Corso di laurea - Area di Scienze MM.FF.NN. - Accesso libero, con verifica delle conoscenze in ingresso. L'esito della prova non precludela possibilità di immatricolarsi (D.M. 270/2004) - Classe L-27
Lingua: Italiano
Informazioni generali
o Classe di Laurea: L-27 (D.M. 270/04)
o Tipologia di corso: Laurea
o Durata: 3 anni
o Tipo di accesso: Accesso libero, con verifica delle conoscenze in ingresso
o Area di afferenza: Scienze MM.FF.NN.
o Dipartimento: Scienze e Tecnologie Chimiche
o Codice corso: H05
Descrizione e obiettivi formativi
Il corso offre una solida formazione di base nelle discipline chimiche fondamentali (Chimica Analitica, Chimica Fisica, Chimica Generale, Chimica Organica), alle quali riserva un peso preponderante in termini di crediti. Circa il 30% di questi crediti è dedicato ad attività di laboratorio, al fine di fornire agli studenti le necessarie conoscenze e abilità pratiche.
Uno spazio importante è riservato alla preparazione fisico-matematica degli studenti, per renderli in grado di comprendere i fondamenti logici delle moderne teorie chimiche e di apprezzarne gli aspetti quantitativi. La formazione culturale degli studenti è completata dallo studio della Biochimica, ponte necessario per comprendere le moderne conquiste della biologia molecolare.
Sono previste attività didattiche in cui acquisire le necessarie competenze linguistiche e abilità informatiche. La prova finale prevede un periodo di permanenza di circa due mesi in un laboratorio di ricerca. Tale periodo può essere espletato anche attraverso stages o tirocini presso strutture di ricerca industriali o di enti non universitari. Tutti i corsi proposti saranno svolti attraverso lezioni frontali, esercitazioni numeriche e attività di laboratorio.
Sbocchi professionali
Il laureato può svolgere le funzioni di Analista chimico in ambiti di controllo ambientale e sanitario, di perito merceologico, tecnico chimico, tecnico di laboratorio, perito analista chimico. Può accedere all'esame di stato per Chimico Junior, che svolge, tra le altre, funzioni di assistenza agli specialisti nelle attività condotte nell'ambito della ricerca chimica o nelle attività che richiedono l'applicazione delle procedure e dei protocolli della chimica; applicazione di protocolli o programmi definiti sotto la direzione di un Chimico Senior. Può lavorare presso laboratori di analisi in campo ambientale e sanitario, e conosce le tecniche analitiche di base (analisi qualitativa e quantitativa), le tecniche spettroscopiche ed elettrochimiche di base, i metodi di separazione e purificazione delle sostanze.
Il conseguimento della Laurea permette l'accesso senza debiti formativi alla Laurea Magistrale in Chimica nell'Ateneo.
Valutazione della didattica - Studenti
Anno accademico precedente
Indicatori di efficacia e livello di soddisfazione dei laureandi
http://statistiche.almalaurea.it/universita/statistiche/trasparenza?CODICIONE=0580206202700003
Riferimenti web e contatti
Sito Web Macroarea: http://www.scienze.uniroma2.it/
Sito Web Corso: https://scienze.uniroma2.it/2022/10/18/chimica/
Coordinatore del Corso: Prof. Gianfranco Ercolani
e-mail: ercolani@uniroma2.it
Segreteria didattica:
Anna Garofalo
email: anna.garofalo@uniroma2.it
Tel. +39 06 7259.4806
-Tipologia del Cds e modalità di ammissione Il corso di laurea in Chimica, Classe delle lauree L-27 - Scienze e Tecnologie Chimiche, è un corso di laurea triennale di primo livello. Per essere ammessi al corso di laurea occorre essere in possesso di un diploma di scuola secondaria superiore o di altro titolo di studio conseguito all'estero, riconosciuto idoneo.
Prerequisiti necessari per iniziare regolarmente gli studi sono l'avere adeguate conoscenze di base nel campo della Matematica, a livello di scuola secondaria.
La struttura didattica fornisce agli studenti che intendono iscriversi una valutazione delle proprie conoscenze di base in Matematica attraverso un test di verifica non selettivo, il cui esito non preclude la possibilità di immatricolarsi, ma ha lo scopo di verificare il grado di possesso delle conoscenze indispensabili e segnalare in anticipo allo studente eventuali carenze. -Principali sbocchi occupazionali e professionali Un laureato in chimica è molto richiesto perché le sue competenze sono indispensabili in molti settori della ricerca e della produzione.
I principali sbocchi professionali sono: a) Chimico Junior in Enti di ricerca pubblici e privati Un laureato triennale in Scienze e tecnologie chimiche potrà esercitare la professione in qualità di Chimico Junior all’interno di Enti pubblici e privati.
La sua attività interesserà l’ambito della ricerca e della sperimentazione applicando protocolli predefiniti e consolidati.
Per ottenere questa qualifica è necessario superare un esame di stato che consentirà l’iscrizione all’Ordine. b) Tecnico di controllo qualità Nelle industrie farmaceutiche o di produzione di prodotti chimici, il Tecnico di controllo qualità è quel profilo professionale che si occupa di effettuare test sulla qualità del prodotto finito o sulla filiera produttiva per sincerarsi che il prodotto sia conforme agli standard di qualità aziendali e normativi. c) Tecnico in laboratori di analisi, controllo e certificazione qualità Simile al precedente, ma dal respiro più ampio, è il profilo del Tecnico chimico, altro valido sbocco professionale.
Si occupa di controllare processi e procedure chimiche, elaborando relazioni e analisi.
Può collaborare anche nell’attività di sperimentazione di prodotti utilizzando nuove tecnologie, rapportandosi con professionisti in ambito scientifico e non.
Inoltre, certifica la conformità dei campioni agli standard qualitativi imposti ed è responsabile della manutenzione ordinaria della strumentazione. d) Consulente o libero professionista Con una laurea triennale in Chimica è possibile esercitare le proprie competenze all’interno di una o più aziende.
Infatti, molte imprese hanno bisogno di questo profilo professionale per le loro attività produttive: specialmente quelle che operano nel settore farmaceutico, biochimico, alimentare, minerario, petrolchimico, ambientale e industriale.
Oltre a svolgere le mansioni proprie del Chimico Junior, il Consulente chimico può occuparsi anche di aspetti più legati al marketing.
Questa professione può essere esercitata sia in qualità di dipendente che di libero professionista. e) Chimico nelle industrie Generalmente si tratta di aziende che hanno l’esigenza di una figura che abbia le competenze per occuparsi di alcuni processi chimici a supporto della produzione di beni.
Alcuni esempi possono essere: industrie chimiche di base, industrie chimiche delle specialità e ausiliaristica per la produzione industriale, industrie di produzione di detergenti, cosmetici, farmaci, prodotti tessili, alimentari e di packaging, industrie che devono provvedere al controllo delle emissioni e gestione dei rifiuti. -Percorso di formazione Il corso di laurea in Chimica è erogato in modalità convenzionale e la durata normale del corso è stabilita in 3 anni.
Per conseguire la laurea lo studente deve aver acquisito 180 crediti, comprensivi di quelli relativi alla conoscenza obbligatoria, oltre che della lingua italiana, di una lingua dell’Unione Europea. Il corso di Laurea in Chimica fornisce ai suoi studenti una solida preparazione nelle discipline chimiche fondamentali (Chimica Analitica, Chimica Fisica, Chimica Inorganica e Chimica Organica), nella biochimica e negli aspetti di base delle discipline fisico-matematiche. Questi risultati vengono conseguiti attraverso la frequenza a corsi e laboratori.
I corsi sono suddivisi di norma in una parte teorica ed una parte costituita da esercitazioni volte alla soluzione di problemi.
La verifica dell'apprendimento si basa su prove scritte (che possono essere svolte in itinere e alla fine del corso) ed esami orali. I corsi di laboratorio prevedono una parte introduttiva ex-cathedra ed una parte svolta in laboratorio dagli studenti, suddivisi in piccoli gruppi, sotto la guida dei docenti; la verifica dell'apprendimento si basa su relazioni di laboratorio, di gruppo e/o individuali, elaborate di norma durante il corso, ed esami orali. È previsto un periodo di tirocinio della durata di 3 mesi per la preparazione della prova finale.
Le attività pratiche di laboratorio per la prova finale devono avvenire con l’assistenza e sotto la responsabilità di un tutore che concorda con lo studente l’argomento oggetto della prova.
Le attività possono essere svolte sia nei laboratori dell’Università, sia presso altri centri di ricerca pubblici o privati.
L’Ateneo ha attivato un servizio di assistenza per i tirocini esterni. -Livello di internazionalizzazione Il corso di laurea in Chimica permette e incoraggia la partecipazione dei propri studenti alle iniziative promosse dall'Ateneo a favore della mobilità internazionale degli studenti, prima fra tutte il programma Erasmus Plus.
La macroarea di Scienze, attraverso la stipula di convenzioni bilaterali con le università estere, offre agli studenti la possibilità di svolgere all’estero un’esperienza di studio e di tirocinio formativo, nell’ambito del Programma Erasmus Studio e del Programma Erasmus Placement. La lista degli Atenei in convenzione è pubblicizzata sul sito di macroarea.
Tutte le opportunità, i bandi, le borse previste per la mobilità studentesca dal corso di studio sono pubblicizzate sul sito di macroarea nella apposita sezione. -Prosecuzione del percorso di studi I laureati in Chimica (Classe delle lauree L-27 - Scienze e Tecnologie Chimiche) possono immatricolarsi al corso di laurea magistrale in Chimica (Classe delle Lauree Magistrali in Scienze Chimiche, classe LM-54) senza ulteriori requisiti curriculari.
Possono altresì iscriversi a specifici corsi di Master di primo livello finalizzati ad approfondire la formazione universitaria. Per esercitare la professione è necessario sostenere un esame di Stato e iscriversi all’Albo dei Chimici.
Il laureato triennale in Chimica può iscriversi alla Sezione B dell’albo dei Chimici acquisendo il titolo professionale di Chimico Junior.
L'obiettivo formativo principale del Corso di Laurea riguarda la formazione di un laureato che possieda le abilità e le conoscenze di base di carattere chimico utili per l'inserimento in attività lavorative che richiedono familiarità col metodo scientifico, capacità di applicazione di metodi e di tecniche innovative, utilizzo di attrezzature complesse e competenze di tipo tecnologico sia teoriche che sperimentali.
L'organizzazione didattica è conforme al modello elaborato dalla Società Chimica Italiana riguardante i contenuti di base 'Core Chemistry' per i Corsi di Laurea attivati nella Classe L-27. Il corso dedica particolare cura alla acquisizione di un’adeguata formazione di base nelle discipline chimiche fondamentali (Chimica Analitica, Chimica Fisica, Chimica Inorganica, Chimica Organica), alle quali riserva un peso preponderante in termini di crediti dell'intero percorso formativo.
Il 30% di questi crediti è dedicato ad attività di laboratorio, al fine di fornire agli studenti le necessarie conoscenze e abilità pratiche.
Uno spazio importante è riservato alla preparazione fisico-matematica degli studenti, per renderli in grado di comprendere i fondamenti logici delle moderne teorie chimiche e di apprezzarne gli aspetti quantitativi. Sono previste attività didattiche in cui lo studente potrà acquisire le necessarie competenze linguistiche e abilità informatiche. Tale preparazione permette al laureato in Chimica di seguire l'evoluzione della disciplina e le competenze interdisciplinari che gli permettono di interagire in modo proficuo con professionalità prossime alla Chimica. Altro importante obiettivo formativo è quello di fornire allo studente la solida preparazione di base propedeutica agli studi successivi, per consentirgli di affrontare con profitto un master di I livello o una laurea magistrale. Questi risultati vengono conseguiti attraverso la frequenza a corsi e laboratori.
I corsi sono suddivisi di norma in una parte teorica ed una parte costituita da esercitazioni volte alla soluzione di problemi; la verifica dell'apprendimento si basa su prove scritte (che possono essere svolte in itinere e alla fine del corso) ed esami orali. I corsi di laboratorio prevedono una parte introduttiva ex-cathedra ed una parte svolta in laboratorio dagli studenti, suddivisi in piccoli gruppi, sotto la guida dei docenti; la verifica dell'apprendimento si basa su relazioni di laboratorio, di gruppo e/o individuali, elaborate di norma durante il corso, ed esami orali. I risultati di apprendimento sono verificati attraverso prove in itinere svolte durante i corsi e finalizzate non solo alla maturazione del giudizio finale, ma anche all'autovalutazione da parte dello studente.
Gli esami finali condotti in forma orale e scritta sono occasione di ulteriore verifica del raggiungimento degli obiettivi formativi proposti.
Il conseguimento dei crediti formativi è necessariamente legato al superamento delle prove finali. La prova finale prevede un periodo di permanenza di circa due mesi in un laboratorio di ricerca.
Tale periodo può essere espletato presso strutture di ricerca industriali o di enti non universitari.
Per accedere al corso di laurea è necessario essere in possesso di un diploma di scuola secondaria superiore o di altro titolo di studio conseguito all'estero, riconosciuto idoneo. E’ richiesto il possesso di un’adeguata preparazione iniziale, verificata attraverso il superamento di una prova di verifica obbligatoria.
In tale prova gli studenti dovranno dimostrare di avere una buona preparazione nella matematica di base, una sufficiente maturità logica, un’adeguata capacità di comprensione e interpretazione del testo, secondo il seguente syllabus: Matematica di Base, Modellizzazione e Ragionamento. Conoscere e saper applicare in casi semplici le proprietà relative ai seguenti argomenti: - strutture numeriche; - algebra; - geometria; - funzioni, grafici, relazioni; - calcolo combinatorio e delle probabilità; - logica e linguaggio; - modellizzazione, comprensione, rappresentazione, soluzione di problemi. Nel caso di mancato superamento della prova di verifica della preparazione iniziale, sarà comunque consentita l’immatricolazione al corso di laurea, ma saranno assegnati allo studente degli obblighi formativi aggiuntivi da soddisfare nel primo anno di corso.
Per essere ammessi al corso di laurea occorre essere in possesso di un diploma di scuola secondaria superiore o di altro titolo di studio conseguito all'estero, riconosciuto idoneo.
E’ altresì richiesto il possesso o l'acquisizione di un'adeguata preparazione iniziale.
Prerequisiti necessari per iniziare regolarmente gli studi sono l'avere adeguate conoscenze di base nel campo della Matematica, a livello di scuola secondaria.
La struttura didattica fornisce agli studenti che intendono iscriversi una valutazione delle proprie conoscenze di base in Matematica e di Logica, attraverso un test di verifica non selettivo, il cui esito non preclude la possibilità di immatricolarsi, ma ha lo scopo di verificare il grado di possesso delle conoscenze indispensabili e segnalare in anticipo allo studente eventuali carenze. La partecipazione al test è necessaria per la successiva iscrizione al corso di laurea; sono esonerati dal test di valutazione gli studenti che: • abbiano riportato una votazione al diploma di maturità italiano pari o superiore a 95/100 (ovvero 57/60).
Questi studenti potranno comunque svolgere la prova a fini auto-valutativi ma, in caso di esito negativo, non verranno assegnati loro i previsti Obblighi Formativi Aggiuntivi. • abbiano sostenuto presso un’altra sede universitaria uno dei test TOLC-I, TOLC-S o TOLC-B ottenendo un punteggio pari o superiore a 8 nel modulo di matematica.
Saranno considerati validi solo test sostenuti a partire dall’a.a.
2020/2021. Il test di verifica: - si svolgerà in modalità 'a distanza' contestualmente alla immatricolazione, su una piattaforma web appositamente predisposta - sarà gratuito - potrà essere svolta dallo studente in qualsiasi momento ed in totale autonomia. L’idoneità si consegue raggiungendo un punteggio minimo di 8 secondo quanto indicato nell’avviso pubblicato nel sito: http://www.scienze.uniroma2.it/?cat=385&catParent=16 Gli studenti che non conseguono il punteggio minimo stabilito potranno comunque immatricolarsi ma verranno assegnati loro specifici obblighi formativi aggiuntivi, con la possibilità di frequenza di un apposito corso di matematica zero, svolto nel mese di settembre e l’obbligo di conseguire i crediti relativi all’insegnamento di Analisi I nel primo anno di corso, per potersi poi iscrivere agli anni successivi.
Lo studente che non soddisfi tale obbligo dovrà iscriversi nuovamente al I anno di corso, conservando i crediti acquisiti negli altri insegnamenti.
La prova finale consiste nella discussione di una relazione (scritta) in cui il candidato dimostri di saper affrontare e discutere una particolare problematica chimica.
Obiettivo della prova finale è la verifica della capacità del laureando di esporre e di discutere un argomento di carattere chimico, oralmente e per iscritto, con chiarezza e padronanza. La prova finale è pubblica e consiste nella stesura di un elaborato scritto e in una esposizione orale davanti ad una commissione.
Per l'ammissione alla prova finale lo studente deve aver conseguito tutti i crediti formativi previsti dall'ordinamento didattico del corso.
Teorie atomiche. Tavola periodica e proprietà degli elementi. Il legame chimico. Le equazioni chimiche. Lo stato gassoso. Lo stato solido. Lo stato liquido: soluzioni e proprietà. Termodinamica. L’equilibrio chimico in sistemi omogenei ed eterogenei. Equilibri acido-base. Reazioni di precipitazione, complessazione, redox. Elettrochimica. Cinetica chimica.
L’obiettivo del corso è fornire informazioni sui materiali, le attrezzature e le procedure più comuni che si utilizzano in un laboratorio chimico. Scopo del corso è inoltre informare gli studenti sulla normativa relativa alla sicurezza sui luoghi di lavoro, sui pericoli che si possono incontrare durante le esperienze di laboratorio indicando norme di buon comportamento in modo da sviluppare una costante attitudine verso la sicurezza. Vengono inoltre fornite informazioni sulle principali classi di composti chimici, i pericoli connessi al loro utilizzo ed i principali dispositivi di protezione sia individuali che collettivi.
Introduzione alle molecole organiche e ai gruppi funzionali. Nomenclatura. Rappresentazioni delle molecole. Forze intermolecolari. Correlazioni struttura-proprietà fisiche. Spettroscopia UV-vis e IR. Solventi, solubilità. Risonanza ed aromaticità. Proprietà acido-base di molecole organiche (Brønsted e Lewis). Metodi di isolamento, analisi e purificazione. Spettrometria di massa. Conformazioni e Configurazioni (Stereoisomeri geometrici ed ottici). Introduzione alla cinetica ed al meccanismo di reazione. Reazioni delle principali classi organiche: Alcani e cicloalcani, Alogenuri alchilici, Alcoli, Eteri, Ammine, Alcheni, Alchini, Dieni Composti aromatici. Composti carbonilici e loro derivati azotati, Acidi carbossilici e loro derivati (esteri, ammidi, anidridi, alogenuri acilici, nitrili). Cenni sulle principali tecniche di indagine spettroscopica. Introduzione alla spettrometria NMR (1H e 13C).
Introduzione: Il metodo scientifico in fisica. Grandezze fisiche e misure. Dimensioni fisiche, analisi dimensionale. Sistemi di unità di misura. Vettori. Operazioni con i vettori. Errori di misura: Errori sistematici e casuali. Propagazione degli errori. Cifre significative. Valori medi. Propagazione degli errori in casi semplici. Cinematica del punto: Sistemi di riferimento e di coordinate. Coordinate cartesiane e polari. Traslazioni e rotazioni di coordinate. Cinematica. Punto materiale. Posizione Traiettoria. Gradi di libertà. Legge oraria. Spostamento come vettore. Velocità. Accelerazione. Rappresentazione cartesiana e intrinseca. Moto in una dimensione. Moto in due dimensioni. Caduta di un grave. Altezza massima, gittata. Tempo di caduta. Moto circolare uniforme, grandezze angolari, periodicità. Accelerazione normale e tangenziale Dinamica del punto: I e II principio. Forze. Massa. Caso di forze costanti. Caduta dei gravi. Risultante delle forze. Forza centripeta. Riferimenti inerziali e non. III principio. Quantità di moto. Forze impulsive. Forza di gravitazione. Pendolo semplice Reazioni vincolari e attrito: Reazioni vincolari in statica e dinamica. Tensione delle corde. Attrito statico e dinamico. Attrito viscoso. Velocità limite Macchina di Atwood Trasformazioni di riferimento: Moti relativi. Trasformazioni di Galileo di velocità e accelerazione. Velocità relativa. Velocità e accelerazione di trascinamento. Forze apparenti in riferimenti non inerziali. Lavoro ed energia: Lavoro. Teorema delle forze vive. Forze conservative. Energia potenziale. Caso delle forze centrali. Proprietà generali del moto. Equilibrio. Potenza. Oscillazioni Forze elastiche. Legge di Hooke. Molle in serie e parallelo. Oscillatore armonico. Periodo e frequenza. Pendolo semplice. Pendolo fisico. Pendolo di torsione. Dinamica dei sistemi: Quantità di moto, impulso, conservazione quantità di moto. Sistemi di punti. Centro di massa. I equazione cardinale. Teorema di Koenig. Urti elastici e anelastici di 2 particelle. Urti elastici centrali. Urti elastici fra particelle di uguale massa. Sistemi a massa variabile. Momento angolare: Il momento angolare. Scomposizione. II equazione cardinale. Conservazione. Dinamica del corpo rigido: Gradi di libertà. Moto del corpo rigido. Momento delle forze. Momento d’inerzia. Teorema di Huygens Steiner. Energia cinetica. Pendolo fisico. Ruota. Cenni di statica. Rotolamento. I fluidi: La pressione. Statica. Legge di Stevino. Legge di Pascal. Principio di Archimede. Dinamica. Fluidi ideali. Linee di corrente. Equazione di continuità. Equazione di Bernoulli. Gravitazione Universale: Forza di gravitazione. Leggi di Keplero Energia potenziale. Velocità di fuga. Oscillazioni: Equazione oscillatore armonico. Proprietà. energia. Somma di moti armonici sullo stesso asse e su assi ortogonali. Oscillatore armonico smorzato e forzato. Analisi di Fourier. Equazione delle onde.
Soluzioni, solventi e soluti. Concentrazioni: Percento in peso p/p, Percento in Volume p/v; percento volume/volume ppm e ppb. Molarità e formalità, molalità, normalità. Concetto di equivalente, peso molecolare e peso equivalente. Esercizi in classe. Equilibrio chimico Acidi forti ed acidi deboli. Basi forti e basi deboli. Calcolo del pH di acidi forti e deboli senza approssimazioni e con il metodo delle approssimazioni successive. Bilancio delle masse ed elettroneutralità. Attività e concentrazione. Forza ionica di una soluzione. Tamponi e calcolo del pH di una soluzione tampone con formula senza approssimazioni e con la formula approssimata. Capacità tampone. Esercizi. Acidi diprotici e triprotici, calcolo del pH. Anfoliti calcolo del pH. Solubilità e prodotto di solubilità. Elettroliti forti e deboli. Calcolo della solubilità dal prodotto di solubilità ed influenza del pH sulla solubilità. Complessi, costante di stabilità e condizionale. Esercizi Sistemi di ossidoriduzione . Calcolo della forza elettromotrice da potenziali standard. Elettrolisi. Esercizi.
Chimica Inorganica di base degli elementi principali della tavola periodica. Reattivita' e composti. Composti organometallici.
Limiti e calcolo differenziale per funzioni di più variabili reali. Funzioni definite implicitamente. Integrali curvilinei e forme differenziali Integrali multipli Equazioni differenziali
Il corso è organizzato in lezioni teoriche in aula e in prove pratiche in laboratorio. Per questioni di sicurezza, il laboratorio viene organizzato su più turni nel caso in cui la numerosità degli studenti iscritti al corso sia 30. Gli studenti devono frequentare almeno i 2/3 del laboratorio per accedere all’esame, che si articolerà in una prova incognita di laboratorio ed una prova orale. Le lezioni vengono svolte alla lavagna con eventualmente l’ausilio del proiettore per mostrare grafici, figure, etc. rilevanti per il corso. Tutto il materiale grafico e visivo presentato verrà fornito agli studenti. -Norme di sicurezza, prevenzione dei rischi ed elementi di primo soccorso nel laboratorio chimico. -Principali tecniche ed operazioni di base nella pratica sperimentale chimica. -Introduzione all’analisi qualitativa inorganica farmaceutica. -Metodiche analitiche per l’analisi di sostanze inorganiche (riconoscimento sistematico di cationi ed anioni) di interesse farmaceutico.
• L'atomo di Bohr e i principi di quantizzazione. • L'atomo di Sommerfeld e i numeri quantici secondari. • Definizione dell'equazione agli autovalori. • Rappresentazioni quantomeccaniche. • Proprietà degli operatori: linearità e calcolo del commutatore. • Costruzione degli operatori. • Postulati di quantomeccanica. • La particella nella scatola. • L'equazione di Schroedinger per gli atomi idrogenoidi: soluzione in coordinate polari e • Atomi polielettronici e costanti si schermo. • Numero quantico J. Accoppiamento j-j. • Simboli di termine atomici. • Teorema variazionale. • Teoria della banda di valenza. • Orbitali Molecolari (OM) con il metodo LCAO (Linear Combination of Atomic Orbitals): calcolo dei coefficienti di combinazione lineare per molecole omo- ed eteronucleari. • Metodi OM e VB per molecole biatomiche omonucleari ed eteronucleari. • Calcolo dei coefficienti di combinazione di orbitali ibridi • Simboli di termine Molecolari • Molecole poliatomiche: BeH2, CO2, BF3, NH3, CH4, NO2, H2O. • Teoria dei gruppi: elementi di simmetria, gruppi puntuali, rappresentazioni irriducibili e riducibili. • Complessi di coordinazione: descrizione dei numeri ci coordinazione più comuni, nomenclatura, chiralità e assegnazione della configurazione assoluta di complessi ottaedrici chelati. • Teoria del campo cristallino, degli OM e VB applicata a complessi ottaedrici, tetraedrici e quadrato-piani, • Complessi ottaedrici ad alto e basso spin. • Legami σ e π nei complessi ottaedrici, serie spettrochimica. • Parametri di Racah. • Simboli di termine Spettroscopici. • Regole di selezione nelle transizioni d-d. • Transizione LMCT, MLCT. • Solidi Ionici e Metallici, fattore di impaccamento • Constante di Madelung in solidi ionici, • Difetti stechiometrici e non stechiometrici • Legami metallici, teoria dell’elettrone quasi libero, • Teoria delle bande. • Tight binding Chimica Inorganica II L'atomo di Bohr e i principi di quantizzazione.L'atomo di Sommerfeld e i numeri quantici secondari.Definizione dell'equazione agli autovalori.Rappresentazioni quantomeccaniche.Proprietà degli operatori: linearità e calcolo del commutatore.Costruzione degli operatori.Postulati di quantomeccanica.La particella nella scatola.L'equazione di Schroedinger per gli atomi idrogenoidi: soluzione in coordinate polari eAtomi polielettronici e costanti si schermo.Numero quantico J. Accoppiamento j-j. Simboli di termine atomici.Teorema variazionale.Teoria della banda di valenza.Orbitali Molecolari (OM) con il metodo LCAO (Linear Combination of Atomic Orbitals): calcolo dei coefficienti di combinazione lineare per molecole omo- ed eteronucleari.Metodi OM e VB per molecole biatomiche omonucleari ed eteronucleari.Calcolo dei coefficienti di combinazione di orbitali ibridiSimboli di termine Molecolari Molecole poliatomiche: BeH2, CO2, BF3, NH3, CH4, NO2, H2O.Teoria dei gruppi: elementi di simmetria, gruppi puntuali, rappresentazioni irriducibili e riducibili.Complessi di coordinazione: descrizione dei numeri ci coordinazione più comuni, nomenclatura, chiralità e assegnazione della configurazione assoluta di complessi ottaedrici chelati.Teoria del campo cristallino, degli OM e VB applicata a complessi ottaedrici, tetraedrici e quadrato-piani,Complessi ottaedrici ad alto e basso spin.Legami σ e π nei complessi ottaedrici, serie spettrochimica.Parametri di Racah.Simboli di termine Spettroscopici.Regole di selezione nelle transizioni d-d.Transizione LMCT, MLCT.Solidi Ionici e Metallici, fattore di impaccamento
Alchilazione di Enolati e di altri Nucleofili al Carbonio. Reazioni dei Nucleofili al Carbonio con i Composti Carbonilici. Interconversione, Protezione e Deprotezione di Gruppi Funzionali mediante sostituzione. Addizioni Elettrofile a Doppi Legami Carbonio-Carboni. Riduzione di Legami Multipli Carbonio-Carbonio, Gruppi Carbonilici e altri Gruppi Funzionali. Reazioni di Cicloaddizione. Reagenti Organometallici del Li e Mg. Ossidazioni. Esempi di Sintesi Multistadio. Lipidi. Carboidrati. Composti Eterociclici. Amminoacidi, Peptidi, Proteine e Acidi Nucleici.
Algoritmi e linguaggi di programmazione: rappresentazione binaria delle informazioni, linguaggi di programmazione di alto e basso livello, interpreti e compilatori, decomposizione di problemi complessi in problemi semplici, diagrammi di flusso. Cenni di programmazione in Fortran: stringhe, numeri interi, numeri a virgola mobile, numeri complessi, variabili logiche, array, input e output, uso del comando do, uso del comando if, subroutine e function. Preparazioni di semplici programmi numerici. Trattamento dei dati sperimentali.
Elettricità, magnetismo e ottica: Campi elettrici. La legge di Gauss. Il potenziale elettrico. Capacità e dielettrici. Corrente e resistenza. Circuiti in corrente continua. Campi magnetici. Sorgenti di campo magnetico. La legge di Faraday. Induttanza. Circuiti in corrente alternata. Equazioni di Maxwell. Onde elettromagnetiche. Luce ed ottica: La natura della luce e le leggi dell'ottica geometrica. La formazione dell'immagine (specchi, diottri, lenti sottili). Interferenza e diffrazione delle onde luminose.
Capacità di svolgere e comprendere esperimenti di laboratorio di termodinamica e cinetica chimica e di trattare i dati sperimentali sulla base di semplici modelli teorici
Accuratezza, esattezza, precisione, sensibilità, ripetibilità, riproducibilità, selettività di un metodo analitico. Errori sistematici e casuali, test Q, test F. Rapporto di prova. Gravimetria, Vetreria di laboratorio. Titolazioni acido-base, titolazioni di precipitazione, titolazioni di complessazione, titolazioni redox. Il corso prevede esperienze di laboratorio in cui lo studente deve calcolare la quantità di analita presente in concentrazione incognita nel campione mediante titolazioni volumetriche o esperimenti di gravimetria.
Fornire agli studenti le capacità critiche per affrontare problematiche ed esperimenti in chimica organica e dopo aver affrontato la teoria riguardante le tecniche comuni in chimica organica, verranno svolte delle esperiente di laboratorio per isolare molecole organiche da fonti naturali, identificare le componenti di una miscela incognita, sintetizzare composti di interesse e trasformare biomolecole.
Tecniche spettroscopiche e microscopiche utilizzate nella diagnostica applicata ai beni culturali (materiale cartaceo, pergamenaceo, ligneo e tessile) sia non-invasive che micro-invasive. Spettroscopia di assorbimento e riflettanza UV-Vis e IR (ATR e DRIFT); microscopia ottica e di fluorescenza. Spettroscopia di risonanza magnetica nucleare; microscopia a scansione elettronica. Studio dei processi chimici di degrado dei materiali costituenti i beni culturali e confronto tra i risultati ottenibili con le varie tecniche prese in esame; studio delle cause dei processi di degrado e descrizione di alcune tecniche e materiali per la conservazione. Nel corso saranno studiati ed analizzati numerosi case studies.
Proprietà dello spazio di Hilbert. Vettori di base. Principio di sovrapposizione degli stati. Processo di ortogonalizzazione. Operatori quanto-meccanici. Regole di corrispondenza. Equazione agli autovalori. Ortogonalità di autofunzioni corrispondenti ad autovalori diversi (dim.). Postulati della meccanica quantistica. Dipendenza temporale della funzione di stato. Generalizzazione del 3° postulato. Soluzioni stazionarie dell’equazione di Schrödinger. Operatore commutatore. Principio di indeterminazione. Variazione temporale del valore aspettato. Autofunzioni comuni a più operatori.Notazione di Dirac. Proprietà delle matrici che rappresentano un operatore quanto-meccanico. Principio di corrispondenza. Variabili indipendenti. Fattorizzazione della funzione di stato. Particella libera monodimensionale. Particella nella scatola monodimensionale a pareti rigide. Stima degli stati traslazionali di una particella in una scatola tridimensionale. Densità e degenerazione degli stati traslazionali. Barriera con V E: effetto tunnel. Oscillatore Armonico. Autofunzioni e autovalori dell’energia. Degenerazione di scambio. Degenerazione di simmetria. Indistinguibilità di particelle identiche. Significato fisico delle funzioni simmetrica ed antisimmetrica. Operatori del momento angolare orbitale. Regole di commutazione. Quantizzazione spaziale. Autovalori ed autofunzioni. Rotatore rigido. Autovalori ed autofunzioni. Costante rotazionale. Degenerazione del livello rotazionale. Operatori di spin. Classificazione delle particelle in base allo spin. Operatore di scambio. Fermioni e bosoni. Funzione d’onda completa di due fermioni. Principio di Pauli. Postulati della Termodinamica Statistica (TS). Teorema ergodico. Ensemble canonico. Interpretazione molecolare del calore e del lavoro (I principio della TC). Funzione di ripartizione di un sistema termodinamico: definizione e significato fisico. Espressioni TS delle grandezze termodinamiche di un sistema. Definizione dell’Ensemble Microcanonico. Entropia di un sistema dell’Ensemble Microcanonico. Fluttuazioni dell’energia di un sistema nell’ensemble canonico. Equivalenza termodinamica degli insiemi. Postulato di Gibbs della TS. Entropia residua. Statistica classica di Boltzmann. Funzione di ripartizione molecolare. Statistica di Boltzmann corretta. Limite classico. Statistiche quantistiche: popolazione della distribuzione più probabile; criteri di convergenza delle statistiche quantistiche nella statistica di classica. Funzione di ripartizione traslazionale. Lunghezza d’onda termica di De Broglie. Temperatura caratteristica traslazionale. Grandezze TS del gas ideale monoatomico. Temperatura caratteristica rotazionale. Funzione di ripartizione rotazionale. Fattore di simmetria. Temperatura caratteristica vibrazionale. Funzione di ripartizione vibrazionale. Grandezze TS del gas ideale biatomico. Contributi alle grandezze termodinamiche dei vari modi di moto. Funzione di ripartizione per le molecole poliatomiche. Equipartizione dell’energia. Equilibrio chimico. Costante di equilibrio per una reazione tra gas ideali. Effetto dei fattori entropico ed entalpico sulla costante di equilibrio. Reazione isomerica. Reazione di scambio. Teoria dello stato di transizione. Separazione del moto traslazionale dai moti interni. Metodi di approssimazione (opzionale).
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare Introduzione. Lo spin nucleare e il momento magnetico. Effetto dei campi magnetici esterni. Il moto precessionale. Descrizione quantistica dei livelli energetici e popolazionale. Energia e sensibilità del segnale NMR. Energia e frequenza delle transizioni. Magnetizzazione macroscopica. La eccitazione con impulsi di radiofrequenza. Origine del segnale NMR. Il sistema di riferimento ruotante. Il chemical shift. Frequenza di Larmor. Legge di Lenz. Effetti di schermo e deschermo. Definizione di campo effettivo e costante di schermo. La scala delta e composti di riferimento. Chemical shift e densità elettronica. Effetti di anisotropia: alchini, alcheni, e cicloalcani. Effetto di corrente di anello. Regioni dello spettro: tipi di idrogeni e carboni. Interazioni tra spin: costante dipolare e costante scalare. Origine della costante scalare. Analisi energetico della costante scalare per un sistema a due spin. Tipi di costanti scalari in base al numero di legami. Dipendenza della costante scalare dall’angolo diedro. IL rilassamento: meccanismi e legame con il moto molecolare in soluzione. Rilassamento spin-spin: origine ed effetto sullo spettro. Rilassamento e dimensione molecolare. Rilassamento spin-lattice: origine ed effetto sullo spettro. L’andamento vettoriale della magnetizzazione nel sistema ruotante: chemical shift e costante di accoppiamento. La frequenza di riferimento per lo spettro. Frequenze positive e negative nel sistema ruotante. Rilevamento del segnale in quadratura. La trasformata di Fuorier. Analisi dell’impulso di eccitazione per trasformata di fourier. Il segnale digitale: velocità di campionamento. L’esperimento “pulse and collect”. Determinazione dell’angolo di 90° per l’impulso. Data processing: aumento della sensibilità o della risoluzione. Analisi di spettri 1H. Numero di segnali. Simmetria in sistemi flessibili. La posizione del segnale di risonanza nello spettro. Intensità del segnale: l’integrale. Accoppiamento spin-spin e molteplicità. Predizione di spettri 1H. Determinazione di costanti di accoppiamento. Esempi di applicazione. Effetti di secondo ordine: l’accoppiamento forte. Spettroscopia di 13C. L’abbondanza naturale del 13C. Accoppiamenti 13C-1H. Chemical shift. Tipi di carboni: spettri disaccoppiati, l’esperimento DEPT. Effetto NOE 1H-13C e l’aumento dell’intensità del segnale. Problemi di analisi strutturale utilizzando dati di 13C NMR. Il test di protoni attaccati. Spettrometria di Massa Introduzione. Il concetto della spettrometria di massa. Lo spettrometro di massa. Tecniche di introduzione del campione. Tecniche di ionizzazione: ionizzazione elettronica, chimica, bombardamento per atomi veloci, elettropsray, MALDI. Analizzatori di massa. Concetti di risoluzione, trasmissione, limite superiore di massa. Settori magnetici ed elettrici. Quadrupoli. Tempo di volo. Ione-ciclotrone. Analizzatori ibridi. Trappola ionica quadrupolare. Sistemi ibridi. Analisi comparativa dei diversi analizzatori. Interpretazione di spettri di massa ottenuti con ionizzazione elettronica: l’approccio empirico. Analisi di spettri di alcol e nitrocomposti aromatici. La frammentazione alfa. Teoria della localizzazione della carica. Analisi della stabilità dei prodotti per determinare la frammentazione. Frammentazioni primarie e secondarie. La regola dell’azoto per la determinazione del peso molecolare. Perdite di frammenti con massa pari e dispari. Riarrangiamenti per la perdite di molecole neutre. Uso di tabelle per individuare frammenti e perdite. Analisi di spettri: strategie e regole. Pattern isotopico. Calcolo dell’intensità relativa dei picchi dovuti agli isotopi. Misura della massa esatta. Applicazioni. Risoluzioni di problemi strutturali con dati di spettroscopia di massa. Analisi di spettri di NMR e Massa Risoluzione di problemi utilizzando dati di 1H-NMR, 13C-NMR e massa.
Parte teorica Introduzione. Tecniche analitiche. Sensibilità, limite di rilevabilità, segnale/rumore. Metodi di analisi spettrofotometrici Tecniche spettroscopiche. Analisi spettrofotometrica di assorbimento. Titolazioni spettrofotometriche. Spettrofotometri UV-visibile. ELISA. Fluorescenza. Spettrofluorimetri. Strumentazione. Metodi elettrochimica Amperometria, voltammetria, polarografia. Principi e metodi. Equazione di Cottrell. ASV e sue applicazioni. Cronoamperometria. Potenziometria e elettrodi iono-selettivi. Metodi di analisi cromatografica Principi della cromatografia. Allargamento di banda ed efficienza della colonna cromatografica. Analisi qualitative e quantitative. Gascromatografia e relativa strumentazione. Cromatografia liquida ad alte prestazioni. Strumentazione per la cromatografia liquida. Parte di laboratorio Esperienza di spettrofotometria di assorbimento UV-visibile: determinazione dei nitriti nelle acque. Utilizzo della tecnica ELISA. Esperienza di fluorescenza: determinazione di una sequenza specifica di DNA. Elettrochimica: determinazione di ioni Pb2+ con ASV. Esperienza di HPLC: determinazione del contenuto di caffeina in diversi campioni.
Aminoacidi e peptidi. Il legame peptidico. Le proteine: struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria. Relazione struttura-funzione: emoglobina e mioglobina. Cooperatività di legame. Gli enzimi: struttura e funzione. Coenzimi e vitamine. Termodinamica della catalisi enzimatica. Cinetica enzimatica dello stato stazionario. Cenni sulla cinetica dello stato prestazionario. Individuazione di intermedi di reazione. Definizione del meccanismo catalitico di alcuni enzimi modello. Regolazione enzimatica. Enzimi allosterici. Bioenergetica. Reazioni redox di interesse biologico. Fosforilazione ossidativa. Catabolismo e anabolismo glucidico e lipidico. Biosintesi e vie degradative di alcuni aminoacidi (cisteina, metionina, fenilalanina, tirosina). Destino metabolico dell’ammoniaca. Fotosintesi.
Interazione radiazione-materia: modello semiclassico e trattazione perturbativa. Momento di transizione. Spettroscopia rotazionale: molecole biatomiche e symmetric tops. Regole di selezione. Spettroscopia vibrazionale di molecole biatomiche e poliatomiche. Vibrazioni normali. Spettroscopia IR a trasformata di Fourier. Struttura atomica. Interazione spin-orbita. Effetto Zeeman. Accoppiamento di momenti angolari e classificazione degli stati elettronici. Accoppiamento Russell-Sanders e jj. Transizioni elettroniche in molecole biatomiche. Progressioni vibrazionali. Struttura rotazionale fine. Principio Franck-Condon. Energia di dissociazione. Rilassamento energetico. Esperienze di laboratorio.
Le esperienze di laboratorio verteranno su: -effetto idrofobico -processi di associazione ligando/macromolecola -catalisi enzimatica -micelle: concentrazione micellare critica e numero di aggregazione -transizioni di fase termotropiche in doppi strati lipidici. Le tecniche utilizzate nelle esperienze sono la spettroscopia elettronica di assorbimento e la spettroscopia di fluorescenza. Dopo alcune lezioni introduttive sulle interazioni intermolecolari, ogni esperienza verrà preceduta da alcune lezioni frontali sui relativi aspetti teorici e sperimentali.
NTRODUZIONE AL CORSO: SCOPO DELL’ANALISI QUALITATIVA E QUANTITATIVA Nozioni preliminari: preparazione del campione per l’ analisi, attendibilità dell’ analisi, precisione dell’analisi e metodi per determinarla, accuratezza dell’ analisi, errori (sistematici e casuali), cifre significative. Equilibri chimici in soluzione acquosa, coppie coniugate acido - base, soluzioni tampone, reazione di neutralizzazione, sali e loro precipitazioni, equilibri di complessazione, competizione fra equilibri in soluzione Introduzione alla cromatografia. Introduzione all’analisi chimica qualitativa inorganica. - Norme di sicurezza in un laboratorio chimico e prevenzione dei rischi di laboratorio. - Generalità sulle operazioni di laboratorio. - Aspetti teorici dei processi di dissoluzione e precipitazione. - Idrolisi dei sali: proprietà acido-base di anioni, cationi e sali. - Analisi degli anioni. - Analisi dei cationi (analisi sistematica classica con suddivisione in 5 gruppi analitici). - Guida all’identificazione di sostanze inorganiche incognite). - Analisi di tracce: i saggi limite. Concetti generali con riferimento in particolare ai saggi limite riportati in F.U. - Teoria del colore: relazione tra il colore e le proprietà elettroniche di ioni e molecole. - Cenni sulle implicazioni biochimiche, chimico-farmaceutiche e tossicologiche delle sostanze inorganiche oggetto d’analisi. Esercitazioni di laboratorio ANALISI QUALITATIVA analisi per via secca: saggi alla fiamma; saggi alle perle; saggi di solubilità. ANALISI PER VIA UMIDA Primo gruppo analitico (Pb, Hg, Ag.): cloruri insolubili in acidi: parte sperimentale. Secondo gruppo analitico (Sn, As, Sb, Bi, Cd, Cu) solfuri insolubili in acidi: parte sperimentale. Terzo gruppo analitico (Al, Fe, Cr, Mn): idrossidi insolubili in ambiente alcalino: parte sperimentale. Quarto gruppo analitico (Co, Ni, Zn) solfuri insolubili in alcali: parte sperimentale. Quinto gruppo analitico: carbonati insolubili in alcali. ANALISI DEGLI ANIONI (Cl-; Br-; I-; CrO42-; SO42-; CH3COO-; C2O42-; CO32-) Introduzione alla cromatografia, con particolare attenzione all'analisi cromatografica su strato sottile (TLC) Esercitazioni di laboratorio ( prove in itinere in laboratorio, a posto singolo) Riconoscimento mediante cromatografia su strato sottile Riconoscimento cationi del I gruppo Riconoscimento cationi del III gruppo Riconoscimento anioni Prova incognita, con riconoscimento di due cationi ed un anione incognito in un campione solido
Lezioni teoriche sui principi alla base delle esperienze e discussione delle esperienze di laboratorio Esperienze di laboratorio proposte: Sintesi di complessi con leganti mono e polidentati Preparazione di acetilacetonati diamagnetici e paramagnetici di metalli di transizione Sintesi di carbonati basici di rame (malachite e azzurrite) e loro decomposizione Preparazione del blu di Prussia (Fe4[Fe(CN)6]3) e suoi analoghi Sintesi di ferrofluidi Sintesi di nanoparticelle di Au e Ag mediante riduzione chimica Nucleazione e crescita di metalli mediante sintesi elettrochimica
Cenni di struttura e replicazione del DNA, sintesi del RNA e delle proteine. Analisi del DNA e RNA, sequenziamento del DNA, PCR, RT PCR, microarray a DNA. Tecnologia del DNA ricombinante per la produzione di proteine ricombinanti in batteri e cellule eucariotiche: vettori di clonaggio ed espressione, enzimi di restrizione. Estrazione, purificazione ed analisi delle proteine. Centrifugazione: principi generali. Centrifugazione preparativa e sue applicazioni: differenziale, in gradiente di densità. Centrifugazione analitica e sue applicazioni. Cromatografia: principi generali, cromatografia a scambio ionico, cromatofocusing, a interazione idrofobica, di esclusione, di affinità. Elettroforesi: principi generali; Supporti:gel di agar, gel di poliacrilammide; elettroforesi di acidi nucleici; elettroforesi di proteine: elettroforesi nativa, in SDS; rivelazione; Western blotting; focalizzazione isoelettrica; elettroforesi bidimensionale. Tecniche radioisotopiche: rilevazione e misura della radioattività, autoradiografia, impiego dei radioisotopi in biochimica.Tecniche immunochimiche: principi generali, dosaggio immunoenzimatico. Metodi per dosare le proteine e l’attività enzimatica; esempi di saggi enzimatici.
