Università degli Studi di Roma "Tor Vergata"

Metodo scientifico e sviluppo della fisica. Fisica sperimentale e concetto di misura. Sistema internazionale (SI).
Grandezze scalari e vettoriali. Le caratteristiche dello spazio-tempo e descrizione qualitativa del movimento. Sistemi di riferimento. Punto materiale. Cinematica del punto materiale. Spostamento, velocità, accelerazione.
Moto rettilineo uniforme.
Moto uniformemente accelerato. Moto nel piano. Posizione e velocità. Moto parabolico: moto del proiettile.
Moto circolare uniforme. La velocità angolare come vettore. Accelerazione per un moto curvilineo qualunque.
Moto armonico semplice.
Dinamica del punto materiale: principi della dinamica. Forze, composizione delle forze, forza risultante.
Azione dinamiche delle forze. Forza peso, forza elastica. Tensioni. Reazioni vincolari. Forza di attrito: statico e dinamico. Forze centripete. Piano inclinato. Forze di attrito viscoso.
Dinamica del moto circolare uniforme.
Pendolo semplice.
Forza elastica e moto armonico in una dimensione.
Leggi di Keplero e Gravitazione universale. Concetto di campo gravitazionale. Energia del campo gravitazionale. Calcolo dell’accelerazione di gravità. Velocità di fuga.
Quantità di moto. Impulso. III principio della dinamica.
Moti relativi. Relatività galileiana. Sistemi di riferimento inerziali. Forze apparenti. La forza di Coriolis. Moti relativi: sistemi di riferimento non inerziali e pseudo forze.
Lavoro. Potenza. Energia cinetica. Teorema delle forze vive.
Forze conservative. La conservazione dell'energia meccanica totale. Dinamica dei sistemi: sistema discreto di punti materiali. Forze centrali. Forze interne e forze esterne. Centro di massa. Teoremi di König. Equazioni cardinali per sistemi discreti.
Corpi rigido. Densità e posizione del centro di massa. Equilibrio per un corpo rigido. Assi di simmetria. Moto di traslazione e rotazione in un corpo rigido. Corpi rigidi dinamica del moto di rotazione e momento angolare.
Momento d’inerzia: Teorema di Huyghens-Steiner. Energia cinetica e lavoro per un moto roto-traslazionale. Pendolo di torsione e pendolo composto. Moto di rotazione con asse variabile: condizioni di puro rotolamento. Attrito volvente.
Urti elastici, anelastici e completamente anelastici tra punti materiali e tra punti materiali e corpi rigidi.
Fluidi: definizione. Forze di volume e di superficie. Forze di superficie: pressione e sforzo di taglio. Viscosità. Definizione di fluido ideale. Statica dei fluidi. Legge di Stevino. Esperimento di Torricelli: misura della pressione atmosferica. Principio di Pascal. Legge di Archimede. Condizioni di galleggiamento.
Elementi di fluidodinamica. Moto stazionario ed irrotazionale. Definizione di: linee di corrente e tubo di flusso per un fluido in moto stazionario. Legge di Leonardo. Teorema di Bernoulli. Legge di Venturi. Spinta aerodinamica. Venturimetro, Tubo di Pitot. Teorema di Torricelli.
Fluidi reali: effetto della viscosità. Moto laminare. Esperimento di Reynolds. Legge di Hagen-Poiseuille. Caratteristiche del moto in regime turbolento. Moti dei corpi nei fluidi. Paradosso di D’Alembert. Tensione superficiale.
Termodinamica: introduzione alla termodinamica. Definizione di sistema termodinamico. Variabili termodinamiche. Equilibrio termodinamico. Descrizione macroscopica e microscopica (termodinamica statistica) dei processi termodinamici. Definizione di temperatura. Scale di temperatura: Celsius e Farenheit. Definizione di temperatura assoluta. Grado kelvin. Definizione di Calore. Piano (p,V). Calore e lavoro. Lavoro di una trasformazione termodinamica e suo significato fisico nel piano (p,V). stato dei gas perfetti. Primo principio della termodinamica.
Teoria cinetica dei gas calcolo della pressione e temperatura, velocità media. Principio di equipartizione dell’energia. Gas ideali: energia cinetica media, energia interna. Significato cinetico di temperatura.
Primo principio della termodinamica. Equivalente meccanico del calore (esperimento di Joule). Definizione di energia interna come funzione di stato. Gas perfetti.

Elementi di Fisica (volume 1): Nigro, Voci, Mazzoldi, casa editrice Edises

Cenni su: la struttura dell’atomo. L’atomo di Bohr : quantizzazione dei livelli energetici. Proprietà ondulatorie dell’elettrone . L’equazione d’onda di Schroedinger: Impostazione dell’ equazione per l’atomo di Idrogeno e analisi delle soluzioni: livelli energetici permessi, funzioni d’onda radiali ed angolari. I 4 numeri quantici. Orbitali atomici, interpretazione fisica e rappresentazioni grafiche . Atomi polielettronici. Livelli energetici degli orbitali atomici. Il modello a particelle indipendenti ed il principio dell’Aufbau. Relazione tra configurazioni elettroniche degli elementi e struttura della Tavola Periodica. Andamenti dei raggi atomici. 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. Struttura e proprietà di CO e NO. 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, SO4 -2 , ClO- , ClO2- , ClO3 - , CLO4 - ). Reticoli covalenti : C, SiO2 . 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 dei 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. Equlibri eterogenei in soluzione acquosa. Composti poco solubili: equilibri di solubilità e relativa costante (Kps ). Numero di ossidazione: significato e regole di calcolo. Reazioni di ossido-riduzione. Celle elettrochimiche reversibili. Potenziali elettronici e forza elettromotrice di una cella. Potenziali standard di riduzione. ariazione di potenziali con le concentrazioni: la legge di Nerst. Pile a concentrazione. Misure potenziometriche del pH e del Kps . L’elettrolisi. Potenziali termodinamici di decomposizione. Le leggi di Faraday . Elettrolisi di soluzioni acquose e di sali fusi. L’equilibrio dei cambiamenti di stato. Diagrammi di fase di specie pure. ( H2O, CO2 ). Effetti della presenza di un soluto sulle proprietà termodinamiche di una sostanza pura. Legge di Raoult e soluzioni ideali. Cenni sulle soluzioni reali. Le proprietà colligative: abbassamento della tensione di vapore, innalzamento della temperatura di ebollizione, abbassamento della temperatura di solidificazione, pressione osmotica. Diagrammi di fase di sistemi a 2 componenti ( acqua – soluto non volatile). Cenni sulla cinetica chimica. Velocità di reazione . Dipendenza della velocità dalla temperatura: l’equazione di Arrhenius. L’energia di attivazione. Cenni sulla catalisi omogenea ed eterogenea.

Petrucci, Herring, Madura, Bissonette CHIMICA GENERALE Piccin

Serie numeriche. Definizione. Serie geometrica e serie armonica. Condizione necessaria di convergenza e criteri di convergenza per serie a termini positivi: criterio della radice e del rapporto. Serie a termini di segno alterno. Criterio di convergenza di Leibnitz*.
Numeri complessi. 
Definizione e proprieta’. Definizione trigonometrica ed esponenziale.
Elementi di geometria e algebra lineare. Vettori nel piano e nello spazio. Sistemi di vettori linearmente indipendenti. Prodotto scalare e vettoriale. Prodotto misto.
Equazioni della retta e del piano. Piani paralleli e ortogonali tra loro.
 Matrici. Operazioni con le matrici. Determinanti e loro proprieta’.Sistemi lineari n×n omogenei e non. Metodo di Cramer.
Funzioni di due variabili: Grafici, curve di livello, limiti e continuità. Derivate parziali, gradiente, differenziale, teorema delle funzioni implicite, massimi e minimi liberi e vincolati. Derivate seconde e successive. Integrali curvilinei, forme differenziali e loro integrazione. Integrali doppi. Funzioni di tre o più variabili: estensioni del caso bidimensionale. Campi vettoriali, campi conservativi, potenziale. Teoremi di Gauss e Stokes.
Equazioni differenziali lineari e a variabili separabili.

M. Bramanti, C. D. Pagani, S. Salsa: Matematica: calcolo infinitesimale e algebra lineare. Ed. Zanichelli.

Struttura atomica e molecolare: Orbitali atomici; orbitali molecolari in molecole biatomiche; costruzione e simmetria degli orbitali molecolari in molecole poliatomiche. Sistematica inorganica: idrogeno e suoi composti; elementi e composti dei gruppi principali (proprietà generali, preparazione, reazioni).
Meccanica quantistica: principi. Elettrone nella scatola. Atomo di Bohr. Numeri quantici. Funzioni d'onda. Equazione di Schroedinger. Atomo di idrogeno. Atomi polielettronici ed approssimazioni. Molecola H2+. Molecola H2. Molecole biatomiche.
Teoria MO ed applicazioni a molecole semplici. diagrammi di correlazione.Orbitali molecolari. Complessi dei metalli di transizione: teorie.
Diagrammi di correlazione dei complessi. Principio di Jahn-Teller.
Back-bonding. Catalisi omogenea: principi e reazioni di interesse industriale.

Whitten, Chimica inorganica- Piccin editore
Atkins, Chimica Inorganica-Zanichelli Editore

Equilibri chimici in soluzione: acido-base, complessazione, precipitazione, ossidoriduzione. Costanti di equilibrio. Calcolo del pH per sistemi acquosi diluiti. 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 (3 prove in itinere in laboratorio, a posto singolo)
Riconoscimento cationi del I gruppo
Riconoscimento cationi del III gruppo
Riconoscimento anioni
Prova incognita, con riconoscimento di due cationi ed due anioni incogniti in un campione solido

Adelaide Crea, Luisa Falchet, Chimica Analitica, Zanichelli Ed.
Vomero – Chimica Analitica e analisi degli elementi, Casa editrice Aracne
Araneo, Chimica Analitica Qualitativa, Casa Editrice Ambrosiana, Milano. –
F. Savelli, O. Bruno, Analisi Chimico Farmaceutica, Piccin Editore, Padova.

Termodinamica – Variabili e funzioni di stato. Processi reversibili e irreversibili. Teoria cinetica dei gas. Gas reali. 1°, 2°e 3° Principio della termodinamica. Transizioni di stato in sistemi puri. Lavoro massimo e Lavoro utile. Energia Libera di Helmholtz e di Gibbs. Sistemi a più componenti. Grandezze parziali molari. Potenziale chimico. Soluzioni. Attività e coefficienti di attività. Soluzioni ideali. Entropia di mescolamento. Soluzioni regolari atermiche. Sistemi a più componenti multifasici. Regola delle fasi. Lacune di miscibilità. Solubilità. Diagrammi di fase a più componenti. Proprietà colligative. Reazioni chimiche in fase gassosa. Costante di equilibrio e dipendenza dalla temperatura. Trattamento dei dati sperimentali e cenni di Teoria dell’errore. Cinetica chimica. Legge cinetica. Ordini parziali di reazione. Cinetiche di reazioni elementari e complesse. Relazioni tra costanti cinetiche e costanti di equilibrio. Stadio lento di reazione. Approssimazione dello stato stazionario. Teoria di Arrhenius. Esercitazioni numeriche ed esercitazioni pratiche di laboratorio.
Introduzione all’analisi degli errori. Esperienze di laboratorio: cinetica chimica (mediante spettrofotometria UV-visibile); entalpia di fusione di un solido puro mediante calorimetria a scansione differenziale. Determinazione del diagramma di stato di una miscela binaria mediante tecniche calorimetriche.

P. Atkins, J. De Paula Chimica Fisica

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-Carbonio. 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 comuni in chimica organica, punto di fusione, cristallizzazione, cromatografia, distillazione, NMR, IR, MS, UV-Vis. Esperienze di laboratorio per isolare molecole organiche da fonti naturali, identificare le componenti di una miscela incognita, sintetizzare composti di interesse e trasformare biomolecole.

Parte Prima: Introduzione alla Sintesi Organica
Testo consigliato: F. A. Carey, R. J. Sundberg Advanced Organic Chemistry Part B: Reactions and Synthesis 5th edition, Springer, 2007

Parte Seconda: Biomolecole
Testi consigliati: W. H. Brown, B. L. Iverson, E. V. Anslyn, C. S. Foote, Chimica Organica 5a edizione, EdiSES, 2015
K. P. C. Vollhardt, N. E. Schore Chimica Organica 4a edizione, Zanichelli, 2016
M. D’Ischia, La Chimica Organica in laboratorio, Piccin

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-Carbonio. 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 comuni in chimica organica, punto di fusione, cristallizzazione, cromatografia, distillazione, NMR, IR, MS, UV-Vis. Esperienze di laboratorio per isolare molecole organiche da fonti naturali, identificare le componenti di una miscela incognita, sintetizzare composti di interesse e trasformare biomolecole.

Parte Prima: Introduzione alla Sintesi Organica
Testo consigliato: F. A. Carey, R. J. Sundberg Advanced Organic Chemistry Part B: Reactions and Synthesis 5th edition, Springer, 2007

Parte Seconda: Biomolecole
Testi consigliati: W. H. Brown, B. L. Iverson, E. V. Anslyn, C. S. Foote, Chimica Organica 5a edizione, EdiSES, 2015
K. P. C. Vollhardt, N. E. Schore Chimica Organica 4a edizione, Zanichelli, 2016
M. D’Ischia, La Chimica Organica in laboratorio, Piccin

Equilibri in soluzione. Accuratezza, linearità di risposta, sensibilità, selettività di un metodo analitico. Errori sistematici e casuali, test Q. Gravimetria, 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. Campionamento, applicazioni di metodi analitici in campo ambientale e agroalimentare.

Chimica analitica, G. D. Christian, Piccin Nuova Libraria
Chimica Analitica Quantitativa, E. Bottari, M. R. Festa La Sapienza Editrice, Roma.

Composizione e struttura delle proteine. DNA. RNA. Relazione struttura-funzione: emoglobina e mioglobina. Cooperatività di legame. Principi di enzimologia. Strategie catalitiche. Regolazione enzimatica. Carboidrati. Lipidi e membrane cellulari. Metabolismo. Glicolisi e gluconeogenesi. Il ciclo dell’acido citrico. Fosforilazione ossidativa. Fotosintesi. Metabolismo del glicogeno e degli acidi grassi. Catabolismo degli amminoacidi. Introduzione alle metodologie biochimiche.

I libri di testo verranno indicati a lezione.

Principi e postulati della meccanica quantistica. Applicazioni: particella nella scatola a pareti rigide; oscillatore armonico; rotatore rigido; spin. Principio di Pauli. Termodinamica statistica. Insiemi canonico e microcanonico. Funzione di ripartizione e grandezze termodinamiche. Statistica di Boltzmann. Capacità termica e immagazzinamento dell’energia. Equilibri chimici in fase gassosa. Teoria dello stato di transizione.

B. Pispisa: Appunti di termodinamica Statistica
A. Palleschi: Appunti di Chimica Fisica II
P.W. Atkins, R.S. Friedman: Meccanica Quantistica Molecolare, Zanichelli Ed.

Interazione radiazione-materia: modello semiclassico e trattazione perturbativa. Momento di transizione. Spettroscopia rotazionale. Spettroscopia vibrazionale di molecole biatomiche e poliatomiche. Struttura atomica. Interazione spin-orbita. Classificazione degli stati elettronici. Transizioni elettroniche in molecole biatomiche. Progressioni vibrazionali. Principio Franck-Condon. Energia di dissociazione. Esperienze di laboratorio.

C. N. Banwell: Fundamentals of Molecular Spectroscopy, McGraw-Hill Publishing Company
P. F. Bernath: Spectra of Atoms and Molecules, Oxford University press.
J. M. Hollas: Basic Atomic and Molecular Spectroscopy,RSC Ed.
P.W. Atkins, R.S. Friedman: Meccanica Quantistica Molecolare, Zanichelli Ed.