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
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. E' facoltà dello studente la redazione in inglese della relazione finale e sostenere la presentazione finale in inglese. Durante il lavoro di tirocinio e di redazione della relazione finale lo studente è assistito da un relatore aziendale e da un relatore accademico.
Il primo certifica l'effettivo svolgimento del tirocinio e ne approva le modalità di svolgimento, il secondo approva la relazione finale e autorizza lo studente a sostenere la prova finale. La Commissione per la prova finale è 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.
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 obblighi formativi. Per l'a.a.
2024-2025 il test di ammissione sarà 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 2024, mentre per il secondo e terzo anno l'iscrizione sarà resa possibile fino al 31 marzo 2025. 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. L'obbligo formativo, nel caso di non superamento del test di accesso, consiste nell'obbligo di sostenere con successo l'esame di Matematica 1 entro le sessioni di esame previste per l'a.a.
di immatricolazione.
Il non superamento dell'esame preclude la iscrizione al secondo anno.
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.
La Laurea 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.
La formazione di base è assicurata per mezzo di corsi di Matematica (15 CFU), di Fisica (18 CFU), delle discipline chimiche fondamentali (Chimica Analitica, Chimica Inorganica, Chimica Fisica, Chimica Organica).
La formazione interdisciplinare è assicurata dalla offerta di corsi di Biochimica, Chimica dei materiali, Chimica ambientale). Le competenze sperimentali di base sono fornite attraverso una serie di laboratori di Chimica Generale, Chimica Analitica, Chimica Organica e Chimica Fisica.
Ulteriori attività di laboratorio sono fornite a scelta dello studente.
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, con enti preposti alla ricerca applicata.
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. Il corso di laurea è ad accesso libero.
Le modalità di accesso sono regolate di anno in anno da un bando rettorale.
E'comunque obbligatorio un test di accesso, teso a evidenziare eventuali carenza formative.
Le modalità di superamento di tali debiti formativi è anch'esso stabilito anno per anno dal regolamento didattico del corso di studio (vedi anche Guida dello studente). Gli sbocchi professionali sono assicurati dai laboratori di analisi chimica, da figure professionali esecutive nell'industria e nei centri di produzione e servizi come disciplinato dall'Ordine dei Chimici e in accordo al disciplinare delle categorie professionali (indice ISTAT delle professioni). L'organizzazione di Stage e tirocini all'estero è curata dall'Ufficio Erasmus della Macroarea di Scienze M.F.N. E' possibile il rilascio del doppio titolo secondo le normative di legge vigenti ed in ottemperanza al regolamento didattico di ateneo. Il corso di Laurea in Chimica Applicata, seguendo le indicazioni del Core Chemistry messo a punto dal Coordinamento Nazionale dei Corsi di Laurea in Chimica, permette il prosieguo degli studi nei corsi di Laurea Magistrale di Classe Chimica senza debiti formativi.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
Classificazione dei materiali. Principali strutture cristalline metalliche. Strutture cristalline solidi ionici. Macromolecole polimeriche e vetri. Difetti delle strutture cristalline: punto, linea e superficie. Il movimento delle dislocazioni. Relazioni difetti proprietà. La conduzione metallica e cenni di teoria delle bande. Il modello di Drude. La conduzione dei semiconduttori intrinseci ed estrinseci. La giunzione p-n. La conduzione nei solidi ionici. La chimica dei difetti e conducibilità. La notazione di Kroger-Vink. Difetti intrinseci. Difetti sostituzionali. Formazione di vacanze di ossigeno. Diagramma di Brouwer. Conduttori di ioni ossigeno. Dipendenza della conducibilità ionica dalla temperatura, dal tipo di difetti e dall’atmosfera. Celle a combustibile ad ossidi solidi (SOFC): materiali, componenti e applicazioni.
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.
Biochimica redox dell’ossigeno, e gli enzimi coinvolti (ossidasi, ossigenasi, lipossigenasi, citocromo P450, NADPH ossidasi). Il ruolo delle specie reattive dell’ossigeno, antiossidanti naturali ed enzimi antiossidanti (superossido dismutasi, perossidasi, catalasi, reduttasi). Produzione e metabolismo dell’ossido nitrico. L’utilizzo di spettroscopie avanzate nella biologia, incluso la risonanza magnetica e metodi ottici per studi su cellule. Concetti emergenti della biochimica.
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
