed Inorganica e di Stechiometria ad uso universitario, tranne quelli semplificati al massimo per Medicina ed Agraria, va bene.

Altri testi già in possesso degli studenti potranno essere utilizzati previa valutazione del docente.

1.1 Equilibrio chimico – Costante di equilibrio. Fattori che influenzano la costante di equilibrio: composizione, solvente, temperatura. Trattazione sistematica di sistemi ionici all’equilibrio. Bilanci di massa, di carica e protonico.

1.2 Attività - Relazione fra attività, concentrazione, coefficiente di attività ed espressione di equilibrio. Costanti termodinamiche e costanti stechiometriche. Forza ionica. Cenni sulla legge di Debye-Huckel.

2. Equilibri acido-base - Teorie di Broensted e Lewis. Concetto di coppia coniugata. Forza di acidi e basi. Prodotto ionico dell'acqua e pH. Acidità e neutralità di una soluzione acquosa. Soluzioni acquose di acidi forti e basi forti. Trattazione rigorosa dell'equilibrio. Trattazione approssimata: criteri e limiti di validità. Soluzioni acquose di acidi deboli monoprotici e basi deboli monoacide. Grado di dissociazione. Trattazione rigorosa dell'equilibrio. Trattazione approssimata: criteri e limiti di validità. Soluzioni acquose contenenti una coppia coniugata acido base. Trattazione rigorosa. Soluzioni tampone. Trattazione approssimata: criteri e limiti di validità. Potere tampone: definizione, calcolo e semplici applicazioni. Soluzioni acquose di acidi poliprotici e basi poliacide. Trattazione rigorosa e approssimata. Espressione della composizione in funzione del pH. Diagrammi di distribuzione. Anfoliti. Soluzioni acquose contenenti coppie coniugate di acidi poliprotici e basi poliacide. Trattazione rigorosa e approssimata. Miscele di acidi e di basi.

3. Equilibri di complessazione - Costante di formazione termodinamica. Costante di formazione condizionale. Leganti monodentati e polidentati. Effetto chelante. Trattazione degli equilibri di complessazione. Effetto del pH sugli equilibri di complessazione.

4. Equilibri di precipitazione - Prodotto ionico, solubilità e prodotto di solubilità. Influenza della forza ionica, della temperatura, del solvente. Effetto dello ione a comune. Precipitazione simultanea e precipitazione selettiva. Effetto delle interazioni acido base sulla solubilità di sali formati da cationi e anioni monovalenti, bivalenti e trivalenti: interazioni acido-base di Broensted; interazioni acido-base di Lewis.

5.1 Titolazioni acido-base - Metodi volumetrici: generalità. Concetto di titolazione, punto di equivalenza e punto di fine o di arresto. Curva di titolazione: trattazione rigorosa ed approssimata. Errore di titolazione. Indicatori acido-base. Titolazione acido forte-base forte e viceversa, acido debole-base forte, base debole-acido forte, acido poliprotico-base forte, base poliacida-acido forte. Criteri di titolabilità. Titolazioni di miscele di acidi o di basi.

5.2 Titolazioni per precipitazione - Curva di titolazione: trattazione rigorosa ed approssimata. Errore di titolazione. Titolazione di Mohr. Titolazione di Volhard. Titolazione di Fajans. Titolazione di miscele di alogenuri.

5.3 Titolazioni complessometriche - Titolazioni con EDTA: titolazioni dirette, indirette, per spostamento, di ritorno. Curva di titolazione: trattazione rigorosa ed approssimata. Effetto del complessante ausiliario. Indicatori metallocromici. Errore di titolazione. Titolazione di Liebig.

1. D.Harris: Fondamenti di Chimica Analitica - Zanichelli

2. Holler Crouch: Fondamenti di Chimica Analitica di Skoog e West- EDISES Editore

3. Appunti delle lezioni

Concetti introduttivi. Energia libera di Gibbs ed equilibrio chimico. Costante di equilibrio termodinamica e stechiometrica. Fattori che influenzano la costante di equilibrio. Forza ionica. Attività e coefficiente di attività. Teoria di Debye-Huckel. Dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura.

Equilibri acido-base. Prodotto ionico dell’acqua. Definizione di pH. Forza di acidi e basi. Acidi e basi forti: calcolo del pH e contributo della dissociazione dell’acqua. Bilancio di massa, bilancio protonico, bilancio di carica. Acidi e basi deboli: calcolo rigoroso del pH e criteri per le approssimazioni. Soluzioni tampone: calcolo del pH, potere tampone. Acidi poliprotici e basi poliacide. Diagrammi di distribuzione delle specie. Soluzioni di anfoliti. Miscele di acidi e/o di basi. Curve di titolazione: acido forte-base forte, acido debole monoprotico-base forte, acido debole poliprotico-base forte. Trattamento rigoroso ed approssimazioni.

Equilibri di precipitazione. Prodotto di solubilità, dipendenza dalla temperatura, solvente e forza ionica. Solubilità. Effetto dello ione in comune, del pH e della formazione di complessi sulla solubilità di un sale poco solubile. Titolazioni di precipitazione.

Equilibri di complessazione. Definizione di complesso. Leganti mono e polidentati. Grado di formazione. Effetto del pH sugli equilibri di complessazione. EDTA, proprietà acido-base e complessanti. Costante di formazione condizionale. pH minimo operativo. Titolazioni complessometriche.

1. H. Freiser, Q. Fernando, “Gli Equilibri Ionici nella Chimica Analitica", Piccin, Padova

2. D. C. Harris, “Chimica Analitica Quantitativa”, terza ed., Zanichelli, Bologna

3. I. M. Kolthoff, E. B. Sandell, E. J. Meehan, S. Bruckenstein, “Analisi Chimica Quantitativa”, Piccin, Padova

4. F. J. Holler, S. R. Crouch, “Fondamenti di Chimica Analitica”, terza ed., Edises, Napoli

Introduzione al corso. Elementi di statistica. Errori in chimica analitica. Presentazione dei risultati. Indici di posizione e dispersione. Test statistici più comuni.

Strumenti di misura. Precisione, accuratezza, sensibilità. Strumenti di laboratorio: la bilancia analitica e la vetreria tarata.

Analisi volumetrica. Generalità sulle titolazioni. Preparazione delle soluzioni standard. Definizione di standard primario. Procedure di standardizzazione. Titolazioni acido-base. Indicatori. Determinazione acidimetrica e alcalimetrica del borace.

Titolazioni di precipitazione. Argentometria. Determinazione dei cloruri secondo le metodiche di Mohr, Fajans e Volhard. Separazione carbonati/cloruri.

Analisi gravimetrica. Analisi per precipitazione. Formazione, natura e dimensioni dei precipitati. Determinazione gravimetrica del Ni2+ come bis-dimetilgliossimato.

Titolazioni complessometriche. Titolazioni con EDTA. Indicatori metallocromici. Determinazione del Cu2+.

Titolazioni redox. Metodi basati sull’impiego del permanganato. Determinazione del Fe2+. Iodometria. Determinazione del Cu2+.

1. I. M. Kolthoff, E. B. Sandell, E. J. Meehan, S. Bruckenstein, “Analisi Chimica Quantitativa”, Piccin, Padova.

2. D. C. Harris, "Chimica Analitica quantitativa", terza ed., Zanichelli, Bologna.

3. F. J. Holler, S. R. Crouch, “Fondamenti di Chimica Analitica”, terza ed., Edises, Napoli.

4. M. Garetto, "Statistica, lezioni ed esercizi", Università di Torino.

5. E. De Simoni, "Chimica Analitica", CUL, Bologna.

Introduzione al corso. Elementi di statistica. Errori in Chimica Analitica. Presentazione dei risultati. Indici di posizione e dispersione. Test statistici più comuni.

Strumenti di misura. Precisione, accuratezza, sensibilità. Strumenti di laboratorio: la bilancia analitica e la vetreria tarata.

Analisi volumetrica. Generalità sulle titolazioni. Preparazione delle soluzioni standard. Definizione di standard primario. Procedure di standardizzazione. Titolazioni acido-base. Indicatori. Determinazione acidimetrica e alcalimetrica del borace.

Titolazioni di precipitazione. Argentometria. Determinazione dei cloruri secondo le metodiche di Mohr, Fajans e Volhard. Separazione carbonati/cloruri.

Analisi gravimetrica. Analisi per precipitazione. Formazione, natura e dimensioni dei precipitati. Determinazione gravimetrica del Ni2+come bis-dimetilgliossimato.

Titolazioni complessometriche. Titolazioni con EDTA. Indicatori metallocromici. Determinazione del Cu2+.

Titolazioni redox. Metodi basati sull’impiego del permanganato. Determinazione del Fe2+. Iodometria. Determinazione del Cu2+.

1. I. M. Kolthoff, E. B. Sandell, E. J. Meehan, S. Bruckenstein, “Analisi Chimica Quantitativa”, Piccin, Padova

2. D. C. Harris, “Chimica Analitica Quantitativa”, terza ed., Zanichelli, Bologna

3. F. J. Holler, S. R. Crouch, “Fondamenti di Chimica Analitica”, terza ed., Edises, Napoli

4. M. Garetto, "Statistica, lezioni ed esercizi", Università di Torino

5. E. De Simoni, "Chimica Analitica", CUL, Bologna

Stati di aggregazione della Materia.
Mondo macroscopico, mondo microscopico e correlazioni proprietà - struttura. Stato solido, liquido, gassoso. Forze guida nell'assemblaggio delle fasi condensate. Curva di Morse, potenziali di
interazione.


Proprietà dei gas.
Variabili di stato di un gas, La legge zero della Termodinamica, Equazione di stato dei gas perfetti; il modello cinetico dei gas, miscele di gas ideali, deviazioni dalla idealità ed equazioni di stato per i gas reali. Il fattore di compressibilità; il principio degli stati corrispondenti



Primo principio della Termodinamica.
Calore, lavoro e conservazione dell'energia. Lavoro di espansione e di compressione. Concetto di reversibilità e fenomeni spontanei. Funzioni di percorso. Funzioni di stato e differenziali.



Termologia.
Capacità termica e calori specifici. Energia interna e temperatura; entalpia e temperatura: relazioni tra i calori specifici. Processi isotermici e processi adiabatici - reversibili o irreversibili.



Termochimica.
Entalpia di reazione e legge di Hess; Entalpia standard, relazioni tra ΔH e ΔU; ΔH in funzione della temperatura. Ciclo di Born-Haber.Esempi di entalpie di reazione. Legge di Kirchoff



Il secondo principio.
Il secondo principio. Efficienza delle macchine termiche e ciclo di Carnot. Il refrigerante di Carnot. Definizione dell'entropia. Entropia ed integrale ciclico. Prova generale per l'integrale ciclico dell'entropia. La diseguaglianza di Clausius. Proprietà dei differenziali esatti. Entropia in funzione di T,V e T,P. Variazioni di stato ed entropia.



Entropia e probabilità.
Entropia, probabilità dello stato e spontaneità. Probabilità , probabilità termodinamica ed entropia. Forma generale per la probabilità termodinamica. La distribuzione dell’energia.



La terza legge.
Variazioni di entropia per il gas ideale. Lo stato standard per il gas ideale. La terza legge ed entropia standard. Variazioni di entropia per una reazione chimica e dipendenza dalla temperatura. Terzo principio, entropia di mescolamento.



Spontaneità ed equilibrio.

Entropia del sistema, entropia dell'ambiente e condizioni di spontaneità ed equilibrio. La funzione di Helmotz e la funzione di Gibbs. L'equazione fondamentale della termodinamica. Funzione di Gibbs e variazioni di T, P e composizione. Il potenziale chimico. Potenziale chimico in un gas ideale e nei gas reali. La fugacità.



I cambiamenti di stato.
Potenziale chimico e principio della stabilità delle fasi. Transizioni di fase del primo ordine. Transizioni di fase del secondo ordine. Diagramma di stato dell'acqua, dell'anidride carbonica e dell'elio



Le miscele e l’attività.
Volume molare nelle miscele. La legge di Gibbs-Duhem. Processi di mescolamento e spontaneità. Soluzioni di soluti non volatili; le proprietà colligative: ebullioscopia, crioscopia ed osmosi. Miscele di liquidi volatili: il concetto di attività. Le leggi limite di Raoult e di Henry. Le equazioni limite della Chimica.



L'equilibrio chimico.
Il criterio di spontaneità e di equilibrio per una reazione chimica. Equilibrio, la costante di equilibrio e l'influenza di catalizzatori, sostanze inerti, temperatura e pressione.



Elettrochimica.
Attività degli ioni in soluzione e legge di Debye-Huckel. Il. Forza ionica. Forma delle leggi limite della chimica in soluzione diluita. Potenziale elettrochimico. Elettrodi e celle elettrochimiche più comuni. Potenziali elettrochimici standard e serie elettrochimica. L’equazione di Nernst.



Gli equilibri di fase.
Energia libera di mescolamento e diagrammi di fase. Regola delle fasi, regola della leva e diagrammi difase. Sistemi ad un componente. Sistemi a due componenti. Sistemi a due componenti con uno o più prodotti. Sistemi a tre componenti. Influenza della forza ionica.

Testi consigliati per lo studio teorico:


P. Atkins, J. De Paula, J. Keeler : Chimica Fisica (Zanichelli).
D. A. MCQuarrie, J.D. Simon: Chimica Fisica, un approccio molecolare (Zanichelli)
G.W. Castellan: Physical Chemistry (Addison-Wesley Pu. Co.)
L.K. Nash: Elements of Chemical Thermodynamics (Dover)




Testi consigliati per le esercitazioni


S. Capasso: La Chimica Fisica attraverso esercizi (Loghia)
P. Lo Nostro, N. Peruzzi: Spntaneamente (Firenze University Press)
A. Gambi: Esercizi di Chimica Fisica (Zanichelli)

Stati di aggregazione della Materia.

Mondo macroscopico, mondo microscopico e correlazioni proprietà - struttura. Stato solido, liquido, gassoso e plasma. Forze guida nell'assemblaggio delle fasi condensate. Curva di Morse, potenziali di interazione e problema di Madelung.

Proprietà dei gas.

Equazione di stato dei gas perfetti; la massa molare; miscele di gas perfetti, deviazioni dalla idealità ed equazioni di stato per i gas reali. Il fattore di compressibilità; miscele di gas reali.

Primo principio della Termodinamica.

Calore, lavoro e conservazione dell'energia. Lavoro di espansione e di compressione. Concetto di reversibilità e fenomeni spontanei. Funzioni di percorso. Funzioni di stato e differenziali.

Termologia.

Capacità termica e calori specifici. Energia interna e temperatura; entalpia e temperatura: relazioni tra i calori specifici. Processi isotermici e processi adiabatici - reversibili o irreversibili. La legge zero della Termodinamica.

Termochimica.

Entalpia di reazione e legge di Hess; Entalpia standard, relazioni tra ΔH e ΔU; ΔH in funzione della temperatura. Entalpia degli ioni in soluzione. Ciclo di Born-Haber.

Il secondo principio.

Il secondo principio. Efficienza delle macchine termiche e ciclo di Carnot. Il refrigerante di Carnot. Definizione dell'entropia. Entropia ed integrale ciclico. Prova generale per l'integrale ciclico dell'entropia. La diseguaglianza di Clausius. Proprietà dei differenziali esatti. Entropia in funzione di T,V e T,P. Variazioni di stato ed entropia.

La terza legge.

Variazioni di entropia per il gas ideale. Lo stato standard per il gas ideale. La terza legge ed entropia standard. Variazioni di entropia per una reazione chimica e dipendenza dalla temperatura.

Entropia e probabilità.

Entropia, probabilità dello stato e spontaneità. Probabilità , probabilità termodinamica ed entropia. Forma generale per la probabilità termodinamica. La distribuzione dell’energia. Terzo principio, entropia di mescolamento e di difetti di punto. Eccezioni apparenti - e non - alla terza legge.

Spontaneità ed equilibrio.

Entropia del sistema, entropia dell'ambiente e condizioni di spontaneità ed equilibrio. La funzione di Helmotz e la funzione di Gibbs. L'equazione fondamentale della termodinamica. Funzione di Gibbs e variazioni di T, P e composizione. Il potenziale chimico. Potenziale chimico in un gas ideale e nei gas reali. Il concetto di unicità formale e la fugacità.

I cambiamenti di stato.

Potenziale chimico e principio della stabilità delle fasi. Transizioni di fase del primo ordine. Transizioni di fase del secondo ordine. Diagramma di stato dell'acqua. La superficie, la tensione superficiale e la capillarità.

Le miscele e l’attività.

Volume molare nelle miscele. La legge di Gibbs-Duhem. Processi di mescolamento e spontaneità. Soluzioni di soluti non volatili; le proprietà colligative: ebullioscopia, crioscopia ed osmosi. Miscele di liquidi volatili: il concetto di attività. Le leggi limite di Raoult e di Henry. Le equazioni limite della Chimica.

L'equilibrio chimico.

Il criterio di spontaneità e di equilibrio per una reazione chimica. Equilibrio, la costante di equilibrio e l'influenza di catalizzatori, sostanze inerti, temperatura e pressione.

Elettrochimica.

Attività degli ioni in soluzione e legge di Debye-Huckel. Il concetto di forza ionica e l'influenza sulla solubilità. Forma delle leggi limite della chimica in soluzione diluita. Potenziale elettrochimico. Elettrodi e celle elettrochimiche più comuni. Potenziali elettrochimici standard e serie elettrochimica. L’equazione di Nernst. Pile, accumulatori ed elettrolisi.

Gli equilibri di fase.

Energia libera di mescolamento e diagrammi di fase. Regola delle fasi, regola della leva e diagrammi di fase. Sistemi ad un componente. Sistemi a due componenti. Sistemi a due componenti con uno o più prodotti. Sistemi a tre componenti. Influenza della forza ionica.

Testi consigliati:

- P. Atkins, J. De Paula : Chimica Fisica (Zanichelli), unico libro attualmente disponibile in libreria.

Consultabili nella biblioteca del dipartimento:

- Adamson, Chimica-Fisica (Trattato)

- Moore, Chimica-Fisica

- G.K. Vemulapalli : Chimica Fisica.

Lo studente è libero di scegliere qualunque libro di testo.

ELETTROSTATICA

1.1 – Forza elettrostatica. Campo elettrostatico.

La composizione della materia e la presenza di interazioni elettriche tra i suoi costituenti carichi. Quantizzazione e conservazione della carica elettrica. Materiali isolanti e conduttori. Processi di elettrizzazione. Forza tra cariche elettriche. La legge di Coulomb. Il campo elettrostatico. Calcolo di campi elettrostatici per distribuzioni discrete e continue. Le linee di forza. Moto di una carica in un campo elettrostatico. Esperienza di Millikan.

1.2 – Lavoro elettrico. Potenziale elettrostatico.

Il lavoro della forza elettrica. La tensione elettrica tra due punti. La forza elettromotrice del campo elettrico. Il potenziale elettrostatico. L’energia potenziale elettrostatica. Calcolo del potenziale e dell’energia potenziale elettrostatica per una carica puntiforme e per distribuzioni discrete e continue di carica. Energia potenziale di un sistema di cariche. Moto di una carica in un campo elettrostatico. Conservazione dell’energia. Moto in un campo centrale. Modello classico dell’atomo di idrogeno. Separatore elettrostatico e tubo a raggi catodici. Il campo elettrostatico come gradiente del potenziale. Calcolo di campi elettrostatici dal potenziale per distribuzioni continue di carica. Il rotore del campo elettrico. Superfici equipotenziali. Campo elettrico e potenziale generato da un dipolo. Moto di un dipolo in un campo elettrico uniforme. Energia potenziale di un dipolo posto in un campo. Molecole polari.

1.3 –La legge di Gauss.

Flusso del vettore campo elettrostatico. Dimostrazione del teorema di Gauss. Applicazioni del teorema di Gauss: guscio sferico, sfera, filo e piano uniformemente carichi. Legge di Gauss in forma locale: equazioni di Poisson e di Laplace.

1.4 – Conduttori. Dielettrici. Energia elettrostatica.

Conduttori in equilibrio. Induzione elettrostatica. Conduttore cavo. Schermo elettrostatico. Condensatori nel vuoto. Collegamento di condensatori. Energia elettrostatica.

Cenni su proprietà dielettriche dei materiali. Costante dielettrica relativa, assoluta, suscettività elettrica.

CORRENTI STAZIONARIE E CAMPI MAGNETOSTATICI

2.1 – Corrente elettrica.

Conduzione elettrica. Corrente media, corrente istantanea, densità di corrente. Legge di Ohm per i conduttori ohmici. Conducibilità e resistività. Modello classico della conduzione. Resistenza elettrica. Dipendenza dalla temperatura. Superconduttori. Energia elettrica e potenza assorbita. Generatori di f.e.m. Resistenze in serie e in parallelo. Leggi di Kirchhoff. Carica e scarica di un circuito RC.

2.2 – Campo magnetico.

Proprietà dei magneti. Campo magnetico. Forza di Lorentz.

Forza magnetica su un filo percorso da corrente: seconda legge elementare di Laplace. Coppia agente su di una spira percorsa da corrente immersa in un campo magnetico uniforme. Momento magnetico di una spira percorsa da corrente stazionaria. Effetto Hall. Moto di una particella in un campo magnetico uniforme. Il selettore di velocità. Lo spettrometro di massa. Il ciclotrone.

2.3 – Sorgenti del campo magnetico. Legge di Ampère.

Campo magnetico prodotto da un elemento di corrente – prima legge elementare di Laplace.

Permeabilità magnetica del vuoto. Legge di Ampère-Laplace per il campo magnetico generato da un circuito chiuso percorso da corrente. Campo magnetico prodotto da un filo rettilineo (legge di Biot-Savart), da una spira circolare, da un solenoide ideale. Forze agenti su fili paralleli percorsi da corrente. Legge di Ampère. Legge di Gauss per il campo magnetico.

Corrente di spostamento. Legge di Ampère-Maxwell. Cenni su proprietà magnetiche della materia. Permeabilità e suscettività magnetica.

CORRENTI E CAMPI VARIABILI

3.1 – Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo.

Legge di Faraday. Legge di Lenz. Generatori di corrente. Autoinduzione. Circuiti RL. Energia magnetica. Densità di energia magnetica. Equazioni di Maxwell.

3.2 – Oscillazioni elettriche. Correnti alternate.

Oscillazioni elettriche ideali e smorzate. Correnti alternate. Comportamento di resistori, condensatori e induttori in AC.

ONDE ELETTROMAGNETICHE

4.1 – Onde elettromagnetiche.

Onde elettromagnetiche piane. Onde elettromagnetiche piane armoniche. Polarizzazione lineare, circolare ed ellittica. Vettore di Poynting. Intensità di un’onda e.m. Pressione di radiazione. Spettro elettromagnetico. Onde sferiche.

OTTICA

5.1 – Riflessione e rifrazione della luce.

Velocità della luce in un mezzo. Indice di rifrazione. Formula di Cauchy. Principio di Huygens-Fresnel. Riflessione e rifrazione. Angolo limite. Riflessione totale. Dispersione cromatica. Prisma. Coefficienti di Fresnel. Angolo di Brewster. Polarizzazione per riflessione. Polarizzazione per assorbimento selettivo e diffusione. Legge di Malus. Birifrangenza. Attività ottica.

5.2 – Ottica geometrica.

Costruzione di immagini in ottica geometrica. Specchi sferici e piani. Distanza focale. Ingrandimento. Diottri sferici e piani. Potere diottrico. Distanze focali anteriori e posteriori. Ingrandimento. Lenti sottili. Potere convergente. Distanza focale. Equazione dei costruttori di lenti. Ingrandimento. Microscopio ottico. Ingrandimento visuale.

5.3 – Interferenza.

Interferenza da due fenditure. Posizione di minimi e massimi di interferenza. Distribuzione di intensità fra le frange. Metodo dei fasori per il calcolo delle intensità.

5.4 – Diffrazione.

Diffrazione di Fraunhofer da una fenditura rettilinea singola. Posizione dei minimi di diffrazione. Angolo minimo di risoluzione. Criterio di Rayleigh. Potere risolutivo di una lente. Potere risolutivo lineare di un microscopio. Reticoli di diffrazione. Diffrazione X.

CENNI DI TEORIA DEGLI ERRORI

Incertezza di una misura. Sorgenti di errore. Stima dell’incertezza nella lettura di scale. Errori casuali ed errori sistematici. Rappresentazione dei dati sperimentali. Cifre significative. Discrepanza tra due misure. Rappresentazione in grafico. Verifica di relazioni con un grafico. Errore relativo o precisione. Propagazione degli errori nelle misure indirette (limite massimo dell’incertezza). Propagazione degli errori nelle misure indirette (incertezze casuali e misure indipendenti).

Analisi statistica di un set di misure: media e deviazione standard. Errore sulla media. Istogrammi di frequenza. Distribuzione di probabilità di Gauss. Best-fit lineare e sua incertezza. Test del chi-quadro.

ESPERIENZE DI LABORATORIO

Misura della costante elastica di una molla.

Misura dell'accelerazione di gravità con il pendolo semplice.

Misura del coefficiente di viscosità della glicerina.

Misura di resistenze con il metodo voltamperometrico.

Misura di resistenze di valore elevato, mediante la scarica del condensatore.

Misura del rapporto e/m mediante deflessione magnetica.

Misura della distanza focale di una lente convergente.

Verifica della legge di Malus e misura di concentrazioni di soluti otticamente attivi.

Misura di lunghezze d’onda con uno spettroscopio a reticolo di diffrazione.

1. P.Mazzoldi, N.Nigro, C.Voci: ELEMENTI DI FISICA, Vol.II - Elettromagnetismo e Onde, EdiSES Napoli

2. D. Halliday, R.Resnick: FISICA 2, Ed. Ambrosiana

3. R.A.Serway – Fisica Vol.II - ed.EdiSES

4. P.A.Tipler, G.Mosca - Physics for scientists and engineering, W.H.Freeman and Company

5. J. Taylor: Introduzione all'analisi degli errori. Lo studio delle incertezze nelle misure fisiche, Zanichelli

ELETTROSTATICA

1.1 – Forza elettrostatica. Campo elettrostatico.

La composizione della materia e la presenza di interazioni elettriche tra i suoi costituenti carichi. Quantizzazione e conservazione della carica elettrica. Materiali isolanti e conduttori. Processi di elettrizzazione. Forza tra cariche elettriche. La legge di Coulomb. Il campo elettrostatico. Calcolo di campi elettrostatici per distribuzioni discrete e continue. Le linee di forza. Moto di una carica in un campo elettrostatico. Esperienza di Millikan.

1.2 – Lavoro elettrico. Potenziale elettrostatico.

Il lavoro della forza elettrica. La tensione elettrica tra due punti. La forza elettromotrice del campo elettrico. Il potenziale elettrostatico. L’energia potenziale elettrostatica. Calcolo del potenziale e dell’energia potenziale elettrostatica per una carica puntiforme e per distribuzioni discrete e continue di carica. Energia potenziale di un sistema di cariche. Moto di una carica in un campo elettrostatico. Conservazione dell’energia. Moto in un campo centrale. Modello classico dell’atomo di idrogeno. Separatore elettrostatico e tubo a raggi catodici. Il campo elettrostatico come gradiente del potenziale. Calcolo di campi elettrostatici dal potenziale per distribuzioni continue di carica. Il rotore del campo elettrico. Superfici equipotenziali. Campo elettrico e potenziale generato da un dipolo. Moto di un dipolo in un campo elettrico uniforme. Energia potenziale di un dipolo posto in un campo. Molecole polari.

1.3 –La legge di Gauss.

Flusso del vettore campo elettrostatico. Dimostrazione del teorema di Gauss. Applicazioni del teorema di Gauss: guscio sferico, sfera, filo e piano uniformemente carichi. Legge di Gauss in forma locale: equazioni di Poisson e di Laplace.

1.4 – Conduttori. Dielettrici. Energia elettrostatica.

Conduttori in equilibrio. Induzione elettrostatica. Conduttore cavo. Schermo elettrostatico. Condensatori nel vuoto. Collegamento di condensatori. Energia elettrostatica.

Cenni su proprietà dielettriche dei materiali. Costante dielettrica relativa, assoluta, suscettività elettrica.

CORRENTI STAZIONARIE E CAMPI MAGNETOSTATICI

2.1 – Corrente elettrica.

Conduzione elettrica. Corrente media, corrente istantanea, densità di corrente. Legge di Ohm per i conduttori ohmici. Conducibilità e resistività. Modello classico della conduzione. Resistenza elettrica. Dipendenza dalla temperatura. Superconduttori. Energia elettrica e potenza assorbita. Generatori di f.e.m. Resistenze in serie e in parallelo. Leggi di Kirchhoff. Carica e scarica di un circuito RC.

2.2 – Campo magnetico.

Proprietà dei magneti. Campo magnetico. Forza di Lorentz.

Forza magnetica su un filo percorso da corrente: seconda legge elementare di Laplace. Coppia agente su di una spira percorsa da corrente immersa in un campo magnetico uniforme. Momento magnetico di una spira percorsa da corrente stazionaria. Effetto Hall. Moto di una particella in un campo magnetico uniforme. Il selettore di velocità. Lo spettrometro di massa. Il ciclotrone.

2.3 – Sorgenti del campo magnetico. Legge di Ampère.

Campo magnetico prodotto da un elemento di corrente – prima legge elementare di Laplace.

Permeabilità magnetica del vuoto. Legge di Ampère-Laplace per il campo magnetico generato da un circuito chiuso percorso da corrente. Campo magnetico prodotto da un filo rettilineo (legge di Biot-Savart), da una spira circolare, da un solenoide ideale. Forze agenti su fili paralleli percorsi da corrente. Legge di Ampère. Legge di Gauss per il campo magnetico.

Corrente di spostamento. Legge di Ampère-Maxwell. Cenni su proprietà magnetiche della materia. Permeabilità e suscettività magnetica.

CORRENTI E CAMPI VARIABILI

3.1 – Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo.

Legge di Faraday. Legge di Lenz. Generatori di corrente. Autoinduzione. Circuiti RL. Energia magnetica. Densità di energia magnetica. Equazioni di Maxwell.

3.2 – Oscillazioni elettriche. Correnti alternate.

Oscillazioni elettriche ideali e smorzate. Correnti alternate. Comportamento di resistori, condensatori e induttori in AC.

ONDE ELETTROMAGNETICHE

4.1 – Onde elettromagnetiche.

Onde elettromagnetiche piane. Onde elettromagnetiche piane armoniche. Polarizzazione lineare, circolare ed ellittica. Vettore di Poynting. Intensità di un’onda e.m. Pressione di radiazione. Spettro elettromagnetico. Onde sferiche.

OTTICA

5.1 – Riflessione e rifrazione della luce.

Velocità della luce in un mezzo. Indice di rifrazione. Formula di Cauchy. Principio di Huygens-Fresnel. Riflessione e rifrazione. Angolo limite. Riflessione totale. Dispersione cromatica. Prisma. Coefficienti di Fresnel. Angolo di Brewster. Polarizzazione per riflessione. Polarizzazione per assorbimento selettivo e diffusione. Legge di Malus. Birifrangenza. Attività ottica.

5.2 – Ottica geometrica.

Costruzione di immagini in ottica geometrica. Specchi sferici e piani. Distanza focale. Ingrandimento. Diottri sferici e piani. Potere diottrico. Distanze focali anteriori e posteriori. Ingrandimento. Lenti sottili. Potere convergente. Distanza focale. Equazione dei costruttori di lenti. Ingrandimento. Microscopio ottico. Ingrandimento visuale.

5.3 – Interferenza.

Interferenza da due fenditure. Posizione di minimi e massimi di interferenza. Distribuzione di intensità fra le frange. Metodo dei fasori per il calcolo delle intensità.

5.4 – Diffrazione.

Diffrazione di Fraunhofer da una fenditura rettilinea singola. Posizione dei minimi di diffrazione. Angolo minimo di risoluzione. Criterio di Rayleigh. Potere risolutivo di una lente. Potere risolutivo lineare di un microscopio. Reticoli di diffrazione. Diffrazione X.

CENNI DI TEORIA DEGLI ERRORI

Incertezza di una misura. Sorgenti di errore. Stima dell’incertezza nella lettura di scale. Errori casuali ed errori sistematici. Rappresentazione dei dati sperimentali. Cifre significative. Discrepanza tra due misure. Rappresentazione in grafico. Verifica di relazioni con un grafico. Errore relativo o precisione. Propagazione degli errori nelle misure indirette (limite massimo dell’incertezza). Propagazione degli errori nelle misure indirette (incertezze casuali e misure indipendenti).

Analisi statistica di un set di misure: media e deviazione standard. Errore sulla media. Istogrammi di frequenza. Distribuzione di probabilità di Gauss. Best-fit lineare e sua incertezza. Test del chi-quadro.

ESPERIENZE DI LABORATORIO

Misura della costante elastica di una molla.

Misura dell'accelerazione di gravità con il pendolo semplice.

Misura del coefficiente di viscosità della glicerina.

Misura di resistenze con il metodo voltamperometrico.

Misura di resistenze di valore elevato, mediante la scarica del condensatore.

Misura del rapporto e/m mediante deflessione magnetica.

Misura della distanza focale di una lente convergente.

Verifica della legge di Malus e misura di concentrazioni di soluti otticamente attivi.

Misura di lunghezze d’onda con uno spettroscopio a reticolo di diffrazione.

Testo principale:

Elementi di Fisica - Elettromagnetismo e Onde
II edizione
P. Mazzoldi - M. Nigro - C. Voci
EdiSES editore


Per approfondimenti:

Fisica Vol. II
II edizione
P. Mazzoldi - M. Nigro - C. Voci
EdiSES editore

Introduzione all'analisi degli errori. Lo studio delle incertezze nelle misure fisiche
J. Taylor
Zanichelli editore


Testi alternativi:

Principi di Fisica
R.A. Serway - J. W. Jewett Jr
EdiSES editore

FISICA 2 - Elettromagnetismo Ottica Fisica atomica
D. Halliday - R. Resnick - K. S. Krane
CEA editore

Physics for scientists and engineering
P.A. Tipler - G. Mosca
W.H. Freeman and Company

Ripasso dei principali gruppi funzionali, del concetto di acidità e basicità.

Ripasso delle reazioni principali di alcooli, ammine, aldeidi e chetoni e acidi carbossilici e derivati.

Enoli, enolati ed enammine
Tautomeria ed equilibrio cheto-enolico – enolizzazione catalizzata da acidi e basi – stabilità
degli enoli - Acidità dell’idrogeno in a al carbonile– anioni enolato –
Alogenazione del carbonio a di aldeidi e chetoni – Reazione dell’aloformio- Alogenazione del
carbonio a degli acidi carbossilici –Alchilazione del carbonio alpha – Alchilazione ed acilazione
del carbonio a tramite un intermedio enamminico – Condensazione aldolica: formazione di ßidrossialdeidi–
La disidratazione di un prodotto di condensazione aldolica – Condensazione
aldolica incrociata –Condensazione di Claisen: formazione di ß-chetoesteri – Condensazione di
Claisen e condensazione aldolica a confronto – problematiche inerenti l’acilazione al carbonio
– Altre condensazioni incrociate – Reazioni di condensazione e di addizione aldolica
intramolecolare - Enammine–Anellazione di Robinson – Decarbossilazione di ß-chetoacidi –
Sintesi malonica – Sintesi acetacetica
Composti Carbonilici a,b insaturi
Effetti della coniugazione - Reazioni di addizioni coniugate – Alchilazione del carbonio b –
Reazione di Michael- Attacco nucleofilo al carbonile o coniugato - Nucleofili “hard” e “soft” -
- reazioni con ammoniaca ed ammine – reazioni con alcoli e tioli - reazioni con composti
organometallici e presenza di sali di Cu(I) – addizione coniugata di enolati – addizione
coniugata seguita da ciclizzazione nella sintesi di anelli
Il benzene e composti aromatici
Ripasso dei concetti di Stabilità di polieni coniugati lineari e ciclici – Il benzene è un composto aromatico – I criteri per
individuare l’aromaticità – Applicazione dei criteri dell’aromaticità. –Antiaromaticità -
Nomenclatura dei benzeni monosostituiti e polisostituiti Idrocarburi aromatici policiclici -
Sostituzione elettrofila aromatica–

Limitazioni delle alchilazioni di Friedel-Crafts - Alchilazione del benzene mediante acilazione-riduzione – Reazioni della catena

laterale – Reattività dei carboni fenilmetilici – Attacco elettrofilo ai derivati del benzene -
Effetto dei sostituenti sulla reattività dell’anello – Effetto orientante dei sostituenti in ulteriori
attacchi elettrofili – Il rapporto orto-para – Clorometilazione – Formilazione di Reimer-
Tiemann.
Alogenoareni
Nomenclatura e proprietà – confronto con gli alogenuri alchilici- Sostituzione nucleofila
aromatica – meccanismo di addizione-eliminazione (SNAr) – meccanismo di eliminazione –
addizione (SNEA)- benzino

Fenoli
Nomenclatura e proprietà dei fenoli – Preparazione dagli alogenoareni e da sali di diazonio –
Acidità e reazioni – Confronto con gli alcoli – Reazioni dell’anello aromatico –
idrossimetilazione – resine fenoliche – reazione di Kolbe –Polifenoli – ossidazione dei fenoli – benzochinoni ed idrochinoni – coppie redox –
- eteri fenolici – trasposizione di Claisen
Ammine e loro derivati
Richiami sulla classificazione delle ammine – Ammine aromatiche: struttura, nomenclatura,
proprietà fisiche – Acidità e basicità delle ammine – Aspetti stereochimici – Sali di ammonio
quaternari (proprietà , stereochimica) - Sintesi delle ammine mediante alchilazione,
ammirazione riduttiva, riduzione di azidi, nitrili, ammidi e nitro composti, trasposizione di
Hofmann, reazione di Mannich, eliminazione di Hofmann – sintesi di Gabriel – Sintesi di
ammine aromatiche – Reazioni con composti carbonilici – Nitrosazione delle ammine
Formazione di immine, enammine – Sali di arendiazonio e loro reazioni – sostituzione sui sali
di diazonio SN1.
Composti solforati
Tioli: struttura, nomenclatura, proprietà fisiche- Acidità – Preparazione – Reazioni di
ossidazione– Disolfuri– Acidi solfinici – Acidi solfonici
Composti Eterocicli Aromatici
Classificazione degli eterocicli aromatici – Eteroaromaticità – anelli eteroaromatici a 5 e 6
termini con un eteroatomo: furano, pirrolo, tiofene e piridina. Sintesi mediante composti 1,3 ed
1,4-dicarbonilici – Composti eteroaromatici con due o più eteroatomi – Composti
eteroaromatici benzocondensati– Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica, di sostituzione
nucleofila aromatica, di ossidazione e di riduzione – Piridina N-ossido e sostituzione
elettrofila.
Carboidrati
Classificazione dei carboidrati – La notazione D e L – Configurazione degli aldosi –
Configurazione dei chetosi – Reazioni dei monosaccaridi in soluzione basica – Reazioni di
ossido-riduzione dei monosaccaridi – Allungamento della catena: la sintesi di Kiliani-Fischer –
Accorciamento della catena: la degradazione di Wohl e di Ruff – I monosaccaridi formano
emiacetali ciclici – Formazione di glicosidi – L’effetto anomerico – Zuccheri riducenti e non
riducenti – Mutarotazione - Disaccaridi – Polisaccaridi. Dall'energia solare ai carboidrati e
all'energia delle cellule animali. Recenti processi ecosostenibili per produrre polimeri partendo
dalla fermentazione della cellulosa.

Lipidi
Trigliceridi – saponificazione – Micelle – Proprietà detergenti – Confronto fra sali di acidi
grassi e detergenti sintetici – Prostaglandine – steroidi – terpeni – Fosfolipidi e loro
organizzazione supramolecolare a doppio strato – liposomi – membrane cellulari – lecitine –
sfingofosfolipidi – Vitamine liposolubili.

Testi/Bibliografia
Appunti di lezione e materiale reso disponibile in rete dal docente costituiscono la base per affrontare lo studio delle
tematiche presentate in questo corso, utilizzando poi per gli approfondimenti uno o più dei seguenti testi:
1) W.H.Brown, B.L.Iverson, E.V.Anslyn, C.S.Foote, CHIMICA ORGANICA, Edises 2015
2) D. Sica, F. Zollo, CHIMICA DEI COMPOSTI ETEROCICLICI, Edises 2011
3) P.Y.Bruice, CHIMICA ORGANICA, Edises 2012
4) J. Claiden, N. Greeves, S. Warren, ORGANIC CHEMISTRY, Oxford University Press 2012

Enoli, enolati ed enammine
Tautomeria ed equilibrio cheto-enolico – enolizzazione catalizzata da acidi e basi – stabilitàdegli enoli - Acidità dell’idrogeno in a al carbonile– anioni enolato – Alogenazione del carbonio a di aldeidi e chetoni – Reazione dell’aloformio- Alogenazione delcarbonio alfa degli acidi carbossilici –Alchilazione del carbonio alpha – Alchilazione ed acilazionedel carbonio a tramite un intermedio enamminico – Condensazione aldolica: formazione di ßidrossialdeidi–La disidratazione di un prodotto di condensazione aldolica – Condensazionealdolica incrociata –Condensazione di Claisen: formazione di ß-chetoesteri – Condensazione diClaisen e condensazione aldolica a confronto – problematiche inerenti l’acilazione al carbonio– Altre condensazioni incrociate – Reazioni di condensazione e di addizione aldolicaintramolecolare - Enammine–Anellazione di Robinson – Decarbossilazione di ß-chetoacidi –Sintesi malonica – Sintesi acetacetica

Composti Carbonilici alfa,beta insaturi
Effetti della coniugazione - Reazioni di addizioni coniugate – Alchilazione del carbonio b –Reazione di Michael- Attacco nucleofilo al carbonile o coniugato - Nucleofili “hard” e “soft” - reazioni con ammoniaca ed ammine – reazioni con alcoli e tioli - reazioni con compostiorganometallici e presenza di sali di Cu(I) – addizione coniugata di enolati – addizioneconiugata seguita da ciclizzazione nella sintesi di anelli

Composti solforati

Tioli: struttura, nomenclatura, proprietà fisiche- Acidità – Preparazione – Reazioni diossidazione– Disolfuri– Acidi solfinici – Acidi solfonici

Composti Eterocicli Aromatici
Classificazione degli eterocicli aromatici – Eteroaromaticità – anelli eteroaromatici a 5 e 6termini con un eteroatomo: furano, pirrolo, tiofene e piridina. Sintesi mediante composti 1,3 ed1,4-dicarbonilici – Composti eteroaromatici con due o più eteroatomi – Compostieteroaromatici benzocondensati– Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica, di sostituzionenucleofila aromatica, di ossidazione e di riduzione – Piridina N-ossido e sostituzioneelettrofila.

Carboidrati
Classificazione dei carboidrati – La notazione D e L – Configurazione degli aldosi –Configurazione dei chetosi – Reazioni dei monosaccaridi in soluzione basica – Reazioni diossido-riduzione dei monosaccaridi – Allungamento della catena: la sintesi di Kiliani-Fischer –Accorciamento della catena: la degradazione di Wohl e di Ruff – I monosaccaridi formanoemiacetali ciclici – Formazione di glicosidi – L’effetto anomerico – Zuccheri riducenti e nonriducenti – Mutarotazione - Disaccaridi – Polisaccaridi. Dall'energia solare ai carboidrati eall'energia delle cellule animali. Recenti processi ecosostenibili per produrre polimeri partendodalla fermentazione della cellulosa.

Lipidi
Trigliceridi – saponificazione – Micelle – Proprietà detergenti – Confronto fra sali di acidigrassi e detergenti sintetici – Prostaglandine – steroidi – terpeni – Fosfolipidi e loroorganizzazione supramolecolare a doppio strato – liposomi – membrane cellulari – lecitine –sfingofosfolipidi – Vitamine liposolubili.

Testi/Bibliografia
Appunti di lezione e materiale reso disponibile in rete dal docente costituiscono la base per affrontare lo studio delletematiche presentate in questo corso, utilizzando poi per gli approfondimenti uno o più dei seguenti testi:
1) W.H.Brown, B.L.Iverson, E.V.Anslyn, C.S.Foote, CHIMICA ORGANICA, Edises
2) D. Sica, F. Zollo, CHIMICA DEI COMPOSTI ETEROCICLICI, Edises
3) P.Y.Bruice, CHIMICA ORGANICA, Edises
4) J. Claiden, N. Greeves, S. Warren, ORGANIC CHEMISTRY, Oxford University Press 2012

Nozioni introduttive alle comuni tecniche di identificazione quali: 1H - e 13C-NMR, IR, UV-Vis, GC ed HPLC.

Esecuzione pratica di reazioni di :


Sostituzione elettrofila aromatica: sintesi p-nitroanilina (gruppi protettori).
Sintesi multistep: preparazione di un anestetico locale (benzocaina), sostituzione nucleofila acilica.
Sintesi del Dibenzalacetone: reazione di condensazione Claisen-Schmidt.


Isolamento, purificazione e caratterizzazione dei prodotti ottenuti nelle singole esperienze mediante: punto di fusione, UV-Vis, IR, 1H- e 13C-NMR.

- D.L. Pavia, G.M. Lampman, G.S. Kriz “Il Laboratorio di Chimica Organica” Ed. Sorbona;

- L.M. Harwood, C.J. Moody “Experimental organic chemistry” Ed. Wiley-Blackwell.

- R.M. Silverstein, F.X. Webster, Identificazione Spettroscopica di Composti Organici, Ambrosiana.

Nozioni introduttive alle comuni tecniche di identificazione quali:1H - e13C-NMR, IR, UV-Vis, GC, GC/MS e HPLC.

Esecuzione pratica di reazioni di :


Sostituzione elettrofila aromatica: sintesi p-nitroanilina (gruppi protettori).
Sintesi multistep: preparazione di un anestetico locale (benzocaina), sostituzione nucleofila acilica.
Sintesi salicilato di metile (essenza di gaulteria) distillazione sotto vuoto, esterificazione di Fischer.
Sintesi del Dibenzalacetone: reazione di condensazione aldolica.


Isolamento, purificazione e caratterizzazione dei prodotti ottenuti nelle singole esperienze mediante: punto di fusione, UV-Vis, IR,1H- e13C-NMR.

1. D.L. Pavia, G.M. Lampman, G.S. Kritz,Introduction to Organic Laboratory,Saunder College Pubblishing.

2. R.M. Silverstein, F.X. Webster,Identificazione Spettroscopica di Composti Organici, Ambrosiana.

1. Spettroscopia:

Radiazione elettromagnetica: natura ondulatoria, natura corpuscolare, effetto fotoelettrico e diffrazione, principio di Heisenberg. Descrizione matematica di un’onda, sovrapposizione di onde. Spettro elettromagnetico. Radiazione visibile: caratteristiche dell’occhio. Rifrazione, indice di rifrazione, legge di Snell, riflessione interna totale. Interazione radiazione materia: riflessione, trasmissione/assorbimento, diffusione (Rayleigh, Mie, Raman). Polarizzazione delle radiazioni. Assorbimento ed emissione delle radiazioni. Assorbimento atomico, numeri quantici, momento angolare totale, accoppiamento jj e Russel-Saunders, termini spettroscopici, regole di selezione.

Assorbimento molecolare. Moti vibrazionali e rotazionali. Fluorescenza, fosforescenza e fluorescenza ritardata.Diagrammi di Jablonski. Rilassamenti radiativi e non radiativi.



2. Spettroscopia UV-vis

Caratteristiche generali. Trasmittanza, assorbanza, Legge di Beer, sua derivazione. Additività dell’assorbanza. Limitazioni della legge di Beer: limitazioni reali, deviazioni chimiche, deviazioni strumentali. Fotometro e spettrofotometro. Spettrofotometro a raggio singolo, Spettrofotometro a doppio raggio: nello spazio, nel tempo. Sorgenti: a spettro continuo (Tungsteno, deuterio, xenon), a righe (Hg). Selettori di lunghezza d’onda: filtri ad interferenza, monocromatori: a prisma, a reticolo (a gradinata: dispersione angolare, potere risolvente). Trasduttori: detettività e responsività, celle fotovoltaiche, fotocatodi, tubi fotomoltiplicatori, serie di diodi, ad iniezione di carica, a carica accoppiata,



3. Spettroscopia infrarossa

Caratteristiche generali. Oscillatore armonico ed anarmonico, momento dipolare di transizione, moti rotazionali e spettri roto-vibrazionali. Modi vibrazionali molecolari. Principali segnali IR: zona gruppi funzionali, zona fingerprint.

Spettrofotometri a dispersione. Spettrofotometri in trasformata di Fourier: Dominio del tempo e dominio delle frequenze, trasformata di Fourier, Interferometro di Michelson. Sorgenti: Globar, Nernst, Tungsteno, Arco di mercurio, Laser. Rivelatori: fotodiodi (fotovoltaici e fotoconduttori), piroelettrici. Caratteristiche spettro IR ed interferenze. Celle per analisi di gas e liquidi. Analisi di solidi. Riflettanza diffusa. Riflettanza totale attenuata. Microscopia. Analisi da remoto.



4. Spettroscopia Raman

Caratteristiche generali. Effetto Raman. Polarizzabilità. Confronto con spettroscopia IR. Intensità segnale Raman. Rapporto di depolarizzazione. Resonance-enhanced Raman Scattering. Surface-enhanced Raman Scattering.

Componenti strumentali: Sorgenti. Spettrometro dispersivo ed in trasformata di Fourier. Microscopia Raman.



5 Metodi elettrochimici

Caratteristiche generali. Cella galvanica. Potenziale elettrodico. Equazione di Nernst. Cella elettrolitica. Potenziale di giunzione, ponte salino. Doppio strato elettrico. Metodi elettroanalitici. Potenziale ohmico. Polarizzazione dell’elettrodo: concentrazione, reazione, adsorbimento, desorbimento, cristallizzazione, trasferimento di carica, trasporto di massa ed equazione di Nernst-Planck, legge di Fick. Potenziometria. Elettrodi di riferimento: standard ad idrogeno, calomelano, Ag/AgCl. Elettrodi indicatori: prima, seconda e terza specie, redox, a membrana. Elettrodo a vetro: cosè il vetro, potenziale di interfase, potenziale di asimmetria, calibrazione, errore alcalino ed acido. Elettrodo a vetro combinato. Potenziometro, errore di carico, inseguitori di tensione. .



6 Fluorescenza di Raggi X (XRF):

Principi fondamentali, l’emissione di raggi X, radiazione continua e caratteristica, legge di Moseley, resa di fluorescenza e processi competitivi, regole di selezione, notazione di Siegbahn e notazione IUPAC. Interazione dei raggi X con la materia. Attenuazione dei raggi X. Assorbimento dei raggi X.

Componenti strumentali: a) filtri e monocromatori, b) sorgenti di raggi X: tubo a raggi X, tubo ad anodo rotante, sorgenti a radioisotopi, luce di sincrotrone, c) rivelatori: a riempimento gassoso, a scintillazione, in stato solido, d) selettore di ampiezza degli impulsi. Spettroscopia di fluorescenza di raggi X a dispersione di energia (EDXRF). Spettroscopia di fluorescenza di raggi X a dispersione di lunghezza d’onda (WDXRF). Cenni: scanning electron microscope EDS/WDS, Particle induced x-ray emission (PIXE), Total reflection XRF (TR-XRF).

Analisi quantitativa: Effetti matrice e loro correzione, correzione ZAF.



7 Laser:

Proprietà radiazioni Laser. Emissione spontanea e stimolata. Popolazione degli stati ed inversione della popolazione. Cavità risonante.Laser in stato solido: Laser al Rubino, Laser Nd:YAG. Laser gassosi: Laser He-Ne, Laser Ar+, Laser ad eccimeri. Laser a coloranti.

8 Statistica delle misure ripetute

Errore assoluto e relativo. Tipi di errori. Accuratezza e precisione. Statistica descrittiva: Istogrammi, Parametri di posizione, media , moda, mediana, quartili. Parametri di
dispersione: varianza, deviazione standard, errore standard, deviazione standard relativa, campo di variazione, scarto interquartile. Skewness, Kurtosis. Distribuzioni di probabilità.
Distribuzione binomiale. Distribuzione Poisson, Distribuzione Normale, Distribuzione Normale standardizzata, Distribuzione di Student, Distribuzione del χ2, Distribuzione di
Fisher-Snedecor. Inferenza Statistica. Teoria delle stime, Distribuzione media campionaria, distribuzione varianza campionaria. Teorema del limite centrale. Intervallo di confidenza per
la media e per la varianza e per la differenza tra due medie. Test di verifica di ipotesi. Cifre significative. Propagazione errore. Correlazione tra variabili, covarianza, coefficiente di correlazione. Regressione lineare: metodo dei minimi quadrati, deviazione standard della regressione, della pendenza, dell’intercetta e dei valori dedotti dalla retta, bontà dell’adattamento, coefficiente di determinazione. Effetto matrice, recupero, metodo delle aggiunte standard. Sensibilità. Limite di rivelazione e di quantificazione.



Esperienze di laboratorio:

Costruzione di un fotometro per misure di assorbanza:

Circuiti stampati. Simboli per componenti elettronici. Legge di Ohm, legge di Kirchhoff, partitore di tensione e partitore di corrente. Resistenze e relative convenzioni. Semiconduttori intrinseci ed estrinseci, droganti p ed n. Diodi: polarizzazione diretta ed inversa. Light emitting diode(LED). Fotoresistenze. Amplificatori operazionali: dispositivi a comparazione, inseguitori di tensione, amplificatori operazionali invertenti.

Determinazione spettrofotometrica del ferro mediante 1,10 fenantrolina

Titolazioni potenziometriche di: Acido fosforico. Determinazione del contenuto di acido fosforico nella Coca-cola per via potenziometrica.

-Appunti di lezione.

-Skoog, Leary, “Chimica Analitica Strumentale”, Edises.

-Maria Garetto, "STATISTICA Lezioni ed esercizi".QUADERNI DIDATTICI del Dipartimento di Matematica. Università di Torino.

1. Spettroscopia
Radiazione elettromagnetica: natura ondulatoria, natura corpuscolare, effetto fotoelettrico e diffrazione, principio di Heisenberg. Descrizione matematica di un’onda, sovrapposizione di onde. Spettro elettromagnetico. Radiazione visibile: caratteristiche dell’occhio. Rifrazione, indice di rifrazione, legge di Snell, riflessione interna totale. Interazione radiazione materia: riflessione, trasmissione/assorbimento, diffusione (Rayleigh, Mie, Raman). Polarizzazione delle radiazioni. Assorbimento ed emissione delle radiazioni. Assorbimento atomico, numeri quantici,momento angolare totale, accoppiamento jj e Russel-Saunders, termini spettroscopici, regole di selezione. Assorbimento molecolare. Moti vibrazionali e rotazionali. Fluorescenza, fosforescenza e fluorescenza ritardata.Diagrammi di Jablonski. Rilassamenti radiativi e non radiativi.

2. Spettroscopia UV-vis
Caratteristiche generali. Trasmittanza, assorbanza, Legge di Beer, sua derivazione. Additività dell’assorbanza. Limitazioni della legge di Beer: limitazioni reali, deviazioni chimiche, deviazioni strumentali. Fotometro e spettrofotometro. Spettrofotometro a raggio singolo, Spettrofotometro a doppio raggio: nello spazio, nel tempo. Sorgenti: a spettro continuo (Tungsteno, deuterio, xenon), a righe (Hg). Selettori di lunghezza d’onda: filtri ad interferenza, monocromatori: a prisma, a reticolo (a gradinata: dispersione angolare, potere risolvente). Trasduttori: detettività e responsività, celle fotovoltaiche, fotocatodi, tubi fotomoltiplicatori, serie di diodi, ad iniezione di carica, a carica accoppiata.

3. Spettroscopia infrarossa

Caratteristiche generali. Oscillatore armonico ed anarmonico, momento dipolare di transizione, motirotazionali e spettri roto-vibrazionali. Modi vibrazionali molecolari. Principali segnali IR: zona gruppifunzionali, zona fingerprint.Spettrofotometri a dispersione. Spettrofotometri in trasformata di Fourier: Dominio del tempo edominio delle frequenze, trasformata di Fourier, Interferometro di Michelson. Sorgenti: Globar,Nernst, Tungsteno, Arco di mercurio, Laser. Rivelatori: fotodiodi (fotovoltaici e fotoconduttori),piroelettrici. Caratteristiche spettro IR ed interferenze. Celle per analisi di gas e liquidi. Analisi disolidi. Riflettanza diffusa. Riflettanza totale attenuata. Microscopia. Analisi da remoto.

4. Spettroscopia Raman
Caratteristiche generali. Effetto Raman. Polarizzabilità. Confronto con spettroscopia IR. Intensità segnale Raman. Rapporto di depolarizzazione. Resonance-enhanced Raman Scattering. Surface enhanced Raman Scattering. Componenti strumentali: Sorgenti. Spettrometro dispersivo ed in trasformata di Fourier. Microscopia Raman.

5. Metodi elettrochimici
Caratteristiche generali. Cella galvanica. Potenziale elettrodico. Equazione di Nernst. Cella elettrolitica. Potenziale di giunzione, ponte salino. Doppio strato elettrico. Metodi elettroanalitici. Potenziale ohmico. Polarizzazione dell’elettrodo: concentrazione, reazione, adsorbimento, desorbimento, cristallizzazione, trasferimento di carica, trasporto di massa ed equazione di Nernst-Planck, legge di Fick. Potenziometria. Elettrodi di riferimento: standard ad idrogeno, calomelano, Ag/AgCl. Elettrodi indicatori: prima, seconda e terza specie, redox, a membrana. Elettrodo a vetro: cosè il vetro, potenziale di interfase, potenziale di asimmetria, calibrazione, errore alcalino ed acido. Elettrodo a vetro combinato. Potenziometro, errore di carico, inseguitori di tensione.

6. Fluorescenza di Raggi X (XRF)
Principi fondamentali, l’emissione di raggi X, radiazione continua e caratteristica, legge di Moseley, resa di fluorescenza e processi competitivi, regole di selezione, notazione di Siegbahn e notazione IUPAC. Interazione dei raggi X con la materia. Attenuazione dei raggi X. Assorbimento dei raggi X. Componenti strumentali: a) filtri e monocromatori, b) sorgenti di raggi X: tubo a raggi X, tubo ad anodo rotante, sorgenti a radioisotopi, luce di sincrotrone, c) rivelatori: a riempimento gassoso, a scintillazione, in stato solido, d) selettore di ampiezza degli impulsi. Spettroscopia di fluorescenza di raggi X a dispersione di energia (EDXRF). Spettroscopia di fluorescenza di raggi X a dispersione di lunghezza d’onda (WDXRF). Cenni: scanning electron microscope EDS/WDS, Particle induced xray emission (PIXE), Total reflection XRF (TR-XRF). Analisi quantitativa: Effetti matrice e loro correzione, correzione ZAF. Esempi di applicazione dei metodi analitici basati sulla fluorescenza di raggi X.

7. Laser
Proprietà radiazioni Laser. Emissione spontanea e stimolata. Popolazione degli stati ed inversione della popolazione. Cavità risonante.Laser in stato solido: Laser al Rubino, Laser Nd:YAG. Laser gassosi: Laser He-Ne, Laser Ar+, Laser ad eccimeri. Laser a coloranti.

8. Statistica delle misure ripetute

Errore assoluto e relativo. Tipi di errori. Accuratezza e precisione. Statistica descrittiva: Istogrammi, Parametri di posizione, media , moda, mediana, quartili. Parametri di dispersione: varianza, deviazione standard, errore standard, deviazione standard relativa, campo di variazione, scarto interquartile. Distribuzioni di probabilità. Distribuzione Normale, Distribuzione Normale standardizzata, Distribuzione di Student, Distribuzione del χ2, Distribuzione di Fisher-Snedecor. Inferenza Statistica. Teoria delle stime, Distribuzione media campionaria, distribuzione varianza campionaria. Teorema del limite centrale. Intervallo di confidenza per la media e per la varianza e per la differenza tra due medie. Test di verifica di ipotesi. Correlazione tra variabili, covarianza, coefficiente di correlazione. Regressione lineare: metodo dei minimi quadrati, deviazione standard della regressione, della pendenza, dell’intercetta e dei valori dedotti dalla retta, bontà dell’adattamento, coefficiente di determinazione. Effetto matrice, recupero, metodo delle aggiunte standard. Sensibilità. Limite di rivelazione e di quantificazione.

Esperienze di laboratorio:
Costruzione di un fotometro per misure di assorbanza:
Circuiti stampati. Simboli per componenti elettronici. Legge di Ohm, legge di Kirchhoff, partitore di tensione e partitore di corrente. Resistenze e relative convenzioni. Semiconduttori intrinseci ed estrinseci, droganti p ed n. Diodi: polarizzazione diretta ed inversa. Light emitting diode(LED). Fotoresistenze. Amplificatori operazionali: dispositivi a comparazione, inseguitori di tensione, amplificatori operazionali invertenti.
Determinazione spettrofotometrica del ferro mediante 1,10 fenantrolina
Titolazioni potenziometriche di: Acido fosforico. Determinazione del contenuto di acido fosforico nella Coca-cola per via potenziometrica.

-Appunti di lezione.

-Skoog, Leary, “Chimica Analitica Strumentale”, Edises.

-Skoog, Holler, Nieman , "PRINCIPLES OF INSTRUMENTAL ANALYSIS" ,Brooks Cole.

-Maria Garetto, "STATISTICA Lezioni ed esercizi". QUADERNI DIDATTICI del Dipartimento di Matematica. Università di Torino.

I – La descrizione quantistica della struttura di atomi e molecole


Crisi della fisica classica e nascita della teoria quantistica.
Postulati della meccanica quantistica. Funzioni d’onda e operatori. Equazione di Schroedinger.
Applicazione ad alcuni sistemi semplici. Particella in una buca di potenziale unidimensionale. Particella in una buca di potenziale tridimensionale. Effetto tunnel. Oscillatore armonico ed anarmonico. Rotatore rigido.
L’atomo di idrogeno.
Gli atomi polielettronici. Metodi approssimati per la risoluzione dell’equazione di Schroedinger: cenni ai metodi perturbativi; il metodo variazionale. L’atomo di elio. Approssimazione orbitalica. Metodo di Hartree-Fock del campo autocoerente. Energia di correlazione. Teoria dell’elettrone indipendente per gli atomi complessi. Principio di Pauli. Aufbau.
Il legame chimico e le molecole biatomiche. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Il metodo degli orbitali molecolari e applicazione alla molecola ione idrogeno. Integrali di sovrapposizione, coulombiano e di scambio e loro contributo alla stabilità del legame chimico. Orbitali molecolari di legame e di antilegame. Molecole biatomiche con più di un elettrone. Struttura elettronica nello schema MO. Orbitali σ e π - Applicazione del metodo di aufbau per gli orbitali molecolari - Configurazione elettronica e proprietà di molecole biatomiche omonucleari.
Molecole poliatomiche. Il metodo di Huckel: applicazione alle molecole di etilene, butadiene, ciclobutadiene, benzene. Energia di delocalizzazione. Calcolo delle distribuzioni di carica per un sistema π. Ordine di legame π e totale - Relazione fra ordine di legame e lunghezza di legame. Estensione del metodo di Hückel a composti contenenti eteroatomi. Evidenze sperimentale dell’esistenza degli orbitali molecolari.
Cenni alla struttura elettronica dei solidi.


II - Interazione radiazione-materia e spettroscopia molecolare


Principi di base di spettroscopia molecolare. Interazione radiazione-materia. Equazione di Schrödinger dipendente dal tempo. Teoria delle perturbazioni dipendenti dal tempo (cenni). Regole di selezione per transizioni radiative. Popolazione degli stati e distribuzione di Boltzmann. Spettroscopie convenzionali e non-convenzionali. Approssimazione di Born-Oppenheimer per le spettroscopie. Molecole biatomiche: separazione dei modi vibrazionali e rotazionali.
Spettroscopia Rotazionale. Livelli energetici rotazionali e spettri rotazionali di molecole diatomiche. Cenni alla classificazione delle molecole da un punto di vista rotazionale e relativi spettri: rotatori lineari, simmetrici oblati e prolati, sferici, asimmetrici.
Spettroscopia vibrazionale. Spettri vibrazionali di molecole biatomiche e regole di selezione secondo il modello dell’oscillatore armonico. Applicazione del modello dell’oscillatore anarmonico - Modi normali di un sistema poliatomico e spettri vibrazionali. Spettri vibro-rotazionali di molecole bi- e triatomiche.
Spettroscopia elettronica. Transizioni elettroniche in molecole biatomiche e poliatomiche. Regole di selezione. Principio di Franck-Condon e transizioni vibroniche. Spettroscopia di fotoelettroni. Lo spettro di fotoelettroni di CO. Spettri degli idruri degli elementi del VI gruppo. Spettri di fotoelettroni di benzeni sostituiti.
Gli stati elettronici eccitati. Processi fotofisici. Coefficienti di Einstein, emissione spontanea ed emissione stimolata. Spettroscopia di fluorescenza. I laser e la spettroscopia laser. Processi fotochimici.


III – Cinetica chimica


La velocità delle reazioni chimiche. Leggi cinetiche semplici e costanti cinetiche. Integrazione di equazioni cinetiche semplici. Dipendenza della velocità di reazione dalla temperatura. Meccanismi di reazione. Reazioni elementari. Reazioni consecutive e parallele. Principio del bilancio dettagliato. Approssimazione dello stato stazionario. Reazioni complesse. Cinetica enzimatica.
La dinamica delle reazioni. Teoria degli urti: sfera di collisione, sezione d’urto, energia degli urti e fattore sterico. Teoria dello stato di transizione. Lo studio sperimentale degli urti molecolari. Distribuzione angolare e delle velocità dei prodotti di reazione. Meccanismi di rimbalzo, di stripping e con formazione di complesso. Superfici di energia potenziale. Lo studio delle reazioni ultraveloci: femtochimica.

D.A. McQuarrie, J.D. Simon - Chimica Fisica- Un approccio molecolare, Zanichelli
G.K.Vemulapalli - Chimica Fisica - Edises
P.W.Atkins, J. de Paula - Chimica Fisica – Zanichelli
P.W.Atkins, R.S.Friedman - Meccanica quantistica molecolare - Zanichelli
J.M. Hollas, Modern spectroscopy - Wiley
Appunti, lucidi delle lezione e ulteriore materiale didattico fornito dal docente


Si sottolinea che lo studente è libero di utilizzare, in altenativa o in aggiunta ai testi proposti, qualunque altro testo di chimica fisica e di spettroscopia molecolare di livello universitario.

I – La descrizione quantistica della struttura di atomi e molecole.

Crisi della fisica classica e nascita della teoria quantistica. Postulati della meccanica quantistica. Funzioni d’onda e operatori. Equazione di Schroedinger. Particella in una buca di potenziale. Oscillatore armonico ed anarmonico. Rotatore rigido. L’atomo di idrogeno. Metodi approssimati per la risoluzione dell’equazione di Schroedinger: cenni ai metodi perturbativi; il metodo variazionale. L’atomo di elio. Momento angolare di spin e stati con diversa molteplicità di spin. Principio variazionale e teoria di campo medio per atomi con più elettroni. Approssimazione orbitalica. Metodo di Hartree-Fock del campo autocoerente. Energia di correlazione. Teoria dell’elettrone indipendente per gli atomi complessi. Principio di Pauli. Aufbau.

Il legame chimico e le molecole biatomiche. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Il metodo degli orbitali molecolari e applicazione alla molecola ione idrogeno. Integrali di sovrapposizione, coulombiano e di scambio e loro contributo alla stabilità del legame chimico. Orbitali molecolari di legame e di antilegame. Molecole biatomiche con più di un elettrone. Struttura elettronica nello schema MO. Orbitali σ e π - Applicazione del metodo di aufbau per gli orbitali molecolari - Configurazione elettronica e proprietà di molecole biatomiche omonucleari.

Molecole poliatomiche. Il metodo di Huckel. Energia di delocalizzazione. Calcolo delle distribuzioni di carica per un sistema π. Estensione del metodo di Hückel a composti contenenti eteroatomi. Evidenze sperimentale dell’esistenza degli orbitali molecolari. Cenni alla struttura elettronica dei solidi.

II - Interazione radiazione-materia e spettroscopia molecolare.

Principi di base di spettroscopia molecolare. Interazione radiazione elettromagnetica-materia e cenni alla teoria perturbativa dipendente dal tempo. Approssimazione di Born-Oppenheimer per le spettroscopie.

Spettroscopia Rotazionale. Livelli energetici rotazionali e spettri rotazionali di molecole diatomiche. Cenni alla classificazione delle molecole da un punto di vista rotazionale e relativi spettri: rotatori lineari, simmetrici oblati e prolati, sferici, asimmetrici.

Spettroscopia vibrazionale. Spettri vibrazionali di molecole biatomiche e regole di selezione secondo il modello dell’oscillatore armonico. Applicazione del modello dell’oscillatore anarmonico - Modi normali di un sistema poliatomico e spettri vibrazionali. Spettri vibro-rotazionali di molecole bi- e triatomiche.

Spettroscopia elettronica. Transizioni elettroniche in molecole biatomiche e poliatomiche. Regole di selezione. Principio di Franck-Condon e transizioni vibroniche. Spettroscopia di fotoelettroni. Gli stati elettronici eccitati. Processi fotofisici. Coefficienti di Einstein, emissione spontanea ed emissione stimolata. Spettroscopia di fluorescenza.

I laser e la spettroscopia laser. Processi fotochimici.

III – Cinetica Chimica.

Velocità delle reazioni chimiche. Leggi cinetiche semplici e costanti cinetiche. Integrazione di equazioni cinetiche semplici. Dipendenza della velocità di reazione dalla temperatura. Meccanismi di reazione. Reazioni elementari. Reazioni consecutive e parallele. Principio del bilancio dettagliato. Approssimazione dello stato stazionario. Reazioni complesse. Cinetica enzimatica. La dinamica delle reazioni. Teoria degli urti. Teoria dello stato di transizione. Lo studio sperimentale degli urti molecolari. Distribuzione angolare e delle velocità dei prodotti di reazione. Meccanismi di rimbalzo, di stripping e con formazione di complesso. Superfici di energia potenziale. Lo studio delle reazioni ultraveloci: femtochimica.

Dispense e lucidi delle lezioni fornite dal docente

P. Atkins, J. de Paula -PHYSICAL CHEMISTRY 9th Ed- W.H. FREEMAN AND COMPANY New York /P.W. Atkins, J. de Paula, J. Keeler -Chimica fisica (6a edizione) - Zanichelli
Mc.Quarrie, J.D. Simon – CHIMICA FISICA un approccio molecolare - Zanichelli
P. Atkins, J. de Paula, R. Friedman -QUANTA, MATTER, AND CHANGE: A MOLECULAR APPROACH TO PHYSICAL CHEMISTRY-W.H. FREEMAN AND COMPANY New York.D.A.
J.M. Hollas, MODERN SPECTROSCOPY - Wiley

Contenuti: Sicurezza in laboratorio, Analisi ed interpretazione dei dati sperimentali con cenni alla teoria degli errori, Cinetica chimica, Introduzione alla spettroscopia, Introduzione alla termodinamica delle superfici ed interfacce

Esperienze di laboratorio: Cinetica della iodurazione dell'acetone, Cinetica di idrolisi dell’acetato di etile, Verifica della legge di Stern-Volmer, Spettri FT-IR di composti carbonilici in fase solidae liquida, Spettro elettronico di assorbimento dello iodio, Spettro elettronico di assorbimento di polieni coniugati, Spettri di assorbimento, eccitazione e fluorescenza dell'antracene, Calcolo dell’ energia libera di superficie, Isoterme di Langmuir

1. Appunti e Dispense delle Lezioni

2. Chimica fisica, Libro di Julio De Paula e Peter Atkins, Zanichelli

3. J.R.taylor - Introduzione All'Analisi Degli Errori

Contenuti: Sicurezza in laboratorio, Analisi ed interpretazione dei dati sperimentali con cenni alla teoria degli errori, Cinetica chimica, Introduzione alla spettroscopia, Introduzione alla termodinamica delle superfici ed interfacce

Esperienze di laboratorio: Cinetica della iodurazione dell'acetone,Cinetica di idrolisi dell’acetato di etile,Verifica della legge di Stern-Volmer,Spettri FT-IR di composti carbonilici in fase solida
e liquida,Spettro elettronico di assorbimento dello iodio,Spettro elettronico di assorbimento di polieni coniugati,Calcolo dell’ energia libera di superficie,Isoterme di Langmuir, Spettroscopia di fluorescenza dell'antracene

1. Appunti e Dispense delle Lezioni
2. Chimica fisica, Libro di Julio De Paula e Peter Atkins, Zanichelli
3. J.R.taylor - Introduzione All'Analisi Degli Errori

Struttura atomica, Numeri quantici e funzioni d’onda atomiche, Effetto di schermo, Proprietà generali degli elementi.Richiamo delle proprietà periodiche. Relazioni diagonali, energie di legame, stabilità degli stati di ossidazione.
Aspetti della struttura e del legame nella chimica degli elementi dei gruppi principali.
Orbitali molecolari ed approssimazione LCAO. Orbitali molecolari di molecole diatomiche omonucleari e eteronucleari. Orbitali molecolari di molecole più grandi (CH4, NH3, H2O)
Acidi e basi.Generalità e richiami. Superacidi, acidi alogenidrici. Forza acida di ossoacidi. Ossidi ionici e covalenti: reazione con acqua. Entalpia di idratazione e acidità dei cationi idratati. Acidi e basi hard-soft (Teoria HSAB).
Chimica redox degli elementi.Richiami di elettrochimica. Diagrammi di Latimer e diagrammi di Frost. Ossoanioni e ossoacidi degli elementi ped.Preparazione di metalli per riduzione dei minerali (via elettrochimica e via chimica). Reazioni redox nella pratica comune.
Stato solido.Proprietà dei solidi e loro classificazione generale. Solidi cristallini e reticoli cristallini. Solidi molecolari, covalenti e ionici. Strutture di composti ionici. Relazione fra raggi ionici e tipi di reticoli cristallini. Energia reticolare. Cicli termodinamici per la determinazione dell'energia reticolare e previsione della composizione. Carattere covalente di legami ionici e regole di Fajans. Solubilità dei sali inorganici
Metalli.Legame metallico.
Non-Metalli.Caratteristiche generali. Formazione di catene (legami E-E). Allotropi.
Andamenti periodici delle proprietà chimiche e fisiche, tipi di legame degli elementi dei gruppi s-p.
Preparazione e usi degli elementi dei gruppi principali e dei loro idruri, ossidi, alogenuri binari e loro reattività

Peter Atkins et al. ‘Chimica Inorganica’, Zanichelli,
G.L. Miessler- D.A. Tarr ‘Chimica Inorganica’
F.A. Cotton, G. Wilkinson ‘Chimica Inorganica’, Casa Editrice Ambrosiana

AMMINOACIDI E PROTEINE

amminoacidi, proprietà acido-base, peptidi, polipeptidi e proteine, struttura dei polipeptidi e delle proteine, sintesi di polipeptidi, struttura tridimensionale delle proteine


REAZIONI PERICICLICHE

Dieni coniugati, orbitali molecolari e simmetria, cicloaddizioni (Dies-Alder), reazioni elettrociciche, trasposizioni sigmatropiche, reazioni pericicliche, sintesi e struttura dei bicicloalcani


CATALISI

Catalisi: Aspetti generali ed aspetti energetici. Effetto di prossimità e orientazione. Tipi di catalisi (elettrofila, metallica, acido-base, nucleofila). Catalisi acido-base di Bronsted generale e specifica. Catalisi intramolecolare
Catalisi Enzimatica: Concetti generali. Classificazione degli enzimi, Meccanismi di catalisi enzimatica: carbossipeptidasi A, proteasi serinica, lisozima, glucosio-6-fosfato isomerasi, aldolasi. Cinetica della catalisi enzimatica. Equazione di Michaelis-Menten. Il significato di KM, Kcat e kcat/KM. [S] vs KM: diagramma energia-coordinata di reazione.
Inibitori enzimatici: inibizione reversibile competitiva, inibizione reversibile non competitiva, inibizione reversibile incompetitiva, inibizione irreversibile.
Enzimi artificiali


COMPOSTI ORGANOMETALLICI E FORMAZIONE DI NUOVI LEGAMI C-C

Il legame nei composti organometallici, i composti organolitio e i reattivi di Grignard, nomenclatura
Reattività dei composti di organometallici: reazioni coupling C-C (o di accoppiamento), reattivi di Gilman, reazione di Heck, reazione di Stille, reazione di Suzuki, reazione di Sonogashira, reazione di Negishi,
Reazioni di metatesi: Ring Opening Metathesis Polymerization (ROMP), Ring Closing Metathesis (RCM), Acyclic Diene Metathesis polymerization (ADMET), CM (Cross Metathesis)
Click Chemistry: reazioni di cicloaddizione 1,4 e 1,5


RETROSINTESI

Strategie di sintesi organica: retrosintesi e disconnessioni.
Decarbossilazione di b-chetoacidi. Formazione di esteri metilici mediante diazometano, Sintesi di Williamson degli eteri, Sintesi di alleni. Sintesi di eteri. Sintesi di esteri e ammidi mediante carbodiimmidi
Sintesi di alcheni: reazione di Wittig, Reazione di Horner-Wadsworth-Emmons.
Reazioni di trasferimento di ossigeno: Ossidazioni di alcheni, ossidazione con OsO4, ozonolisi, chimica degli epossidi (sintesi e reattività), Epossidi come intermedi nella sintesi organica, Riarrangiamento pinacolico, ossidazione di Bayer-Williger, riduzione di Wolff-Kishner.
Metodologie di disconnessione: sintesi di composti aromatici, ordine degli eventi, disconnessioni C-X, chemoselettività, sintesi di ammine, gruppi protettori, disconnessioni C-C (alcoli, aldeidi e chetoni, composti carbonilici), regioselettività nelle alchilazioni di chetoni, disconnessione di alcheni (eliminazione da alcoli, Wittig sintesi di dieni), uso dell’acetilene, doppie disconnessioni (Dies-Alder, composti 1,3), sintesi di anelli (da 3 a 6 termini).
Esempi di disconnessioni


INTERAZIONI NON COVALENTI

Interazioni di coppia ionica (ion pairing). Ponti salini. Interazioni elettrostatiche (ione dipolo, dipolo-dipolo, di Van der Waals, ione-diolo indotto, dipolo permanente-dipolo indotto). Legame idrogeno (natura, geometria, forza di legami idrogeno normali, effetti della solvatazione, legami H assistiti dalla risonanza, effetti della polarizzazione, interazioni secondari). Interazioni p: catione-p, interazione di Stacking (p - p). Effetto idrofobico: Aggregazione dei composti organici in acqua. Costante di idrofobicità.


ACIDI NUCLEICI

Nucleosidi e nucleotidi, Altri nucleotidi importanti, Struttura del DNA, Acidi ribonucleici e trascrizione dell’RNA, Codice genetico.

Chimica Organica 5e Edises Brown,Foote, Anslyn
P. Y. BRUICE - Chimica organica - 2a Edizione EdiSES
Warren, Wyatt- Organic Synthesis: the Disconnection approach 2 ed. Wiley 2011
Materiale didattico fornito dal docente

Metodi ottici. Spettri di assorbimento ed emissione. Spettroscopia di assorbimento ed emissione atomica. Origine degli spettri atomici. Principio della tecnica e applicazioni. Schema della strumentazione. Determinazione del contenuto di metalli in matrici reali. Spettrofluorimetria. Principi dell'analisi qualitativa e quantitativa. Conduttometria. Voltammetria: caratterizzazione di un sistema redox mediante voltammetria ciclica. Determinazione di analiti in tracce con tecniche voltammetriche pulsate. Metodi cromatografici. Introduzione alle tecniche cromatografiche. Equazione di Van Deemter. Cromatografia su colonna e su strato sottile. Gascromatografia: determinazione di alcoli in distillati alcolici. Cromatografia liquida ad alte prestazioni. Cromatografia ionica: determinazione del contenuto di cationi e di anioni in un’acqua potabile. Spettrometria di Massa. Schema della strumentazione. Tecniche di ionizzazione. Separazione delle particelle cariche. Spettrometri a deflessione magnetica, analizzatori a quadrupolo, a trappola ionica, a tempo di volo e a trappola orbitalica.Tecniche avanzate di microseparazione CE, ITP, MEKC, LECE.

1. D. A. Skoog, Holler, Crouch, Chimica Analitica Strumentale II edizione, EdiSES, Napoli, 2009.

2. D. C. Harris, Chimica Analitica Quantitativa, III edizione, Zanichelli, 2017.

3. Skoog, West, Holler, Crouch, Fondamenti di Chimica Analitica, III edizione, EdiSES, 2015.

4.Skoog, Holler, Crouch,Principles of instrumental analysis - VII ed. Thomson Brooks/Cole, 2007.

5. D. C. Harris,Quantitative Chemical Analysis, 9th ed. W.H. Freeman and Company, New York, US, 2016.

1) Contenuti del corso:chimica fisica delle interfacce e della materia "soft"- Interfacce: definizione e proprietà - Modello di Gibbs e modello di Guggenheim - Correlazioni Proprietà-spessore - Concetto e Definizione Operazionale di Tensione Superficiale - Caratteri e valori di Tensione Superficiale di fluidi -
2) Superfici di liquidi curve - Equazione di Young-Laplace - Sistemi a curvatura mista e costante di capillarità - Conseguenze ulteriori dell’equaz. di Young-Laplace - Equazione di Kelvin - Casi notevoli - Derivazione dell’equaz. Di Kelvin - Eq. di Kelvin e Dimensioni critiche di stabilità - Elementi per una teoria della nucleazione - Energetica di processi di nucleazione : Interfacce liquido-vapore - Processi di condensazione e raggio critico - Processi di nucleazione: Interfacce liquido-solido:
Sottoraffreddamento e solidificazione - Meccanismo di nucleazione omogenea: raggio critico di nucleazione - Barriera di attivazione di nucleazione - Stabilità e Instabilità di fronti di solidificazione:fluttuazioni termiche.

3.1) Energia Libera di Superficie I - I funzionali di energia – Applicazione dei funzionali di energia alle interfacce – Definizioni di Lavoro di Superficie e Tensione superficiale - Energia di interfaccia – Equazione di adsorbimento di Gibbs -

3.2) Energia Libera di Superficie II – Tensione superficiale e composizione in sistemi miscibili – Caso delle soluzioni acquose – Monostrati di Gibbs e pressione laterale di un film superficiale π – Tecniche di misura di π: Metodo di Wilhelmy, Metodo del “Film Balance” – Correlazione area molecolare/pressione laterale: Modelli del “gas ideale bidimensionale” e del “gas reale bidimensionale” - Adsorbimento da fase vapore su liquido –

3.3) Energia Libera di Superficie III – Orientazione molecolare e principio di “Independent Surface Action”- Orientazione molecolare e lavoro adesivo e coesivo – Tensione superficiale di Composti organici in acqua – Spargimento di liquido su liquido: caso di liquidi quasi immiscibili - Energetica del processo di spargimento e definizione del coefficiente di spreading – Comportamenti transienti –

3.4) Energia Libera di Superficie V – Film di Langmuir-Blodgett – Stato “gas-like” e stati “liquid-like”: equazioni di stato, transizioni di fase e equaz. Di Clausius-Clapeyron – Stati condensati – Spargimento di un liquido su un solido: il problema della “bagnabilità di una superficie” – Meccanismi di “wetting” – Energetica del processo di bagnamento per “spreading”: equazione di Young e pressione di spargimento – Modello di Fowkes per le interfacce liquido-liquido – Energetica del processo di “wetting” adesivo – Energetica del processo di “wetting” per immersione

4) Interfacce solido-liquido elettricamente cariche - Classi di potenziale elettrico - Modelli del Doppio Strato elettrico:Modelli del mezzo continuo - Modello di Gouy-Chapman - Superfici planari:potenzile di superficie piccolo ed Equaz. di Poisson-Boltzmann linearizzata - Lunghezza di Debye ed effetti di schermaggio - Potenziale di superficie grande ed equazione di Poisson-Boltzmann completa - Modelli discreti I: Strato di Stern «semplice» e "complesso" - Energia libera di Gibbs di un doppio strato elettrico - Potenziale elettrocinetico.

5) Dispersioni Colloidali – Definizione di dispersioni colloidali – Fattori di stabilizzazione di colloidi – Stabilizzazione per effetti elettrostatici – Modello di Gouy-Chapman – Modello di Stern – Stabilizzazione per effetti sterici – Stabilizzazione per “ancoraggio” di oligomeri alla superfici

6.1) Forze intermolecolari I – Energie di interazione di molecole isolate nello spazio – Potenziale di interazione e modello a sfere rigide – Potenziale di interazione di molecole in un mezzo – Potenziale di forza media – Energia molare coesiva di un liquido semplice e funzioni di distribuzione della densità – Distribuzione di Boltzmann - Distribuzione di molecole in sistemi all’equilibrio – Il termine kT e la scala di riferimento delle forze di interazione – Distribuzione di stati orientazionali

6.2) Forze intermolecolari II – Classificazione delle forze intermolecolari – Forze di tipo elettrostatico – Energia libera di un legame colombiano – Self-energy ed Energia di Born di uno ione – Trasferimento di ioni fra mezzi di diversa costante dielettrica – Solubilità di ioni in solventi diversi – Self-energy ed Energia di Born di un dipolo – Interazioni ione-dipolo – Ioni in solventi polari – Interazioni dipolo-dipolo -

6.3) Forze intermolecolari III – Interazioni dipendenti dalla polarizzabilità – Effetti della polarizzabilità elettronica – Effetti della polarizzabilità orientazionale – Interazione ione-molecola neutra – Energia libera di interazione ione-dipolo indotto – Teorie continue e proprietà molecolari – Interazioni dipolo – dipolo indotto: Interazioni di Debye e di Keesom –

6.4) Forze intermolecolari IV – Forze quantomeccaniche: Interazioni di dispersione (Forze di London) - Modello semiquantitativo.

7) Applicazioni - a) Leggi macroscopiche dei fenomeni di usura (Amonton, Coulomb) - Aspetti statici e cinetici di processi di frizione - Modi frizionali - tecniche di misura di frizione - b) Processi di lubrificazione idrodinamici - Film sottili di lubrificazione - Caratteristiche molecolari per la lubrificazione - c) Processi di usura di superfici - d) Biointerfacce e biomateriali - Energia libera di superfici e biocompatibilità - Adesione di biomolecole su superfici - Principi base dell'interazione cellula-superficie.

1 : Intermolecular and Surface Forces, di J.N. Israelachvili, Academic Press 1998 - cap.I-II

2 : Intermolecular and Surface Forces, di J.N. Israelachvili, Academic Press 1998 - cap.II-III

3 : Intermolecular and Surface Forces, di J.N. Israelachvili, Academic Press 1998 - cap.III-IV

4 : Intermolecular and Surface Forces, di J.N. Israelachvili, Academic Press 1998 - cap.IV-VI

5 - 7 : Physics and Chemistry of Interfaces, 3rd Edition Hans-Jürgen Butt, Karlheinz Graf, Michael Kappl; Wiley 2013 - Cap. I-III

8 : Physics and Chemistry of Interfaces, 3rd Edition Hans-Jürgen Butt, Karlheinz Graf, Michael Kappl; Wiley 2013 - Cap.VI

9 : Physics and Chemistry of Interfaces, 3rd Edition Hans-Jürgen Butt, Karlheinz Graf, Michael Kappl; Wiley 2013 - Cap.IV

10 : Physics and Chemistry of Interfaces, 3rd Edition Hans-Jürgen Butt, Karlheinz Graf, Michael Kappl; Wiley 2013 - Cap.IV

11 : Physics and Chemistry of Interfaces, 3rd Edition Hans-Jürgen Butt, Karlheinz Graf, Michael Kappl; Wiley 2013 - Cap.XI

12 : Dispense del docente

Struttura dei polimeri: Nomenclatura e Analisi costituzionale; Relazione Struttura-Proprietà; Analisi configurazionale; microtatticitá e analisi NMR; Analisi conformazionale delle macromolecole allo stato solido e simmetrie elicoidali.

Masse molecolari dei polimeri, grado di polimerizzazione e polidispersione. Principali monomeri per la sintesi di polimeri.

Meccanismi e cinetiche nella sintesi di polimeri e copolimeri ottenuti mediante polimerizzazione a stadi ed a catena, in fase omogenea ed eterogenea.

Processi di produzione dei polimeri ed esempi di preparazione industriale. Cenni sui materiali polimericí più comuni.

- Dispense delle lezioni

- Fondamenti di scienza dei polimeri. AIM autori vari, Pacini Editore

Programma di Chimica Inorganica II


Proprietà nucleari. Radiochimica. Reazioni nucleari. Applicazioni.
Chimica dei composti di coordinazione. Nomenclatura. Strutture ed isomeri. Teoria del campo cristallino.Complessi di varie geometrie.Serie spettrochimica dei leganti. Spettri elettronici.Cenni sulle proprietà magnetiche.
Termodinamica dei composti di coordinazione.
Reazioni dei composti di coordinazione. Sostituzioni nucleofile e reazioni di trasferimento elettronico.
La chimica dei metalli del blocco-d. Cenni sui lantanidi e gli attinidi.
Composti organometallici degli elementi del blocco-d. La regola dei 18 elettroni. Composti carbonilici. Complessi con derivati alifatici ed aromatici. Uso dei complessi organometallici nella sintesi organica.
Leganti d’interesse bioinorganico e funzione del metallo nei sistemi biologici.






Laboratorio:

Sintesi del Co(en)3Cl3 e risoluzione ottica degli enantiomeri. Misura del potere ottico rotatorio. Spettri elettronici.

Spettri elettronici di complessi del rame e del nichel con leganti azotati.

P. Atkins Chimica Inorganica, Zanichelli

I.Bertini, C. Luchinat, F. Mani Chimica Inorganica, CEA

G. Rayner-Cahham, T. Overton Chimica Inorganica Descrittiva, Edises

C.L. Miessler, D.A.Tarr Chimica inorganica, Piccin

C.E.Housecroft, A.G.Sharpe Inorganic Chemistry, Pearson

1) Composizione e struttura delle membrane biologiche

2) Acidi nucleici: strutture e funzioni.

3) Aminoacidi e Proteine: Strutture, proprietà, funzioni.

4) Enzimi: definizione, distribuzione, nomenclatura, meccanismo d’azione, specificità, affinità, isoenzimi. Cinetica enzimatica. Regolazione enzimatica.

5) I carboidrati: definizione, funzioni, nomenclatura.

6) I lipidi: definizione, funzioni, nomenclatura.

7) Comunicazione Cellulare: classificazione recettoriale, meccanismo d’azione molecolare degli ormoni, molecole di trasduzione del segnale, secondi messaggeri, vie di traduzione del segnale.

8) Apoptosi e necrosi.

9) Catabolismo e Anabolismo.

10) Metabolismo glicidi: glicolisi, ciclo di Krebs, via dei pentosi, gluconeogenesi, glicogenosintesi, glicogenolisi.

11) Metabolismo lipidi: biosintesi de novo degli acidi grassi, β-ossidazione.

12) Metabolismo proteine e nucleotidi: sintesi proteine, destino metabolico dell’azoto, biosintesi nucleotidi.

13) La catena respiratoria e i suoi componenti.

14) Radicali liberi e meccanismi di difesa

TESTI CONSIGLIATI

1) Nelson D.L. e Michael M. Cox M.M. I Principi Di Biochimica di Lehninger, Ed. Zanichelli.

2) Voet D., Voet J.C. e Pratt C.W. Fondamenti di Biochimica, Ed. Zanichelli.

3) Nelson e Cox. Introduzione alla Biochimica di Lehninger, Ed. Zanichelli