Corso di laurea - Area di Scienze MM.FF.NN. - Accesso libero con prova di verifica obbligatoria delle conoscenze richieste per l'ammissione.L'esito della prova non preclude la 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: H06
Descrizione e obiettivi formativi
Questo corso nasce dalla collaborazione tra l'Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, Confindustria Frosinone ed enti locali (Comune di Ceccano, Regione Lazio e Provincia di Frosinone). Per la sua natura, è in stretto collegamento con le realtà produttive del territorio (la provincia di Frosinone rappresenta, con più di 150 aziende, il secondo distretto industriale italiano per la chimica).
Il Corso forma esperti con ampie competenze di base in Chimica e che sappiano anche occuparsi dei processi industriali per la produzione, degli aspetti di ambiente, salute, normativa tecnica, sistemi di certificazione, sicurezza, proprietà intellettuale, controllo di qualità, relazioni internazionali, gestione delle risorse, logistica.
I primi due anni di studio sono dedicati alla formazione di base nelle discipline chimiche fondamentali (Chimica Analitica, Chimica Fisica, Chimica Generale, Chimica Organica) e alle necessarie conoscenze fisico-matematiche. Per ognuna di queste aree disciplinari sono previsti due insegnamenti semestrali, in cui si integrano didattica frontale, esercitazioni numeriche ed esercitazioni di laboratorio.
Nel primo semestre del terzo anno vengono approfondite le tematiche curriculari, mentre il secondo semestre è dedicato ad uno stage obbligatorio presso una struttura di ricerca industriale, affine all'indirizzo curriculare prescelto. L'offerta formativa è completata da corsi a scelta, in cui lo studente potrà avvicinarsi ad aspetti applicativi della chimica.
Sbocchi professionali
Il laureato può accedere all'esame di stato per il ruolo di Chimico Junior, con le seguenti funzioni: 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 dei protocolli definiti e predeterminati e conoscenze consolidate; -effettuazione, nell'ambito di un programma prestabilito e sotto la direzione di un Chimico Senior, dei test e delle prove di laboratorio per lo sviluppo di nuovi prodotti.
lnoltre, il Chimico Junior esegue la caratterizzazione di nuovi prodotti e collabora nella sperimentazione di nuove tecnologie; sulla base di specifiche di prodotti, svolge analisi chimiche e controlli di qualità che richiedono la padronanza di tecniche chimiche e strumentali anche complesse; elabora relazioni relative ai risultati delle analisi; utilizza metodologie standardizzate quali analisi chimiche di ogni specie; aspira alla direzione di laboratori chimici; eroga consulenze e pareri in materia di chimica pura e applicata; si occupa delle richieste dei clienti consigliandoli sull'utilizzo dei prodotti e combina le loro esigenze con le attività di sviluppo in laboratorio, produzione e marketing.
Tra le possibilità di impiego: enti di ricerca pubblici e privati, laboratori di analisi, controllo e certificazione qualità, enti e aziende pubbliche e private, in qualità di dipendente o consulente libero professionista, industrie e ambienti di lavoro che richiedono conoscenze di base nei settori della chimica.
Il conseguimento della Laurea permette l'accesso senza debiti formativi alla Laurea Magistrale in Chimica a Tor Vergata.
Condizione occupazionale (Indicatori di efficacia e livello di soddisfazione dei laureandi):
http://statistiche.almalaurea.it/universita/statistiche/trasparenza?CODICIONE=0580206202700001
Valutazione della didattica - Studenti
Anno accademico precedente
Riferimenti web e contatti
Sito Web Macroarea: http://www.scienze.uniroma2.it
Sito Web Corso: https://scienze.uniroma2.it/2022/10/17/chimica-applicata/
Coordinatore del Corso: prof. Mariano Venanzi
Segreteria didattica:
Anna Garofalo
email: anna.garofalo@uniroma2.it
Tel. +39 06 7259.4806
Trattandosi di un corso che prevede la residenzialità degli studenti nelle strutture universitarie, il corso ha un numero programmato di un massimo di 30 studenti per anno.
Per accedere al corso di laurea è necessario essere in possesso di un diploma di scuola secondaria superiore di durata quinquennale o di altro titolo di studio conseguito all'estero riconosciuto idoneo.
Questo corso di laurea nasce dalla collaborazione tra l'Università di Roma Tor Vergata, Confindustria Frosinone ed enti locali (Comune di Ceccano, Regione Lazio e Provincia di Frosinone).
Si tratta quindi di un corso in stretto collegamento con le realtà produttive del territorio (la provincia di Frosinone rappresenta con più di 150 aziende il secondo distretto industriale italiano per la chimica).
Per gli studenti fuori sede, regolarmente in corso, è previsto l'alloggio gratuito presso la sede del corso di laurea.
I primi due anni di studio sono dedicati alla formazione di base degli studenti nelle discipline chimiche fondamentali (Chimica Analitica, Chimica Fisica, Chimica Generale, Chimica Organica) e alle necessarie conoscenze fisico-matematiche.
Per ognuna di queste aree disciplinari sono previsti due corsi semestrali, integrati in didattica frontale, esercitazioni numeriche ed esercitazioni di laboratorio.
Il secondo semestre del terzo anno è dedicato ad uno stage obbligatorio presso una struttura di ricerca industriale, affine all'indirizzo curriculare prescelto. L'obiettivo formativo principale del Corso di Laurea riguarda la formazione di un laureato che possieda oltre alle necessarie conoscenze di base anche le abilità utili per l'inserimento in attività lavorative che richiedono familiarità col metodo scientifico, capacità di applicazione di metodi e di tecniche innovative e utilizzo di attrezzature complesse.
Le competenze acquisite permettono al Laureato di adeguarsi all'evoluzione della disciplina, di interagire con le professionalità culturalmente contigue e di continuare gli studi nei corsi di laurea magistrale.
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, associati agli aspetti utili per l'ingresso nel mondo del lavoro. L'offerta formativa è completata da corsi a scelta, in cui lo studente potrà avvicinarsi ad aspetti applicativi della chimica.
Sono previste attività didattiche in cui lo studente potrà acquisire le necessarie competenze linguistiche e abilità informatiche. I risultati di apprendimento verranno verificati attraverso prove in itinere finalizzate non solo alla formazione del giudizio finale, ma anche alla autovalutazione da parte dello studente.
Gli esami finali condotti in forma orale e scritta saranno occasione di ulteriore verifica del raggiungimento degli obiettivi formativi proposti. Il conseguimento dei crediti formativi è necessariamente legato al superamento delle prove di esame previste alla fine del corso.
Il Corso di Studio in Chimica Applicata intende fornire allo studente una solida conoscenza dei concetti fondamentali della Chimica e delle sue applicazioni tecnologiche ed industriali, con particolare riferimento alla sostenibilità ambientale ed energetica dei processi chimici.
L'obiettivo è quello duplice di permettere sia il passaggio alla Laurea Magistrale senza debiti formativi, sia la possibilità' di un rapido inserimento nel mondo del lavoro.
A questo scopo il corso di laurea prevede uno stage obbligatorio,da effettuarsi nel secondo semestre del terzo anno di corso, presso strutture lavorative esterne all'Università, per l'espletamento di un periodo di formazione.
Lo stage prevede una attività sperimentale legata alla produzione di beni derivati dalla filiera Chimica.
Caratteristica del corso di Laurea è quindi una fattiva collaborazione con le industrie del settore, con spin-off universitari, con laboratori di analisi di prevenzione ambientale e sanitaria.
Ai fini della formazione del chimico e del suo inserimento in ambito lavorativo,è cura del corso di laurea mantenere uno stretto rapporto con le associazioni industriali e con gli ordini professionali.
La prova finale consiste nella redazione di una relazione finale che illustra l'attività svolta durante lo stage curriculare e di una presentazione dei risultati ottenuti. La Commissione per la prova finale e' costituita da 5 componenti del consiglio di corso di laurea. Il voto di partenza è definito dalla media pesata dei voti degli esami; tale voto viene incrementato di 0.33 punti per ogni lode conseguita al superamento degli esami; a tale voto potrà essere aggiunto un incremento massimo di 10 punti (2 punti per ciascun commissario) sulla base di una valutazione della relazione scritta e della presentazione orale proposta per la prova finale; 1 punto aggiuntivo viene assegnato qualora lo studente si laurei in corso; la lode può venire assegnata (a giudizio della commissione secondo lo svolgimento della prova finale) nel caso in cui il voto di partenza (dopo la correzione per le lodi conseguite negli esami) sia uguale o superiore a 102. A causa dell'emergenza COVID19, le sessioni di laurea si svolgeranno nelle modalità (presenza/telematica) stabilite dalla specifica regolamentazione di ateneo.
Il corso è ad accesso libero.
Per l'ammissione al corso è previsto un test di accesso obbligatorio, al fine di valutare le conoscenze pregresse degli studenti, ed individuare eventuali debiti formativi. Per l'a.a.
2022-2023 a causa del permanere dell'emergenza COVID19 il test di ammissione sarà comunque effettuato on-line su piattaforma predisposta dall'ateneo.
L'accesso al test è gratuito.
L'ammissione sarà possibile per gli immatricolati fino al 31 dicembre 2022, mentre per il secondo e terzo anno l'iscrizione sarà resa possibile fino al 31 marzo 2023. Il test di accesso consiste in 15 quesiti di matematica di base e 5 di logica.
Il non superamento del test comporta il conferimento di obblighi formativi, ma non preclude l'immatricolazione al corso di laurea.
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.
Le caratteristiche dello spazio-tempo e descrizione qualitativa del movimento. Cinematica del punto materiale. Dinamica del punto materiale: principi della dinamica. Lavoro. Energia cinetica. Forze conservative. La conservazione dell'energia meccanica totale. Dinamica dei sistemi. Corpi rigidi: statica e dinamica del moto di rotazione e momento angolare. Urti tra punti materiali e corpi rigidi. Statica dei fluidi ideali. Elementi di fluidodinamica. Moto stazionario ed irrotazionale. Fluidi reali: viscosità e moto laminare. Caratteristiche del moto in regime turbolento. Tensione superficiale. Teoria cinetica dei gas (cenni). Nella parte finale del corso verranno affrontati-proposti argomenti a scelta concordati con gli studenti (es. termodinamica, onde elastiche, solidi e fluidi reali).
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.
Chimica delle superfici, energia superficiale, processi di adsorbimento, interfacce solido-gas, solido-liquido, liquido gas. Chimica dei colloidi, classificazione e preparazione di materiali colloidali, teoria dei colloidi, controllo della stabilita' dei colloidi. Emulsioni e metodi per la preparazione di emulsioni. Metodi per la caratterizzazione di dispersioni colloidali (dimensioni, forma, analisi chimica) Applicazioni dei colloidi nel settore alimentare, farmaceutico e in agricoltura.
Numeri reali, numeri complessi. Funzioni reali. Continuità. Derivate. Studi di funzioni. Integrali definiti e indefiniti. Teorema fondamentale del calcolo. Successioni. Calcolo combinatorio. Formula di Taylor. Equazioni differenziali (cenni). Risoluzione dei sistemi lineari, eliminazione di Gauss. Rango di una matrice e numero dei parametri liberi dello spazio delle soluzioni di un sistema lineare. Autovalori e autovettori, riduzione di una matrice simmetrica a una forma diagonale. Elementi di algebra: gruppi e gruppi commutativi; anelli, campi.
Chimica Inorganica di base degli elementi principali della tavola periodica.Reattivita' e composti. composti organometallici. Molecole semplici con i metodi VB ed MO. I complessi dei metalli di transizione. Campo cristallino ed orbitali molecolari. Catalisi omogenea: reazioni industriali importanti. Chimica bioinorganica: enzimi e reazioni in vivo.
Il corso si basa sullo svolgimento di esperienze di laboratorio che affrontano problemi di termodinamica e cinetica chimica con metodi chimico-fisici. Per ciascuna esperienza saranno svolte delle lezioni in aula per illustrare le basi teoriche del problema affrontato e della tecnica sperimentale adottata, le modalità di svolgimento e l’elaborazione dei risultati. I sistemi studiati saranno prevalentemente di tipo organico/biologico. Le tecniche utilizzate saranno: spettrofotometria UV-visibile; calorimetria a scansione differenziale; spettrofluorimetria; visualizzazione molecolare mediante software specifici. Si prevede anche lo svolgimento di un’esperienza di simulazione al calcolatore. Lo studente è tenuto a consegnare una relazione dettagliata su ciascuna esperienza svolta. La prova d’esame consiste nella discussione critica dei risultati ottenuti per una delle esperienze. La valutazione finale si basa sulla qualità delle relazioni di laboratorio e della prova orale.
Cenni di Biochimica riguardanti gli enzimi e loro applicazioni per analisi. Tecniche analitiche, richiamo di concetti base di spettrofotometria e cromatografia. Biosensori e loro applicazione in campo. Misure spettrofotometriche di sostanze di interesse clinico ed alimentare sfruttando reazioni enzimatiche e/o titolazioni analitiche. Misure cromatografiche di analiti di interesse clinico ed alimentare. Tecniche Immunoenzimatiche (ELISA) per la determinazione di composti di interesse clinico. Esperienze di laboratorio: -Determinazione dell’acido glutammico nel dado da cucina mediante metodo colorimetrico bienzimatico (via spettrofotometrica) -Determinazione dell’immunoglobuline nel sangue umano via ELISA spettrofotometrico . -Determinazione della Teofillina nel siero umano con il metodo dello standard interno via cromatografica. -Determinazione dei perossidi nell’olio (via spettrofotometrica) -Determinazione degli antociani totali espressi come malvidina-3-monoglucoside (via spettrofotometria) -Determinazione dell’acido benzoico in bevande a base di frutta con estrazione SPE (via cromatografia)
La struttura dell’atomo. L’atomo di Bohr : quantizzazione dei livelli energetici. Proprietà ondulatorie dell’elettrone. Livelli energetici permessi. I 4 numeri quantici. Orbitali atomici, interpretazione fisica e rappresentazioni grafiche. Atomi polielettronici. Livelli energetici degli orbitali atomici. Il principio dell’Aufbau. Relazione tra configurazioni elettroniche degli elementi e struttura della Tavola Periodica. Energia di ionizzazione. Affinità per l’elettrone. Regolarità delle proprietà chimico fisiche in gruppi e periodi della Tavola Periodica. Caratteristiche fondamentali degli elementi dei gruppi rappresentativi. Il legame ionico. Raggi ionici. Il legame covalente. Strutture di Lewis. Molecole biatomiche omonucleari degli elementi del I e II periodo: legami molecolari e caratteristiche chimiche. Molecole biatomiche eteronucleari. Polarità di legame . L’elettronegatività . Il legame negli idruri alcalini, acidi alogenidrici e alogenuri alcalini. . Molecole poliatomiche. Il metodo del legame di valenza. Ibridizzazione (sp, sp2, sp3) e risonanza. Elettroni spaiati e “Lone Pairs”: effetti sulla struttura e sulla reattività. Livelli energetici e geometrie molecolari: il legame chimico in alcune molecole di particolare importanza ( BeH2, BH3; BF3,CO2, CO3- 2, CH4, NH3, NO3 – , PO4 -3, H2O, SO3 -2 , ClO- , ClO2- , ClO3 - , CLO4 - ). Il legame dei metalli. Reticoli metallici e loro caratteristiche. I legami del tipo Van der Waals tra atomi e molecole .Il legame idrogeno. La struttura dell’acqua liquida e solida. Proprietà generali di fasi condensate dovute a legami di tipo ionico, covalente, metallico, molecolare. Definizione dello stato standard. Lo stato di equilibrio. Costante di equilibrio e le sue espressioni. Legge di azione di massa. Dipendenza dalla temperatura delle costanti di equilibrio. L’equilibrio nei cambiamenti di composizione chimica: le reazioni chimiche. Teoria acido-base di Arrhenius. Equilibri omogenei in soluzione acquosa. Forza di acidi e basi. Equilibrio di dissociazione dell‘ acqua. Definizione di pH. Reazioni di neutralizzazione. Idrolisi salina. . Soluzioni tampone Teoria acido-base di Broensted: coppie coniugate acido/base. Relazione tra forza acida e struttura. Caratteristiche dei più importanti acidi e basi inorganici. Equilibri eterogenei in soluzione acquosa. Composti poco solubili: equilibri di solubilità e relativa costante (Kps ). Numero di ossidazione: significato e regole di calcolo. Pile chimiche ed equazione di Nernst. Elettrodo di riferimento ad idrogeno e tabella di potenziali redox. Pile a concentrazione. Elettrodo a calomelano. Misura del pH mediante pila. Pile commerciali. Elettrolisi e legge di Faraday. Corrosione e protezione.
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.
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.
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.
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. Tecniche di laboratorio: cristallizzazione, distillazione, estrazione liquido-liquido e liquido-solido, sublimazione, cromatografia. Tecniche spettroscopiche: UV-Vis, NMR, MS.
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.
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. Chimica analitica applicata in ambito industriale, ambientale e agroalimentare.
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.
Conduttori elettronici a base di carbonio e polimeri. Conduttori ionici: Fenomeni di trasporto in soluzioni elettrolitiche e elettroliti polimerici. Legge di Kohlrausch e legge della migrazione indipendente degli ioni. Relazione tra mobilità, conduttività e coefficiente di diffusione (relazione di Einstein, relazione di Nernst-Plank). Interfaccia conduttore elettronico/conduttore ionico: l’elettrodo. Reazioni elettrochimiche; l’equilibrio elettrochimico, l’origine del potenziale elettrodico e l’equazione di Nernst. La velocità delle reazioni chimiche e la catalisi. Fattori che influenzano la velocità di una reazione. Legge cinetica, costante di velocità e ordine di reazione. La teoria dello stato di transizione, equazione di Arrhenius, meccanismi di reazione. Cenni di elettrocatalisi. Cinetica elettrochimica e sovratensioni agli elettrodi polarizzati. L’equazione di Butler-Volmer. Curve di polarizzazione di un dispositivo elettrochimico. Tecniche elettrochimiche di base: Metodo potenzio statico, Voltammetria a scansione lineare del potenziale, Voltammetria ciclica, Spettroscopia elettrochimica di impedenza. Classificazione dei dispositivi elettrochimici. Batterie e celle a combustibile per la sostenibilità energetica. Batterie primarie e accumulatori: requisiti e caratteristiche funzionali. Alcune batterie di uso comune: pila alcalino-manganese, accumulatore al piombo, accumulatori al litio. Batterie a flusso per l’accumulo di energia rinnovabili : dispositivi al vanadio. Celle a combustibile a elettrolita polimerico alimentate a idrogeno e metanolo diretto (PEMFC, DMFC). Sistemi bioelettrochimici: celle a combustibile enzimatiche, celle a combustibile microbiche e celle di elettrosintesi microbiche.
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.
Oscillatore Armonico. Autofunzioni e autovalori dell’energia (senza dim.). 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 (senza dim.). Rotatore rigido. Autovalori ed autofunzioni. Costante rotazionale. Degenerazione del livello rotazionale. Lo spettro elettromagnetico. Interazione radiazione - materia. Concetti generali della spettroscopia molecolare. Regole di selezione e intensità di una transizione; legge di Lambert-Beer. Forma delle bande spettrali. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Spettroscopia rotazionale in fase gassosa. Spettroscopia vibrazionale in fase gassosa e in soluzione. Modi normali di vibrazione. Uso di spettri vibrazionali per il riconoscimento di sostanze e di determinazione di parametri molecolari in molecole biatomiche e poliatomiche. Principio di Franck-Condon. Spettroscopia elettronica. Simboli di termine. Esperienze di laboratorio riguardanti acquisizione ed interpretazione di spettri roto-vibrazionali ed elettronici di molecole biatomiche e poliatomiche
