CHIMICA
Corso di laurea
Piano di Studi
Primo anno
Abilità informatiche (3 cfu)
- Il corso è a cura del progetto SAI (http://sainews.humnet.unipi.it/presentazione/).
Agli studenti di Chimica è richiesto un modulo a scelta fra Gestione e Analisi dei Dati (GAD), Comunicazione Digitale (CD) o Editoria Digitale (ED).
- Il corso è a cura del progetto SAI (http://sainews.humnet.unipi.it/presentazione/).
Algebra Lineare (3 cfu)
- Il corso fornisce le nozioni di base dell’algebra lineare e gli strumenti fondamentali per affrontare problemi come la risoluzione di sistemi lineari e il calcolo di autovalori.
In particolare, gli argomenti trattati sono:
- Spazi vettoriali, indipendenza lineare e basi di vettori, sottospazi, prodotti scalari.
- Applicazioni lineari, matrici, operazioni su matrici, cambiamenti di base.
- Sistemi lineari, metodo di eliminazione di Gauss.
- Norme di vettore e di matrice.
- Autovalori e autovettori, matrici diagonalizzabili.
- Problemi lineari ai minimi quadrati.
- Il corso fornisce le nozioni di base dell’algebra lineare e gli strumenti fondamentali per affrontare problemi come la risoluzione di sistemi lineari e il calcolo di autovalori.
Istituzioni di Matematica I + Esercitazioni (9 cfu)
- Richiami sui principali elementi della matematica di base.
Primi strumenti di analisi matematica, intesi sia come tec-niche di calcolo che come esempi di ragionamento logico deduttivo.
Dopo aver introdotto il sistema dei numeri reali e il concet-to di funzione reale di una variabile reale, sono esposte le idee fondamentali del calcolo differenziale e di quello inte-grale (compresi alcuni risultati elementari sulle equazioni differenziali ordinarie). Al punto di vista "continuo" è af-fiancato quello "discreto" (con lo studio del concetto di successione e di serie numerica).
- Richiami sui principali elementi della matematica di base.
Chimica Generale ed Inorganica + Laboratorio (12 cfu)
- Il corso ha lo scopo di dare allo studente iscritto al corso di studio in Chimica i concetti fondamentali del calcolo stechiometrico, della struttura atomica / legame chimico, dell’equilibrio chimico e, più in generale, delle proprietà e della reattività degli elementi e dei composti. Particolare enfasi sarà data a tutti quegli argomenti che permetteranno di dedurre le proprietà di una sostanza sulla base della posizione che gli elementi costituenti occupano all’interno del Sistema Periodico. Ulteriore obiettivo formativo è far comprendere agli studenti come i principi fondamentali della chimica possono essere applicati sia dal punto di vista numerico che sperimentale. Nel corso si introdurranno inoltre gli studenti alle pratiche di base del laboratorio chimico, con particolare attenzione al mantenimento di una condotta corretta e sicura.
- Il corso ha lo scopo di dare allo studente iscritto al corso di studio in Chimica i concetti fondamentali del calcolo stechiometrico, della struttura atomica / legame chimico, dell’equilibrio chimico e, più in generale, delle proprietà e della reattività degli elementi e dei composti. Particolare enfasi sarà data a tutti quegli argomenti che permetteranno di dedurre le proprietà di una sostanza sulla base della posizione che gli elementi costituenti occupano all’interno del Sistema Periodico. Ulteriore obiettivo formativo è far comprendere agli studenti come i principi fondamentali della chimica possono essere applicati sia dal punto di vista numerico che sperimentale. Nel corso si introdurranno inoltre gli studenti alle pratiche di base del laboratorio chimico, con particolare attenzione al mantenimento di una condotta corretta e sicura.
Lingua inglese (3 cfu)
Fisica Generale I + Esercitazioni (6 cfu)
- Meccanica classica del punto e del corpo rigido. Sistemi di riferimento, equazioni del moto e loro soluzione, leggi di conservazione.
Scopo: Fornire, limitandosi alla meccanica Newtoniana, una conoscenza di base delle leggi del moto e delle leggi di conservazione e di come si usano per descrivere quantitativamente i fenomeni fisici.
- Meccanica classica del punto e del corpo rigido. Sistemi di riferimento, equazioni del moto e loro soluzione, leggi di conservazione.
Introduzione alla Chimica Organica (3 cfu)
- Struttura molecolare e Nomenclatura dei composti organici
Acquisizione delle conoscenze di base sulla struttura molecolare e sulle regole di nomenclatura delle principali classi di composti organici, con particolare riguardo agli aspetti conformazionali e stereochimici.
- Struttura molecolare e Nomenclatura dei composti organici
Fondamenti di Chimica Analitica + Laboratorio (6 cfu)
- Il corso fornirà conoscenze di base in Chimica Analitica, da impiegare per gli studi più avanzati previsti nei semestri successivi. In particolare riguarderà gli argomenti seguenti: introduzione alla chimica analitica e alle sue finalità, reazioni fondamentali impiegate in chimica analitica, equilibri chimici, tecniche volumetriche, titolazione acido-base, complessi metallici e titolazioni complessometriche, precipitazioni modulate da equilibri accoppiati e pH, introduzione alla tecniche di separazione chimica e analisi qualitativa di miscele di sali inorganici.
- Il corso fornirà conoscenze di base in Chimica Analitica, da impiegare per gli studi più avanzati previsti nei semestri successivi. In particolare riguarderà gli argomenti seguenti: introduzione alla chimica analitica e alle sue finalità, reazioni fondamentali impiegate in chimica analitica, equilibri chimici, tecniche volumetriche, titolazione acido-base, complessi metallici e titolazioni complessometriche, precipitazioni modulate da equilibri accoppiati e pH, introduzione alla tecniche di separazione chimica e analisi qualitativa di miscele di sali inorganici.
Chimica degli elementi (3 cfu)
- Lo studente dovrebbe acquisire una buona conoscenza dei comportamenti periodici degli elementi dei gruppi principali (esclusi gli elementi di transizione), della loro reattività e della loro preparazione sia tramite processi industriali che di laboratorio. Inoltre, lo studente dovrebbe acquisire la capacità di scrivere reazioni di sintesi di composti inorganici semplici.
- Lo studente dovrebbe acquisire una buona conoscenza dei comportamenti periodici degli elementi dei gruppi principali (esclusi gli elementi di transizione), della loro reattività e della loro preparazione sia tramite processi industriali che di laboratorio. Inoltre, lo studente dovrebbe acquisire la capacità di scrivere reazioni di sintesi di composti inorganici semplici.
6 cfu a scelta nel gruppo Attività consigliate per la scelta libera: gruppo 1
- Scelta studente 1° anno: ripartizione suggerita, non obbligatoria. Potranno essere presentati piani di studio che prevedono ripartizioni diverse dei CFU negli anni di corso.
Storia della chimica ed elementi di didattica (3 cfu)
- Il corso si propone di affrontare nel dettaglio i fondamenti epistemologici della Chimica e i suoi rapporti con le altre discipline, sia scientifiche che umanistiche. Verranno ripercorse le principali tappe della Chimica, dall’Alchimia delle origini alla Chimica come scienza moderna, fino alle sfide della Chimica dei nostri giorni, mettendo in evidenza alcuni aspetti fondanti del pensiero chimico, nonché aspetti etici legati alla figura del chimico.
Particolare enfasi sarà data agli approcci didattici di tipo storico-epistemologico, alle metodologie didattiche che utilizzano la storia della disciplina a vari livelli scolastici, in riferimento alle classi concorsuali, incluse metodologie didattiche utilizzate per la ricerca in didattica della chimica. Oltre alle lezioni frontali il corso prevede simulazioni di gruppo ed esercitazioni pratiche
- Il corso si propone di affrontare nel dettaglio i fondamenti epistemologici della Chimica e i suoi rapporti con le altre discipline, sia scientifiche che umanistiche. Verranno ripercorse le principali tappe della Chimica, dall’Alchimia delle origini alla Chimica come scienza moderna, fino alle sfide della Chimica dei nostri giorni, mettendo in evidenza alcuni aspetti fondanti del pensiero chimico, nonché aspetti etici legati alla figura del chimico.
Particolare enfasi sarà data agli approcci didattici di tipo storico-epistemologico, alle metodologie didattiche che utilizzano la storia della disciplina a vari livelli scolastici, in riferimento alle classi concorsuali, incluse metodologie didattiche utilizzate per la ricerca in didattica della chimica. Oltre alle lezioni frontali il corso prevede simulazioni di gruppo ed esercitazioni pratiche
Certificazione e controllo qualità (3 cfu)
- Il corso di ha lo scopo di portare lo studente alla comprensione degli aspetti economico-gestionali riguardanti la normazione e la certificazione dei sistemi di gestione e controllo qualità delle aziende, con specifica attenzione all’ambito chimico. Allo studente sono forniti gli strumenti per un capace inserimento in società di certificazione, per la gestione della qualità in ambito aziendale, permettendogli di identificare quelle che devono essere le capacità imprenditoriali, l’ottimizzazione dell’organizzazione, l’efficienza della gestione, l’idoneità delle strutture e la presenza di competenze adeguate all’interno delle realtà aziendali.
Nei contenuti il corso descrive il processo di normazione e gli organi competenti sia riguardo alle norme nazionali che a quelle europee e internazionali, con riferimento alle Direttive comunitarie. Nel dettaglio sono descritte le norme riferite alla Gestione del Sistema Qualità della famiglia delle ISO 9000, con indicazioni su ambiente, sicurezza e salute. Si fa riferimento al programma Responsible Care e REACH.
- Il corso di ha lo scopo di portare lo studente alla comprensione degli aspetti economico-gestionali riguardanti la normazione e la certificazione dei sistemi di gestione e controllo qualità delle aziende, con specifica attenzione all’ambito chimico. Allo studente sono forniti gli strumenti per un capace inserimento in società di certificazione, per la gestione della qualità in ambito aziendale, permettendogli di identificare quelle che devono essere le capacità imprenditoriali, l’ottimizzazione dell’organizzazione, l’efficienza della gestione, l’idoneità delle strutture e la presenza di competenze adeguate all’interno delle realtà aziendali.
Nei contenuti il corso descrive il processo di normazione e gli organi competenti sia riguardo alle norme nazionali che a quelle europee e internazionali, con riferimento alle Direttive comunitarie. Nel dettaglio sono descritte le norme riferite alla Gestione del Sistema Qualità della famiglia delle ISO 9000, con indicazioni su ambiente, sicurezza e salute. Si fa riferimento al programma Responsible Care e REACH.
Istituzioni di Matematica II + Esercitazioni (6 cfu)
- Vettori, matrici, autovalori. Funzioni di più variabili. Estremi liberi e vincolati. Integrali multipli, integrali curvilinei, campi di vettori. Cenni alla Teoria dello Spazio di Hilbert, alle Serie di Fourier e ai Metodi variazionali. Teoria lementare dei gruppi e applicazioni.
- Vettori, matrici, autovalori. Funzioni di più variabili. Estremi liberi e vincolati. Integrali multipli, integrali curvilinei, campi di vettori. Cenni alla Teoria dello Spazio di Hilbert, alle Serie di Fourier e ai Metodi variazionali. Teoria lementare dei gruppi e applicazioni.
Chimica Analitica I + Laboratorio (9 cfu)
- Corso teorico: lo scopo del corso è quello di fornire agli studenti gli strumenti necessari per impostare correttamente problemi di tipo analitico e risolverli appropriatamente. Il corso si occupa dell’analisi di sistemi chimici in soluzione con particolare riguardo ai sistemi ionici. In particolare verranno affrontati i seguenti argomenti:
Reazioni di trasferimento protonico.
Reazioni di complessazione. Reazioni di precipitazione. Reazioni di trasferimento elettronico. Analisi qualitativa di sistemi inorganici.
Metodi ottici di analisi. Valutazione degli errori.
Laboratorio: lo scopo del corso di laboratorio è quello di fornire agli studenti gli strumenti necessari per impostare sperimentalmente e risolvere un problema analitico semplice.
Verranno affrontati i seguenti argomenti: La sicurezza in Laboratorio.
Analisi qualitativa di cationi e anioni. Stadi di una analisi quantitativa.
Analisi Volumetrica. Resine scambiatrici di ioni. Potenziometria. Metodi ottici di analisi.
- Corso teorico: lo scopo del corso è quello di fornire agli studenti gli strumenti necessari per impostare correttamente problemi di tipo analitico e risolverli appropriatamente. Il corso si occupa dell’analisi di sistemi chimici in soluzione con particolare riguardo ai sistemi ionici. In particolare verranno affrontati i seguenti argomenti:
Fisica Generale II + Esercitazioni (6 cfu)
- Fondamenti di elettromagnetismo con particolare attenzione alle metodologie fisiche di interesse per le applicazioni nel campo della Chimica. Elettrostatica: campo elettrico; potenziale elettrico; legge di Gauss; densità di energia elettrostatica; momento di dipolo, polarizzazione e dielettrici. Operatori vettoriali. Corrente elettrica, conduttori e circuiti elettrici. Magnetismo: forza di Lorentz; momento magnetico; induzione magnetica; circuiti magnetici. Equazioni di Maxwell. Onde elettromagnetiche; generazione, propagazione e rivelazione; vettore di Poynting. Fondamenti di ottica: ottica geometrica; interferenza e diffrazione. Ottica fisica.
- Fondamenti di elettromagnetismo con particolare attenzione alle metodologie fisiche di interesse per le applicazioni nel campo della Chimica. Elettrostatica: campo elettrico; potenziale elettrico; legge di Gauss; densità di energia elettrostatica; momento di dipolo, polarizzazione e dielettrici. Operatori vettoriali. Corrente elettrica, conduttori e circuiti elettrici. Magnetismo: forza di Lorentz; momento magnetico; induzione magnetica; circuiti magnetici. Equazioni di Maxwell. Onde elettromagnetiche; generazione, propagazione e rivelazione; vettore di Poynting. Fondamenti di ottica: ottica geometrica; interferenza e diffrazione. Ottica fisica.
Chimica Fisica I + Laboratorio (12 cfu)
- Il corso si propone di fornire agli studenti conoscenze sui principali argomenti della termodinamica chimica. In particolare: le proprietà dei gas; i concetti di temperatura, energia, calore e lavoro e la loro applicazione allo studio delle trasformazioni fisiche e delle reazioni chimiche; la calorimetria e la termochimica; la spontaneità dei cambiamenti chimici e fisici, gli equilibri di fase per i sistemi ad uno e più componenti e le proprietà di soluzioni e miscele; il significato delle funzioni entropia e energia libera e il concetto di potenziale chimico come driving force delle transizioni di fase e della reazione chimica; la cinetica chimica e la sua applicazione allo studio della velocità e del meccanismo di reazione. Si propone inoltre di fornire conoscenze e competenze sui metodi di misura delle principali grandezze chimico fisiche e sull'uso della strumentazione necessaria
- Il corso si propone di fornire agli studenti conoscenze sui principali argomenti della termodinamica chimica. In particolare: le proprietà dei gas; i concetti di temperatura, energia, calore e lavoro e la loro applicazione allo studio delle trasformazioni fisiche e delle reazioni chimiche; la calorimetria e la termochimica; la spontaneità dei cambiamenti chimici e fisici, gli equilibri di fase per i sistemi ad uno e più componenti e le proprietà di soluzioni e miscele; il significato delle funzioni entropia e energia libera e il concetto di potenziale chimico come driving force delle transizioni di fase e della reazione chimica; la cinetica chimica e la sua applicazione allo studio della velocità e del meccanismo di reazione. Si propone inoltre di fornire conoscenze e competenze sui metodi di misura delle principali grandezze chimico fisiche e sull'uso della strumentazione necessaria
Chimica Inorganica I (6 cfu)
- Lo studente che abbia completato il corso con successo acquisirà una solida conoscenza dei fondamenti della Chimica Inorganica. Il corso approfondirà alcuni concetti trattati nel precedente corso di Chimica Generale e Inorganica e inoltre fornirà nozioni approfondite relative agli andamenti periodici, alla struttura e alle proprietà dei solidi, e alla chimica degli elementi dei blocchi d e f e dei relativi composti.
- Lo studente che abbia completato il corso con successo acquisirà una solida conoscenza dei fondamenti della Chimica Inorganica. Il corso approfondirà alcuni concetti trattati nel precedente corso di Chimica Generale e Inorganica e inoltre fornirà nozioni approfondite relative agli andamenti periodici, alla struttura e alle proprietà dei solidi, e alla chimica degli elementi dei blocchi d e f e dei relativi composti.
Chimica Industriale (6 cfu)
- Il corso comprende tre sezioni principali.
1) Aspetti generali di chimica industriale: la struttura della filiera chimica e petrolchimica, dalle materie prime alla chimica fine e secondaria. Rappresentazione schematica di un processo chimico industriale; operazioni unitarie e reattori chimici. La raffineria: processi principali e prodotti chimici di base. Criteri per la progettazione e conduzione di un processo chimico industriale: fattori chimici (conversione, resa e selettività) di sicurezza ed efficienza (produzione di scarti e riciclo, consumo energetico ed altri fattori di costo).
2) Chimica macromolecolare e processi industriali di polimerizzazione. Meccanismo e cinetica dei principali processi di polimerizzazione, con esempi di alcuni importanti processi industriali, sia in fase omogenea che eterogenea. Cenni di chimica colloidale e della sua importanza in molti processi industriali e nelle formulazioni. Tecniche di caratterizzazione strutturale e cenni alle proprietà termiche, meccaniche e reologiche dei materiali e polimerici e dei polimeri in soluzione, con le conseguenti implicazioni tecnologiche.
3) Cenni introduttivi alla chimica sostenibile ed ai criteri per una maggiore sostenibilità dell’industria chimica. Criticità principali di una produzione chimica in termini di sicurezza per la salute, l’ambiente e la conservazione delle risorse. La bioraffineria come evoluzione della filiera chimica tradizionale, dalle risorse di materia prima fossili alle biomasse come risorse rinnovabili.
- Il corso comprende tre sezioni principali.
Chimica Organica I con esercitazioni in aula + Laboratorio (9 cfu)
- Studio della struttura e reattività dei principali gruppi funzionali organici. Tecniche sperimentali della chimica organica sintetica. Purificazione dei composti organici. Analisi qualitativa organica.
Acquisizione delle conoscenze sulla relazione tra struttura e proprietà chimiche dei principali gruppi funzionali organici necessarie per poter accedere a procedure di interconversione tra classi di composti e per progettare la sintesi di semplici molecole bersaglio.
Acquisizione, inoltre, delle necessarie conoscenze teoriche e delle capacità sperimentali di base per effettuare la preparazione, la purificazione ed il riconoscimento dei gruppi funzionali di composti organici.
Laboratorio: Sicurezza nel laboratorio di chimica organica.
Tecniche sperimentali della chimica organica sintetica: impiego vetreria, agitazione, riscaldamento, raffreddamento di miscele di reazione.
Purificazione dei composti organici: estrazione con solventi ed anidrificazione, ricristallizzazione, distillazione, cromatografia.
Analisi qualitativa organica: determinazioni delle classi di solubilità, analisi elementare, identificazione dei gruppi funzionali delle principali classi di composti organici mediante saggi generali e specifici. Preparazione di derivati cristallini.
- Studio della struttura e reattività dei principali gruppi funzionali organici. Tecniche sperimentali della chimica organica sintetica. Purificazione dei composti organici. Analisi qualitativa organica.
6 cfu a scelta nel gruppo Attività consigliate per la scelta libera: gruppo 2
- Scelta studente 2° anno: ripartizione suggerita, non obbligatoria. Potranno essere presentati piani di studio che prevedono ripartizioni diverse dei CFU negli anni di corso.
Chimica degli elementi di transizione (3 cfu)
- Il corso fornisce una descrizione delle principali classi di composti inorganici formati dagli elementi di transizione d: acquo/idrosso/ossocomplessi, ossidi e idrossidi, cloruri e altri alogenuri, clorocomplessi, cianuri e cianocomplessi, amminocomplessi, solfuri, solfati, nitrati. Per ciascuna tipologia sono presentati aspetti preparativi, strutturali (natura del legame) e di reattività, relazionati alle caratteristiche del legante/ione e del centro metallico considerato (elettronegatività, dimensioni atomiche, stato di ossidazione). Infine, sono fornite nozioni di base su argomenti di interesse industriale, quali corrosione e metallurgia, focalizzando l’attenzione sugli aspetti chimici fondamentali e sulla reattività precedentemente esposta.
- Il corso fornisce una descrizione delle principali classi di composti inorganici formati dagli elementi di transizione d: acquo/idrosso/ossocomplessi, ossidi e idrossidi, cloruri e altri alogenuri, clorocomplessi, cianuri e cianocomplessi, amminocomplessi, solfuri, solfati, nitrati. Per ciascuna tipologia sono presentati aspetti preparativi, strutturali (natura del legame) e di reattività, relazionati alle caratteristiche del legante/ione e del centro metallico considerato (elettronegatività, dimensioni atomiche, stato di ossidazione). Infine, sono fornite nozioni di base su argomenti di interesse industriale, quali corrosione e metallurgia, focalizzando l’attenzione sugli aspetti chimici fondamentali e sulla reattività precedentemente esposta.
Chimica dell'Atmosfera (3 cfu)
- Introduzione ai concetti base della chimica e fisica dell'ambiente. Introduzione ai principali fenomeni che regolano i cicli geochimici, il clima e la chimica dell'atmosfera, comprese le modificazioni di origine antropica. Capacità di risolvere semplici problemi numerici.
- Introduzione ai concetti base della chimica e fisica dell'ambiente. Introduzione ai principali fenomeni che regolano i cicli geochimici, il clima e la chimica dell'atmosfera, comprese le modificazioni di origine antropica. Capacità di risolvere semplici problemi numerici.
Fondamenti e metodologie didattiche per l'insegnamento della Chimica (3 cfu)
- A partire da alcuni cenni alle teorie dell’apprendimento e dell’insegnamento delle scienze, il corso intende fornire agli studenti i principali strumenti, metodologie e tecnologie didattiche per insegnare la Chimica a vari livelli scolastici, dalla scuola primaria alla scuola secondaria di II grado, in riferimento alle classi concorsuali, incluse le metodologie didattiche utilizzate per la ricerca in didattica della chimica. Particolare enfasi verrà data all’importanza del “linguaggio” nell’insegnamento della Chimica non solo in ambiti formali (scuole, università, …), ma anche in ambiti informali (musei, centri culturali, …) e sulle strategie di progettazione e di verifica dei percorsi didattici.
Durante il corso gli studenti avranno la possibilità di progettare un ‘percorso didattico’ per uno specifico target e approfondiranno un nodo concettuale della Chimica, tra quelli proposti dal docente.
- A partire da alcuni cenni alle teorie dell’apprendimento e dell’insegnamento delle scienze, il corso intende fornire agli studenti i principali strumenti, metodologie e tecnologie didattiche per insegnare la Chimica a vari livelli scolastici, dalla scuola primaria alla scuola secondaria di II grado, in riferimento alle classi concorsuali, incluse le metodologie didattiche utilizzate per la ricerca in didattica della chimica. Particolare enfasi verrà data all’importanza del “linguaggio” nell’insegnamento della Chimica non solo in ambiti formali (scuole, università, …), ma anche in ambiti informali (musei, centri culturali, …) e sulle strategie di progettazione e di verifica dei percorsi didattici.
Durante il corso gli studenti avranno la possibilità di progettare un ‘percorso didattico’ per uno specifico target e approfondiranno un nodo concettuale della Chimica, tra quelli proposti dal docente.
Chimica dei Composti di Coordinazione I (3 cfu)
- Gli studenti acquisiranno esperienza sui vari numeri di coordinazione e le geometrie ad essi associate. Prenderanno dimestichezza con elementi e operazioni di simmetria ed impareranno ad individuare la simmetria molecolare. Saranno trattati vari tipi di isomeria. Si applicheranno le varie teorie (VB, CFT, MO) al settore della chimica di coordinazione. Si analizzerà la separazione degli orbitali d in campi di varia simmetria. Saranno analizzati gli spettri di assorbimento nel visibile ed il comportamento magnetico dei complessi ed alcuni andamenti interessanti (lungo le serie e lungo i gruppi di transizione) collegabili alla configurazione elettronica dello ione centrale.
- Gli studenti acquisiranno esperienza sui vari numeri di coordinazione e le geometrie ad essi associate. Prenderanno dimestichezza con elementi e operazioni di simmetria ed impareranno ad individuare la simmetria molecolare. Saranno trattati vari tipi di isomeria. Si applicheranno le varie teorie (VB, CFT, MO) al settore della chimica di coordinazione. Si analizzerà la separazione degli orbitali d in campi di varia simmetria. Saranno analizzati gli spettri di assorbimento nel visibile ed il comportamento magnetico dei complessi ed alcuni andamenti interessanti (lungo le serie e lungo i gruppi di transizione) collegabili alla configurazione elettronica dello ione centrale.
Biochimica (6 cfu)
- Il corso ha lo scopo di fornire agli studenti le nozioni di base chimiche e fisico-chimiche che governano le funzioni biologiche, dai processi di trascrizione e traduzione dell’informazione genica al metabolismo cellulare.
Nel corso vengono descritte le caratteristiche distintive di cellule procariotiche ed eucariotiche fornendo elementi di base dei processi di duplicazione e trascrizione del DNA nonché del processo di biosintesi delle proteine; vengono inoltre affrontati argomenti relativi allo studio della struttura e della funzione delle proteine prendendo a modello molecole come l’emoglobina, la mioglobina
e gli enzimi in generale. Come esempio di integrazione metabolica, vengono presi in considerazione il catabolismo e l’anabolismo degli zuccheri, e la loro regolazione, in relazione al fabbisogno energetico cellulare.
- Il corso ha lo scopo di fornire agli studenti le nozioni di base chimiche e fisico-chimiche che governano le funzioni biologiche, dai processi di trascrizione e traduzione dell’informazione genica al metabolismo cellulare.
Chimica Organica II + Laboratorio (12 cfu)
- Approfondimento ed ampliamento delle conoscenze (rispetto a quelle fornite dal Corso di Chimica Organica I + Laboratorio di Chimica Organica I) sulle principali classi di composti organici e sui principi che ne determinano il comportamento, al fine di fornire un panorama il più possibile completo delle caratteristiche e delle proprietà di tali composti.
Il corso si prefigge inoltre lo scopo di trasferire allo studente le conoscenze di base necessarie per realizzare in modo autonomo la caratterizzazione strutturale di un composto tramite spettroscopia NMR, con cenni alle spettroscopie UV e IR.
- Approfondimento ed ampliamento delle conoscenze (rispetto a quelle fornite dal Corso di Chimica Organica I + Laboratorio di Chimica Organica I) sulle principali classi di composti organici e sui principi che ne determinano il comportamento, al fine di fornire un panorama il più possibile completo delle caratteristiche e delle proprietà di tali composti.
Chimica Analitica II + Laboratorio (9 cfu)
- Fornire le basi teoriche e le metodologie strumentali delle tecniche cromatografiche e spettrometriche per la caratterizzazione di composti in matrici anche complesse. Fornire le conoscenze per il controllo della qualità dei dati analitici. Eseguire analisi chimiche qualitative e quantitative mediante le tecniche cromatografiche e spettrometriche per la determinazione di analiti organici ed inorganici in matrici a diversa complessità; usare gli strumenti statistici per il trattamento degli errori sperimentali.
Contenuti del corso.
Il concetto di procedura analitica. Limite di rivelabilità di una procedura analitica. I materiali di riferimento certificati e il loro impiego per la validazione delle procedure analitiche. Esercizi di intercalibrazione. Carte di controllo. Controllo ed assicurazione di qualità dei dati analitici.
Il campionamento ed il trattamento del campione. Metodi basati sulla digestione della matrice, metodi basati sull’estrazione dell’analita dalla matrice: estrazione liquido/liquido (discontinua e continua), estrazione liquido/solido (soxhlet,SPE, SPME), estrazione con fluido supercritico, estrazione purge and trap.
Tecniche Cromatografiche: generalità sulle tecniche separative e loro classificazione. Teoria dei piatti teorici. Teoria delle velocità. Le equazioni della cromatografia. Programmata di temperatura in GC. Gradiente di eluizione in HPLC. Sistemi di iniezione e di rivelazione per GC e per HPLC. Impiego della spettrometria di massa come rivelatore in HPLC e GC. Cenni sulla cromatografia in fase supercritica.
Tecniche spettrofotometriche: Spettrometria di emissione, fluorescenza e assorbimento atomico. Sorgenti di radiazione. Sorgenti di atomi: fiamma, ICP, fornetto di grafite. ICP-MS. Metodi per la correzione degli assorbimenti non specifici: correzione con lampada a deuterio, correzione Smith-Hjeftie, correzione Zeeman. Fattori che limitano il range dinamico lineare in spettrometria di assorbimento atomico. Effetto matrice e modificatori di matrice.
La sicurezza in laboratorio. Trattamento statistico dei dati sperimentali. Distribuzione delle medie. Limiti di confidenza. Test di significatività. Outliers.
Applicazioni dei metodi cromatografici e spettrometrici per la determinazione di composti ed elementi in tracce in campioni acquosi provenienti da varie matrici.
Verifica del range dinamico lineare e calcolo del limite di rivelabilità.
Esercitazioni di laboratorio con tecniche cromatografiche: cromatografia su strato sottile (TLC), gas cromatografia (GC), cromatografia liquida ad alta pressione (HPLC).
Esercitazioni di laboratorio con spettroscopia di assorbimento atomico (AAS). Verifica del range dinamico lineare e calcolo del limite di rivelabilità. Esecuzione di analisi riguardanti la determinazione di elementi in campioni di varia natura.
Esercitazioni nel laboratorio informatico; trattamento dati in cromatografia GC/MS.
- Fornire le basi teoriche e le metodologie strumentali delle tecniche cromatografiche e spettrometriche per la caratterizzazione di composti in matrici anche complesse. Fornire le conoscenze per il controllo della qualità dei dati analitici. Eseguire analisi chimiche qualitative e quantitative mediante le tecniche cromatografiche e spettrometriche per la determinazione di analiti organici ed inorganici in matrici a diversa complessità; usare gli strumenti statistici per il trattamento degli errori sperimentali.
Chimica Fisica II + Laboratorio (15 cfu)
- Lo studente che completa il corso con successo sarà in grado di dimostrare una conoscenza di base dei principi che governano (i) la meccanica quantistica e la sua applicazione alla descrizione della struttura elettronica di atomi e molecole e (ii) assorbimento ed emissione di radiazioni elettromagnetiche da parte di sistemi atomici e molecolari. Sarà inoltre in grado di collegare le conoscenze quantistiche del mondo microscopico con le leggi termodinamiche che governano il mondo macroscopico. Infine avrà la capacità di registrare e analizzare gli spettri IR, UV-Vis, Fluorescenza e NMR.
- Lo studente che completa il corso con successo sarà in grado di dimostrare una conoscenza di base dei principi che governano (i) la meccanica quantistica e la sua applicazione alla descrizione della struttura elettronica di atomi e molecole e (ii) assorbimento ed emissione di radiazioni elettromagnetiche da parte di sistemi atomici e molecolari. Sarà inoltre in grado di collegare le conoscenze quantistiche del mondo microscopico con le leggi termodinamiche che governano il mondo macroscopico. Infine avrà la capacità di registrare e analizzare gli spettri IR, UV-Vis, Fluorescenza e NMR.
Chimica Inorganica complementi + Laboratorio (6 cfu)
- Gli studenti acquisiranno conoscenze relative agli elementi di transizione d e di transizione interna (in particolare 4f). Sarà discussa la chimica dei composti di coordinazione e le teorie utilizzate in questo settore (VB, CFT, MO). Si metteranno a confronto cationi con configurazione elettronica a gas nobile con cationi a configurazione elettronica dn e fn.
Nella parte dedicata al laboratorio saranno sintetizzati alcuni composti di coordinazione e si effettuerà la loro caratterizzazione con tecniche spettroscopiche (IR, NMR, UV-Vis).
- Gli studenti acquisiranno conoscenze relative agli elementi di transizione d e di transizione interna (in particolare 4f). Sarà discussa la chimica dei composti di coordinazione e le teorie utilizzate in questo settore (VB, CFT, MO). Si metteranno a confronto cationi con configurazione elettronica a gas nobile con cationi a configurazione elettronica dn e fn.
Tesi e prova finale (15 cfu)
- Per il conseguimento del titolo è prevista un’attività individuale di ricerca su un argomento chimico di notevole interesse, non necessariamente originale, che sarà svolta sotto la guida di un docente. L’esame di laurea consisterà nella presentazione di un elaborato scritto (tesi), nel quale sono riportati i risultati della ricerca svolta, discusso davanti ad una commissione nominata dalle strutture didattiche.
Il voto di laurea è espresso in centodecimi con eventuale lode e esprime una valutazione del curriculum dello studente e della preparazione e maturità scientifica da lui raggiunta al termine del corso di studi.
- Per il conseguimento del titolo è prevista un’attività individuale di ricerca su un argomento chimico di notevole interesse, non necessariamente originale, che sarà svolta sotto la guida di un docente. L’esame di laurea consisterà nella presentazione di un elaborato scritto (tesi), nel quale sono riportati i risultati della ricerca svolta, discusso davanti ad una commissione nominata dalle strutture didattiche.
3 cfu a scelta nel gruppo Attività consigliate per la scelta libera: gruppo 3
- Scelta studente 3° anno: ripartizione suggerita, non obbligatoria. Potranno essere presentati piani di studio che prevedono ripartizioni diverse dei CFU negli anni di corso.
Chimica delle Biomolecole (3 cfu)
- Il corso di Chimica delle Biomolecole darà allo studente le conoscenze per affrontare problematiche legate alle proprietà e sintesi di peptidi, acidi nucleici, lipidi e dei corrispettivi mimetici. Metodi di bioconiugazione e loro applicazione in sistemi biologici. Cenni di Chimica Prebiotica.
- Il corso di Chimica delle Biomolecole darà allo studente le conoscenze per affrontare problematiche legate alle proprietà e sintesi di peptidi, acidi nucleici, lipidi e dei corrispettivi mimetici. Metodi di bioconiugazione e loro applicazione in sistemi biologici. Cenni di Chimica Prebiotica.
Chimica Bioinorganica (3 cfu)
- Acquisire conoscenze di base riguardo l’incorporazione e il ruolo degli elementi metallici nei sistemi biologici, e le problematiche collegate alla diffusione nell’ambiente di composti metallici. Programma in breve: chimica di elementi metallici selezionati nei sistemi biologici (Na, K, Fe, Cu, Co, Mo, Zn e Mn). Tossicità dei metalli pesanti e potabilizzazione delle acque. Possibile azione farmacologica di complessi di metalli di transizione.
- Acquisire conoscenze di base riguardo l’incorporazione e il ruolo degli elementi metallici nei sistemi biologici, e le problematiche collegate alla diffusione nell’ambiente di composti metallici. Programma in breve: chimica di elementi metallici selezionati nei sistemi biologici (Na, K, Fe, Cu, Co, Mo, Zn e Mn). Tossicità dei metalli pesanti e potabilizzazione delle acque. Possibile azione farmacologica di complessi di metalli di transizione.
Ricerca Bibliografica in Chimica Organica (3 cfu)
- Il corso si propone di esaminare criticamente i diversi aspetti della sintesi organica moderna, prendendo spunto dagli argomenti oggetto dei corsi di Chimica Organica 1 e 2, con l’obiettivo di fornire agli studenti i mezzi per poter esaminare e comprendere anche i più complessi protocolli sintetici.
Argomenti affrontati: formazione del legame chimico; principali tipi di reazioni (addizioni, eliminazioni, pericicliche, di ossido-riduzione); richiami sulle reazioni acido-base, e sulla nozione hard-soft; l’analisi retrosintetica (con esempi); le reazioni di formazione di legami C-C mediate da metalli di transizione; l’analisi retrosintetica per molecole chirali: i chironi; la sintesi organica industriale.
- Il corso si propone di esaminare criticamente i diversi aspetti della sintesi organica moderna, prendendo spunto dagli argomenti oggetto dei corsi di Chimica Organica 1 e 2, con l’obiettivo di fornire agli studenti i mezzi per poter esaminare e comprendere anche i più complessi protocolli sintetici.
Argomenti affrontati: formazione del legame chimico; principali tipi di reazioni (addizioni, eliminazioni, pericicliche, di ossido-riduzione); richiami sulle reazioni acido-base, e sulla nozione hard-soft; l’analisi retrosintetica (con esempi); le reazioni di formazione di legami C-C mediate da metalli di transizione; l’analisi retrosintetica per molecole chirali: i chironi; la sintesi organica industriale.
Complementi di matematica per chimici (3 cfu)
- Strumenti matematici per la meccanica quantistica molecolare, la spettroscopia, la cinetica chimica, la termodinamica ed i fenomeni di trasporto.
- Strumenti matematici per la meccanica quantistica molecolare, la spettroscopia, la cinetica chimica, la termodinamica ed i fenomeni di trasporto.
Spettrometria di Massa in Chimica Organica e Bioorganica (3 cfu)
- Introduzione alla spettrometria di massa con descrizione delle diverse tecniche strumentali. Illustrazione delle possibilità applicative nel settore della chimica organica e bioorganica, sia a livello di tecnica di identificazione e caratterizzazione strutturale, sia come tecnica per analisi quantitative ultra-sensibili ad elevata selettività.
- Introduzione alla spettrometria di massa con descrizione delle diverse tecniche strumentali. Illustrazione delle possibilità applicative nel settore della chimica organica e bioorganica, sia a livello di tecnica di identificazione e caratterizzazione strutturale, sia come tecnica per analisi quantitative ultra-sensibili ad elevata selettività.
Fotochimica: aspetti fenomenologici (3 cfu)
- Introduzione alla fotochimica. Concetti base sulle reazioni fotochimiche, i processi fotofisici, la dinamica degli stati eccitati, la principali tecniche. Alcuni esempi di fotochimica organica. Finalizzato ad integrare la fotochimica nella cultura generale e nel ventaglio di opzioni di un chimico.
- Introduzione alla fotochimica. Concetti base sulle reazioni fotochimiche, i processi fotofisici, la dinamica degli stati eccitati, la principali tecniche. Alcuni esempi di fotochimica organica. Finalizzato ad integrare la fotochimica nella cultura generale e nel ventaglio di opzioni di un chimico.
Chimica dei beni culturali B (3 cfu)
- Introdurre lo studente alle problematiche chimiche nel settore dei beni culturali. Rendere edotto lo studente su i metodi e le strumentazioni più idonee al fine di:
- caratterizzare i materiali originali costitutivi di un’opera d’arte;
- studiare il degrado dei materiali in funzione dell’invecchiamento
naturale e dell’inquinamento ambientale.
Il concetto di Bene Culturale. Definizione del manufatto storicoartistico.
Degrado, restauro e conservazione.
La caratterizzazione chimica per la definizione delle procedure di restauro. Le tecniche non distruttive e le tecniche distruttive: principi fondamentali e applicazioni. Le tecniche spettroscopiche di
superficie per le indagini della composizione inorganica.
L’impatto ambientale sulle opere d’arte: croste nere e pellicole ad ossalato. Origini, cause e determinazione.
Il campionamento di un’opera d’arte: rappresentatività di un campione.
I materiali pittorici. I materiali organici in oggetti archeologici. I materiali usati per il restauro.
- Introdurre lo studente alle problematiche chimiche nel settore dei beni culturali. Rendere edotto lo studente su i metodi e le strumentazioni più idonee al fine di:
- caratterizzare i materiali originali costitutivi di un’opera d’arte;
- studiare il degrado dei materiali in funzione dell’invecchiamento
naturale e dell’inquinamento ambientale.
Il concetto di Bene Culturale. Definizione del manufatto storicoartistico.
Degrado, restauro e conservazione.
La caratterizzazione chimica per la definizione delle procedure di restauro. Le tecniche non distruttive e le tecniche distruttive: principi fondamentali e applicazioni. Le tecniche spettroscopiche di
superficie per le indagini della composizione inorganica.
L’impatto ambientale sulle opere d’arte: croste nere e pellicole ad ossalato. Origini, cause e determinazione.
Il campionamento di un’opera d’arte: rappresentatività di un campione.
I materiali pittorici. I materiali organici in oggetti archeologici. I materiali usati per il restauro.
Chimica dei Composti Organometallici (3 cfu)
- Struttura e reattività di composti organici degli elementi del gruppo principale del sistema periodico.
Scopo di questo Corso è fornire agli studenti le prime conoscenze sulla relazione tra natura del legame carbonio-metallo e reattività chimica necessarie per impiegare composti organometallici degli elementi del gruppo principale in sintesi organica.
- Struttura e reattività di composti organici degli elementi del gruppo principale del sistema periodico.
Scopo di questo Corso è fornire agli studenti le prime conoscenze sulla relazione tra natura del legame carbonio-metallo e reattività chimica necessarie per impiegare composti organometallici degli elementi del gruppo principale in sintesi organica.
Monitoraggio ambientale (3 cfu)
- Fornire competenze tecnico-professionali nelle moderne tecnologie di monitoraggio ambientale per la gestione del territorio: tecniche di campionamento e rilevamento e la mitigazione dei rischi ambientali relativamente all’atmosfera, alle acque superficiali, al suolo e agli alimenti. In tutti questi settori verranno fornite conoscenze avanzate che consentano di definire correttamente il problema, individuare i parametri da monitorare, progettare la rete di monitoraggio ed impostare eventuali studi per la conoscenza del reale stato ambientale ai fini conservativi, di riabilitazione e di intervento migliorativo.
In questo contesto si vuole arrivare a conoscere, nella specificità di ogni comparto ambientale, i punti critici e le principali metodologie per un corretto svolgimento delle attività di campionamento (puntuale o in continuo), stoccaggio e trattamento del campioni, citando le principali tecniche analitiche per la determinazione dei contaminanti prioritari.
Il programma formativo è ispirato al criterio di fornire una preparazione di base ed una formazione metodologica adeguate ad affrontare il continuo processo di innovazione in campo scientifico e tecnico.
- Fornire competenze tecnico-professionali nelle moderne tecnologie di monitoraggio ambientale per la gestione del territorio: tecniche di campionamento e rilevamento e la mitigazione dei rischi ambientali relativamente all’atmosfera, alle acque superficiali, al suolo e agli alimenti. In tutti questi settori verranno fornite conoscenze avanzate che consentano di definire correttamente il problema, individuare i parametri da monitorare, progettare la rete di monitoraggio ed impostare eventuali studi per la conoscenza del reale stato ambientale ai fini conservativi, di riabilitazione e di intervento migliorativo.
In questo contesto si vuole arrivare a conoscere, nella specificità di ogni comparto ambientale, i punti critici e le principali metodologie per un corretto svolgimento delle attività di campionamento (puntuale o in continuo), stoccaggio e trattamento del campioni, citando le principali tecniche analitiche per la determinazione dei contaminanti prioritari.
Il programma formativo è ispirato al criterio di fornire una preparazione di base ed una formazione metodologica adeguate ad affrontare il continuo processo di innovazione in campo scientifico e tecnico.
Chimica dei beni culturali A (3 cfu)
- Obiettivi: Fornire gli strumenti di base per un approccio scientifico relativo ai criteri di intervento, ai prodotti ed alle tecniche per il recupero conservativo basato sulla conoscenza dei materiali costitutivi i manufatti di interesse culturale.
Programma: Introduzione storica sulla evoluzione e metodologia dell'intervento conservativo.
Vengono successivamente trattate quattro tipologie di materiali: lapidei, vetri, metalli e leghe, materiali tessili.
Per ogni tipologia vengono presentate le caratteristiche morfologiche e strutturali, l’evoluzione della tecnologia produttiva, le cause e meccanismi di alterazione e degrado con riferimento ai fattori naturali e ambientali, al ruolo del trasporto dei fluidi in matrici porose, bagnabilità, tensione superficiale e capillarità; cenni alle principali tecniche di caratterizzazione e di diagnosi del degrado, alle tecniche e prodotti per la pulitura, il consolidamento e la protezione, sia tradizionali che moderni (polimeri sintetici).
- Obiettivi: Fornire gli strumenti di base per un approccio scientifico relativo ai criteri di intervento, ai prodotti ed alle tecniche per il recupero conservativo basato sulla conoscenza dei materiali costitutivi i manufatti di interesse culturale.
Programma: Introduzione storica sulla evoluzione e metodologia dell'intervento conservativo.
Vengono successivamente trattate quattro tipologie di materiali: lapidei, vetri, metalli e leghe, materiali tessili.
Per ogni tipologia vengono presentate le caratteristiche morfologiche e strutturali, l’evoluzione della tecnologia produttiva, le cause e meccanismi di alterazione e degrado con riferimento ai fattori naturali e ambientali, al ruolo del trasporto dei fluidi in matrici porose, bagnabilità, tensione superficiale e capillarità; cenni alle principali tecniche di caratterizzazione e di diagnosi del degrado, alle tecniche e prodotti per la pulitura, il consolidamento e la protezione, sia tradizionali che moderni (polimeri sintetici).
