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Insegnamento
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Ore Lezione
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Ore Eserc.
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Ore Studio
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Attività
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Lingua
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8067134 -
BIOCHIMICA E LABORATORIO
(obiettivi)
OBIETTIVI FORMATIVI:
Obiettivo formativo del corso è quello di far acquisire allo studente più ampia conoscenza dei processi biochimici che avvengono nella cellula e sono alla base della vita, e delle caratteristiche funzionali e strutturali delle macromolecole biologiche (acidi nucleici e proteine). In particolare, lo studente potrà ampliare le sue conoscenze sulla struttura e funzione delle macromolecole biologiche, sui processi di sintesi e degradazione delle proteine, sui meccanismi molecolari alla base dei sistemi di trasduzione dei segnali ormonali, sensoriali ,motori. e di differenziamento cellulare per la rigenerazione dei tessuti. Acquisirà, inoltre, conoscenza della rilevanza delle macromolecole biologiche in campo terapeutico e biotecnologico. Il corso fornirà anche elementi di conoscenza delle tecniche per la produzione, la purificazione e la caratterizzazione delle macromolecole biologiche (acidi nucleici e proteine/enzimi) utilizzabili per processi industriali di sintesi, in ambito medico (diagnostico e terapeutico) e nelle nano tecnologie. Inoltre, il corso si propone anche di fornire le basi per l'utilizzo di banche dati e programmi di bioinformatica che possano aiutare nella corretta impostazione di un lavoro di ricerca sperimentale.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: Lo studente svilupperà la capacità di
ampliare la propria conoscenza e comprensione degli argomenti biochimici, che consentono di elaborare e/o applicare idee originali, spesso in un contesto di ricerca
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite in ambito biochimico, e avrà la capacità di comprendere e risolvere problemi e tematiche nuove in contesti interdisciplinari connessi al settore Chimico Biologico
AUTONOMIA DI GIUDIZIO: Lo studente acquisirà la capacità di integrare le conoscenze Biochimiche e gestire le complessità, nonché di formulare giudizi sulla base delle conoscenze acquisite.
ABILITÀ COMUNICATIVE: Lo studente sarà in grado di comunicare in modo chiaro e privo di ambiguità le conoscenze acquisite sia ad interlocutori esperti del settore disciplinare che non.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: Lo studente svilupperà la capacità di apprendere gli argomenti della chimica-biologica che gli consentiranno di continuare a studiare per lo più in modo auto-diretto e autonomo
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MELINO SONIA
( programma)
Durante il coso saranno affrontati i seguenti argomenti: Caratteristiche generali delle Macromolecole Biologiche (proteine, DNA, RNA, miRNA); Replicazione e trascrizione del DNA; Sintesi e Degradazione delle proteine; Struttura delle Proteine e Relazione Struttura/Funzione delle Proteine; Biosegnalazione: meccanismi molecolari alla base della trasduzione del segnale ormonale, dei sistemi sensoriali (trasduzione del segnale visivo) e della contrazione muscolare; Cenni sui meccanismi molecolari alla base della morte cellulare programmata e sull’identificazione di target terapeutici per le terapie antitumorali; Matrice extracellulare, Ingegneria Tissutale, riparo e rigenerazione dei tessuti.
Per la parte di Laboratorio saranno effettuate lezioni teoriche ed esercitazioni pratiche in laboratorio riguardo i seguenti argomenti:
estrazione di DNA plasmidico da ceppi E.coli antibiotico resistenti precedentemente trasformati al fine di ottenere l’amplificazione del gene di una proteina;
determinazione della concentrazione del DNA ed analisi del DNA estratto mediante elettroforesi in gel di agarosio;
Tecniche di sequenziamento del DNA e Tecniche di base per lo studio delle interazioni DNA-protiena
Tecniche per la purificazione ed analisi delle proteine ricombinanti: cromatografia d’affinità ed elettroforesi in gel di poliacrilammide di proteine al fine di valutare l’espressione proteica dopo l’induzione, il grado di purezza del campione proteico dopo cromatografia di affinità e la determinazione del peso molecolare (SDS-PAGE).
Western-blotting per l’analisi dell’espressione genica; s
bioinformatica ed utilizzo delle banche dati di macromolecole biologiche per informazioni funzionali e strutturali, utilizzo di algoritmi predittivi e per le comparazioni della struttura primaria e terziaria delle proteine e l’identificazione di domini/motivi strutturali e funzionali delle proteine. Uso di banche bibliografiche, visita di una start-up universitaria come modello di ricerca traslazionale.
 Principi di Biochimica Lenningher Biochimica – Zanichelli o Garret e Grisham - Biochimica – Zanichelli o Stryer - Biochimica – Zanichelli
Per la struttura delle proteine : INTRODUZIONE ALLA STRUTURA DELLE PROTEINE Branden e Tooze Zanichelli
Per la parte delle Tecniche: METODOLOGIA BIOCHIMICA K.Wilson e J.Walker editore Raffaello Cortina
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BIO/10
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
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8067132 -
SPETTROSCOPIA MOLECOLARE
(obiettivi)
OBIETTIVI FORMATIVI:
Conoscenza delle tecniche spettroscopiche trattate nel programma, dei loro principi teorici e dei loro aspetti strumentali ed applicativi
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
Capacità di valutare criticamente i dati ed elaborare idee originali in un contesto di ricerca
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
Capacità di impostare ed ottimizzare un esperimento, di rivelare possibili artefatti e le relative soluzioni. Applicare le tecniche spettroscopiche a tematiche nuove o non familiari, e per risolvere problemi
AUTONOMIA DI GIUDIZIO:
Nella parte di laboratorio viene assegnato a gruppi di studenti un problema scientifico e sono loro stessi a dover decidere quali delle tecniche illustrate nel corso applicare e come. Pertanto, è richiesto il raggiungimento di un'elevata autonomia di giudizio ed una buona comprensione degli argomenti trattati, già durante lo svolgimento del corso
ABILITÀ COMUNICATIVE:
La relazione delle attività di laboratorio deve essere redatta in forma di articolo scientifico. Pertanto, alla fine del corso, gli studenti apprendono la principale forma di comunicazione scientifica.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO:
Al termine del corso gli studenti dovrebbero essere in grado di studiare in modo autonomo testi ed articoli scientifici di ambito spettroscopico, anche specialistico.
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STELLA LORENZO
( programma)
Spettroscopia di emissione
• Spettroscopia risolta nel tempo
o Assorbimento transiente
o Tempi di vita di fluorescenza
o Anisotropia risolta nel tempo
• Spettroscopia con luce polarizzata
o Dicroismo lineare
o Dicroismo circolare
o Anisotropia di fluorescenza
• Spettroscopia di singola molecola
o Microscopia di fluorescenza
o Nanoscopie ottiche
o Spettroscopia di singola molecola
o Spettroscopia di correlazione della fluorescenza
• Elementi di strumentazione
o Laser ed altre sorgenti
o Monocromatori
o Rivelatori
• Esperienze di laboratorio.
Jameson, D. M. (2014). Introduction to fluorescence. CRC press.
Il materiale delle lezioni viene fornito agli studenti
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BOBONE SARA
( programma)
Esperienze di laboratorio.
Jameson, D. M. (2014). Introduction to fluorescence. CRC press.
Il materiale delle lezioni viene fornito agli studenti
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9
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CHIM/02
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56
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24
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
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8065822 -
METODI MATEMATICI PER LA CHIMICA
(obiettivi)
OBIETTIVI FORMATIVI:
Capacita' di utilizzare strumenti matematici avanzati
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
sviluppo della capacita' di studio autonomo
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
utilizzo delle conoscenze acquisite in campi diversi
AUTONOMIA DI GIUDIZIO:
capacita' di giudizio autonomo
ABILITÀ COMUNICATIVE:
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO:
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6
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MAT/05
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48
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Attività formative affini ed integrative
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ITA |
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8065833 -
CHIMICA ELETTROANALITICA
(obiettivi)
OBIETTIVI FORMATIVI: Il corso fornisce agli studenti un approfondimento delle conoscenze di chimica analitica acquisite nei precedenti corsi con particolare riferimento ai metodi elettroanalitici e alle loro applicazioni pratiche. Saranno affrontati i principi teorici alla base delle principale tecniche elettroanalitiche . Il corso sarà affiancato da esercitazioni in laboratorio.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: lo studente ha un’'approfondita conoscenza dei principi delle tecniche elettroanalitiche e del loro utilizzo.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: lo studente ha una preparazione adeguata per utilizzare le tecniche elettroanalitiche e valutare il loro comportamento e segnale.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO: Lo studente è in grado di interpretare in modo critico ed elaborare i segnali ottenuti con diverse tecniche elettroanalitiche.
ABILITÀ COMUNICATIVE: lo studente sa comunicare i vantaggi e svantaggi associati alle diverse tecniche elettroanalitiche e spiegare il loro principio di funzionamento. Sa farlo anche in lingua inglese.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: lo studente è in grado di ottenere le informazioni utili per lo sviluppo e ottimizzazione di una tecnica elettroanalitica dai dati di letteratura.
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RICCI FRANCESCO
( programma)
Introduzione alla Chimica Elettroanalitica
Concetti base di elettrochimica, elettrodi, tecniche elettroanalitiche conduttimetriche. Conduttori di I e II specie. Elettrodi di riferimento.
Tecniche Elettroanalitiche Voltammetriche e Amperometriche.
Cronoamperometria ed equazione di Cottrell. Sensori amperometrici. Fondamenti delle tecniche voltammetriche. Strumentazione. Modelli dell'interfaccia elettrochimica: modello di Helmholtz. La velocità del trasferimento elettronico (TE) eterogeneo. Processi elettrochimici reversibili ed irreversibili. Processi anodici e catodici. Equazione di Butler-Volmer: costante eterogenea standard. Sovratensione. Modello di Marcus del TE omogeneo ed eterogeneo. Il trasporto di massa in soluzione. Legge di Fick e soluzione dell'equazione della diffusione in alcuni casi di interesse elettroanalitico. Metodi per il controllo del trasporto di massa.
Polarografia: polarogrammi, elettrodo a goccia mercurio e onda polarografica, equazione di Ilkovic e equazione di Heyrowski-Ilkovic. Vantaggi e svantaggi dei metodi polarografici. Determinazione delle costanti e del numero di complessazione. Voltammetria lineare e ciclica. Analisi qualitativa: sistemi elettrochimicamente reversibili ed irreversibili. Analisi quantitativa: equazione di Randles-Sevcik. Tecniche voltammetriche ad impulso (NPV e NPP, DPV e DPP, SWV). Tecniche di stripping (ASV, CSV, PSA, AdSV). Tecniche di flusso (Rotating disk electrode, Rotating ring disk electrode, celle a flusso).
Applicazioni ed esempi pratici
Biosensori enzimatici, sensori a DNA, mediatori elettrochimici, mediatori diffusionali. Strumenti portatili ed esempi commerciali di sensori elettrochimici. Polimeri conduttori. Elettrodi stampati produzione ed utilizzo. Self Assembled Monolayer. Materiali elettrodici. Grafite, carbon paste, glassy carbon. Sensori monouso per controllo della glicemia. Sensori ad inibizione enzimatica.
Esperienze di laboratorio
Utilizzo di elettrodi stampati, Voltammetria Ciclica, Voltammetria di Stripping Anodico, mediatori elettrochimici per H2O2, sensori a DNA.
Materiale didattico fornito dal docente
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6
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CHIM/01
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48
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
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8065835 -
CHIMICA FISICA BIOLOGICA
(obiettivi)
OBIETTIVI FORMATIVI: Conoscenza delle caratteristiche strutturali delle macromolecole biologiche. Conoscenza delle proprietà che sono alla base delle transizioni conformazionali. Conoscenza dei modelli di base del binding molecolare. Conoscenza dei principi di base della termodinamica dei processi irreversibili applicati ai sistemi biologici.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: Profondità e coerenza della conoscenza delle metodologie chimico-fisiche per la descrizione delle molecole biologiche e delle loro proprietà. Capacità di applicazione dei metodi chimico-fisici a casi specifici.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Capacità di calcolo di osservabili fisiche in sistemi modello. Capacità di interpretazione di dati sperimentali in termini di proprietà molecolari e spettroscopiche.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO: Dimostrare di avere la capacità di formulare giudizi autonomi su problemi scientifici ed esperimenti.
ABILITÀ COMUNICATIVE: Capacità di esposizione in maniera semplice e concisa, in un linguaggio scientifico corretto le nozioni apprese.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: Capacità di affrontare in maniera autonoma, ulteriori approfondimenti rispetto alle nozioni di base fornite dal corso.
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PALLESCHI ANTONIO
( programma)
- Proprietà strutturali di biopolimeri: Stabilità locale. Transizioni tra diverse conformazioni. Mappe energetiche per a.a. naturali e di sintesi. Caratteristiche delle principali conformazioni elicoidali. Esempi di doppia elica. Esempi di tripla elica. G-quadruplex. Caratteristiche elicoidali. Supercoil. Proprietà metriche/topologiche di macromolecole biologiche.
- Richiami di spettroscopia: Forza del dipolo. Forma di banda. Forza dell’oscillatore. Derivata di una banda.
- Dicroismo circolare (CD): principi generali.
- Transizioni helix-coil in omo-polipeptidi: Modello di Schellman. Modelli di Zimm-Bragg.
- Regioni elicoidali in catene polipeptidiche. Origine della transizione.
- CD di proteine nel lontano UV. CD indotto. CD nel vicino UV e nel visibile.
- CD di acidi nucleici.
- Transizioni helix-coil in proteine: molten globule. Processo di folding. Entropia conformazionale. Entropia del solvente.
- Termodinamica del processo di solvatazione e dell’effetto idrofobico.
- Contributo dell’acqua alla stabilità conformazionale. Struttura dell’acqua.
- Binding statistico: vari tipi di costanti. Considerazioni statistiche. Numero medio di siti occupati e sua varianza. Grado di saturazione. Linearizzazione della funzione tipo Langmuir (plot di Scatchard). Esempio dell’acido fosforico.
- Energia libera standard di binding.
- Binding cooperativo. Modello di Hill. Modello allosterico. Modello di Adair. Modello di Pauling e sue modificazioni.
- Catalisi enzimatica. Modelli dell’entropia di attivazione. Modello della stabilizzazione del complesso attivato. Cinetiche iperboliche. Grafico di Lineweaver-Burk. Grafico di Hanes. Cinetiche iperboliche ed isoterma di Langmuir. Cinetiche sigmoidali non-cooperative. Cinetiche cooperative. Modello di Hill. Modello MWC.
- Approfondimenti: modello di Langmuir o dei siti indipendenti (saturazione su superficie ed in soluzione, cromatografia di adsorbimento, cinetica di Michelis-Menten, trasporto di soluti attraverso membrane biologiche); principio di Sabatier; stechiometria di binding (Job’s Plot).
- Termodinamica dei processi irreversibili. Entropia e freccia del tempo. Definizioni generali della 1a e 2 a legge della termodinamica. Forze e flussi. Produzione di entropia derivante da: un flusso di calore; una reazione chimica; un processo diffusivo. Produzione di entropia in un sistema aperto. Produzione di entropia dovuta a più processi irreversibili. Relazioni di Onsager. Coefficienti fenomenologici. Processi irreversibili vicini all’equilibrio. Campo di validità delle leggi fenomenologiche. Interferenza tra processi. Processi accoppiati. Stati stazionari. Variazione temporale della produzione di entropia. Funzione di dissipazione. Principio della massima produzione di entropia. Evoluzione del sistema nelle regioni non-lineari. Biforcazioni. Processi oscillanti. Ordine generato da processi lontani dall’equilibrio.
- B. Pispisa, Chimica Fisica Biologica, Aracne ed., 2010
- Appunti, materiale didattico ed esercizi forniti dal docente.
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6
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CHIM/02
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
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8065565 -
CHIMICA MACROMOLECOLARE
(obiettivi)
OBIETTIVI FORMATIVI:
Il Corso si propone di fornire agli studenti le nozioni fondamentali della chimica delle macromolecole, affrontando l’analisi delle proprietà dei polimeri con gli strumenti della termodinamica, della statistica e della cinetica chimica. Oltre all’introduzione ai principali meccanismi di sintesi e proprietà dei materiali polimerici, verranno in particolare trattati il problema della conformazione media di una macromolecola, della stabilità di soluzioni polimeriche, della teoria dell’elasticità. Per favorire il carattere interdisciplinare della formazione del laureato magistrale in Chimica, i contenuti dell’insegnamento sono veicolati con un approccio chimico-fisico. Il materiale didattico, fornito in lingua Inglese, intende introdurre gli studenti al linguaggio della comunità scientifica internazionale. Le esercitazioni di laboratorio, focalizzate su metodi di caratterizzazione e sintesi di polimeri, hanno, tra gli altri, lo scopo di concorrere all’autonomia operativa e decisionale dello studente, secondo quanto previsto tra gli obiettivi formativi del Corso di Studi.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
Alla fine del corso lo studente deve sapersi orientare sulle principali tematiche che coinvolgono la chimica e la fisica delle macromolecole. E’ richiesta la memorizzazione di alcune nozioni di base, tra cui le caratteristiche chimiche identificative delle più importanti classi di polimeri e la tipologia della loro sintesi, e la comprensione e razionalizzazione delle proprietà fondamentali in fase massiva e soluzione.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
Alla fine del corso lo studente deve saper indicare le proprietà più salienti di un materiale polimerico, ipotizzando indagini per caratterizzarlo. Deve essere in grado di individuare, ed eventualmente reperire, le informazioni rilevanti per il suo comportamento chimico-fisico. Deve saper applicare le teorie sui materiali polimerici descritte nel corso, conoscendone i limiti.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO:
Sulla base delle informazioni fornite dalle lezioni e grazie alle attività di laboratorio, lo studente deve essere in grado di valutare la significatività di un dato sperimentale e di correlare nozioni, riguardanti la chimica-fisica dei polimeri, provenienti da fonti differenti.
ABILITÀ COMUNICATIVE:
Lo studente deve saper illustrare i concetti e le assunzioni alla base dei modelli sul comportamento dei polimeri; deve saper discutere le equazioni più importanti che riguardano proprietà di polimeri; deve saper fornire esempi, usando la terminologia tecnica appropriata, sia italiana che inglese.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO:
Sulla base delle informazioni fornite dalle lezioni e grazie alle attività di laboratorio, lo studente deve essere in grado di interpretare ed utilizzare risultati relativi alla caratterizzazione di macromolecole, riportati su manuali ed in letteratura.
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CHIESSI ESTER
( programma)
Introduzione ai polimeri. Polimerizzazione a stadi. Polimerizzazione a catena. Aspetti cinetici e probabilistici. Tecnologie di polimerizzazione. Polidispersità. Medie dei pesi molecolari. Distribuzione numerale e ponderale. Polimeri vinilici. Tatticità. Dimensioni medie di una catena disordinata. Catena Gaussiana. Catena semiflessibile. Lunghezza di persistenza. Catena equivalente e lunghezza di Kuhn. Raggio di girazione. Termodinamica delle soluzioni polimeriche. Teoria di Flory – Huggins. Condizioni Theta. Metodi di frazionamento in termini di peso molecolare: Precipitazione frazionata. Cromatografia a permeazione di gel (aspetti termodinamici). Soluzioni polimeriche diluite. Proprietà colligative: Pressione osmotica. Coefficiente del virale. Viscosità. Proprietà meccaniche di polimeri e cenni di teoria dell’elasticità.
Young and Lovell “Introduction to Polymers” Chapman and Hall
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CHIM/02
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
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8065832 -
CHIMICA DEI MATERIALI
(obiettivi)
OBIETTIVI FORMATIVI:
Il comportamento dei materiali trae origine non solo dalla loro struttura atomica e molecolare, ma anche dalla presenza di difetti della struttura cristallina, sia puntuali che estesi. Obiettivo del corso é pertanto quello di far comprendere al discente come struttura e microstruttura dei materiali, quest'ultima dipendente anche dal processo di produzione, ne influenzino le proprietà e, conseguentemente, il comportamento in esercizio e l'idoneità per una specifica applicazione. La correlazione processo-microstruttura-proprietà viene quindi analizzata con alcuni casi concreti quali i processi di sinterizzazione di polveri e le strategie di produzione di materiali avanzati per la realizzazione di celle a combustibile a ossidi solidi o polimeriche.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
Al termine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze di livello avanzato sulla correlazione tra struttura e proprietà dei materiali, con particolare riguardo al ruolo dei difetti puntuali ed estesi nel determinare le proprietà dei solidi cristallini. Lo studente dovrà essere in grado di spiegare i principi di alcune tecniche fondamentali impiegate per la caratterizzazione dei materiali e delle loro proprietà.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
Lo studente dovrà essere in grado di interagire in modo sinergico con professionisti, anche di diversa formazione (ad es. fisici, ingegneri, scienziati dei materiali), che operano nel campo della progettazione, produzione e caratterizzazione dei materiali. Le conoscenze acquisite debbono pertanto permettere allo studente di integrarsi prontamente in contesti lavorativi multidisciplinari, sia in ambito aziendale, sia in attività di ricerca e sviluppo.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO:
Lo studente dovrà acquisire una sufficiente capacità di giudizio con riferimento alla valutazione e interpretazione di dati sperimentali di laboratorio inerenti sia la caratterizzazione chimico-fisica, sia la risposta dei materiali in condizioni che mimino quelle di esercizio.
ABILITÀ COMUNICATIVE:
Lo studente sarà in grado di comunicare con tecnici, professionisti e ricercatori attivi nella maggior parte dei campi inerenti la scienza dei materiali e in molti settori manifatturieri.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO:
Lo studente avrà acquisito capacità adeguate per lo sviluppo e l'approfondimento di ulteriori
competenze, con riferimento a: consultazione di materiale bibliografico, consultazione di banche dati e altre informazioni in rete, strumenti conoscitivi di base per l'aggiornamento continuo delle conoscenze nell'ambito della scienza dei materiali.
Tali capacità di apprendimento sono altresì funzionali per svolgere la prova finale (Tesi) su tematiche riguardanti la Scienza dei Materiali nei suoi aspetti multidisciplinari, nonché per intraprendere, con consapevolezza e autonomia, successivi studi di approfondimento (Master e/o Dottorato di Ricerca).
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POLINI RICCARDO
( programma)
Solidi cristallini e amorfi. Reticoli e strutture cristalline. Reticoli di Bravais. Indici di Miller: posizioni cristallografiche, direzioni cristallografiche [uvw], piani cristallografici (hkl). Strutture dei metalli: reticoli bcc, fcc, hcp. Siti interstiziali ottaedrici e tetraedrici nei solidi metallici. Fattore di compattazione atomica. Densità teorica (cristallografica). Solidi ionici. Raggi ionici e stabilità delle strutture cristalline (raggio critico). Strutture di CsCl, NaCl, ZnS (SiC), fluorite (zirconia cubica). Zirconia stabilizzata come conduttore di ioni ossigeno, sensori di ossigeno, sonda lambda. Spinelli, energia di stabilizzazione del campo cristallino (CFSE). Perovskiti, fattore di tolleranza, t. Conduttori ionici a base di gallato di lantanio drogato. Solidi covalenti, Cristalli molecolari. Cenni di diffrazione dei raggi-X. Legge di Bragg. Intensità dei segnali di diffrazione: fattore di scattering atomico e fattore di struttura.
Difetti dei reticoli cristallini. Difetti di punto. Atomi/ioni sostituzionali e interstiziali. Vacanze. Notazione di Kroeger-Vink. Calcolo dell'entropia configurazionale e concentrazione delle vacanze all'equilibrio. Difetti di Frenkel e Schottky nei solidi ionici. L’equazione di Arrhenius della conducibilità ionica in un campo elettrico. Conducibilità ionica in funzione della T: conducibilità intrinseca ed estrinseca.
Difetti di linea. Dislocazioni a spigolo e a vite. Circuito e vettore di Burgers. Campo di sforzo intorno ad una dislocazione a spigolo e a vite. Sistemi di scorrimento. Movimento delle dislocazioni. Fattore di Schmid. Meccanismi di rafforzamento dei materiali metallici: soluzione solida, precipitazione, incrudimento, riduzione del grano (Legge di Hall-Petch).
Difetti di superficie. Bordi grano ad alto e basso angolo. Stacking faults. Twins.
Difetti di volume.
Curva sforzo-deformazione di materiali metallici. Legge di Hooke. Modulo di Poisson. Determinazione di sforzo e deformazione veri dai valori nominali.
Frattura fragile e duttile. Frattura intergranulare e transgranulare. Difetti come concentratori degli sforzi. Teoria di Griffith (fattore di intensità degli sforzi e tenacità a rottura). Comportamento statistico a rottura dei ceramici (Weibull).
Comportamento a fatica. Limite di fatica. Legge di Paris. Scorrimento viscoso dei materiali metallici. Creep primario, secondario e terziario. Case study: l’evoluzione delle palette di turbina dei motori a reazione.
Introduzione ai materiali polimerici. Struttura e proprietà dei polimeri. Temperatura di transizione vetrosa. Polimeri amorfi e semicristallini. Comportamento elastico, viscoso e viscoelastico.
Materiali compositi. Compositi rinforzati con particelle. Esempi: cermet, compositi a matrice metallica (MMC), polimeri rinforzati. Regola delle miscele: limite inferiore e superiore del modulo elastico. Compositi rinforzati con fibre: comportamento sforzo-deformazione, carico di rottura longitudinale e trasversale.
Processi di sinterizzazione di polveri. Equazione di Young-Laplace. Parametri per lo studio della evoluzione del processo di sinterizzazione. Dilatometria. Evoluzione dell'area superficiale. Equazione di BET. I vari stadi della sinterizzazione. Meccanismi di trasporto di massa nella sinterizzazione: flusso viscoso; evaporazione-condensazione; diffusione superficiale; diffusione al bordo grano; diffusione nel volume; flusso plastico. Cinetiche di sinterizzazione. Parametri di processo e microstruttura nella sinterizzazione allo stato solido. Sinterizzabilità di particelle “miste”. Sinterizzazione attivata: criteri per un funzionamento ed esempi. Sinterizzazione con fase liquida: principi generali e diagramma di German. Sinterizzazione sotto pressione. Pressatura isostatica a caldo (HIP). Case study: i carburi cementati. La scoperta del carburo di tungsteno da parte di Henry Moissan e gli studi del Dr Schroeter (OSRAM). La sintesi diretta del carburo di tungsteno per riduzione carbotermica di minerali di tungsteno.
Microscopia elettronica a scansione: descrizione dello strumento; le sorgenti di elettroni. Interazione elettrone-materia: emissione di elettroni secondari (SE), emissione di elettroni retrodiffusi (BSE), emissione di elettroni Auger, emissione di raggi-X caratteristici, emissione continua di raggi-X (radiazione di frenamento). Principi di microanalisi EDS al SEM: risoluzione spaziale dell'EDS; limite di rilevabilità degli elementi; mappe di raggi-X, analisi di linea (linescan).
Materiale didattico fornito dal docente, sia sotto forma di fotocopie dei lucidi proiettati a lezione, sia come file pdf scaricabili da Didattica Web 2 (http://didattica.uniroma2.it/docenti/curriculum/4845-Riccardo-Polini).
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CHIM/03
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
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Gruppo opzionale:
CHIM/06-CHIM/10 - (visualizza)
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8065834 -
SPETTROSCOPIA NMR DELLE MOLECOLE ORGANICHE
(obiettivi)
OBIETTIVI FORMATIVI: Il corso tratterà sulla spettroscopia NMR avanzata per lo studio di molecole organiche e biologiche
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: Lo studente alla fine del corso avrà ottenuto un bagaglio di conoscenze sui diversi sperimenti per la determinazione strutturale di molecole.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Lo studente dovra' essere in grado di leggere e comprendere testi e articoli riguardante la determinazione di struttura molecolare utilizzando NMR.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO: Autonoma capacita' di giudizio sulla lettura di articoli e libri didattici di materie affini alla spettroscopia NMR multidimensionale.
ABILITÀ COMUNICATIVE: Lo studente alla fine del corso sarà in grado di saper comunicare a terzi concetti di base della spettroscopia NMR con proprietà di linguaggio e in maniera propositiva.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO:Lo studente alla fine del corso avrà aumentato il proprio bagaglio culturale e la propria capacita' di apprendimento e di lavoro autonomo.
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CICERO DANIEL OSCAR
( programma)
Uso degli operatori prodotto per la descrizione degli esperimenti NMR
• Esperimenti NMR bidimensionali, teoria e parametri
• Esperimenti omonucleari basati su costanti scalari: COSY e TOCSY. Descrizione e applicazioni.
• Esperimenti omonucleari basati su costanti dipolari: NOESY e ROESY. Descrizione e applicazioni.
• Esperimenti eteronucleari: HSQC, HMQC e HMBC. Descrizione e applicazioni.
• Uso di gradienti di campo nella spettroscopia NMR
• NMR di biomolecole: assegnazione, struttura e dinamica
• Risoluzione di problemi di assegnamento di segnali 1H e 13C utilizzando gli spettri bidimensionali descritti nel corso
Il formalismo degli operatori prodotto. Riassunto di meccanica quantistica. Gli operatori di spin. Hamiltoniani di impulsi e delay. Equazione di moto. Rotazioni standard. Esempio di calcolo usando gli operatori prodotto: la sequenza spin echo. Operatore di due spin. Evoluzione durante tempi ed impulsi. Evoluzione durante l’accoppiamento spin-spin.
Esperimenti di correlazione omonucleare basati sulla costante di accoppiamento scalare: COSY e TOCSY. Il trasferimento di magnetizzazione tramite la costante di accoppiamento: analisi di operatore prodotto. L’esperimento bidimensionale. L’esperimento COSY. Problemi legati all’esperimento COSY. Esperimento COSY a filtro quantico doppio (DQF-COSY). Termini di quanto multiplo. Operatori di rotazione. Calcolo dell’ordine della coerenza. Evoluzione dei termini a multiple quantum. Descrizione dell’esperimento DQF-COSY. Esperimento TOCSY: principio e applicazione.
Esperimenti di correlazione omonucleare basati sull’accoppiamento dipolare: NOESY e ROESY. L’effetto nucleare Overhauser (NOE). Diagrammi di energia per un sistema a due spin. L’origine del NOE. Il caso del sistema a due spin. La natura del rilassamento. Funzioni di correlazione e densità spettrale. Velocità di transizione e densità spettrale e tempo di correlazione. Dipendenza del NOE con il tempo di correlazione. NOE stato stazionario. Spettroscopia differenza. Spin diffusion. NOE transiente. L’esperimento NOESY. L’uso dello spin lock. Esperimento ROESY. Esempi ed applicazioni.
Esperimenti di correlazioni eteronucleari. La sequenza DEPT: analisi con gli operatori prodotto. Gli spin echo per il caso eteronucleari: analisi. L’esperimento HSC a partire dal COSY omonucleare. Esperimenti con rilevamento diretto o indiretto: vantaggi e svantaggi. Gli esperimenti HSQC e HMQC. Uso dei gradienti per la selezione di coerenza. L’esperimento HMBC.
NMR di biomolecole. Confronto tra NMR e cristallografia di raggi X. Introduzione alla marcatura isotopica di proteine per NMR. Assegnazione di biomolecole: esperimenti 2D e 3D. Determinazione della struttura molecolare con dati NMR. Studio della dinamica in soluzione tramite esperimenti di rilassamento.
Esempi di risoluzione strutturale utilizzando dati di NMR bidimensionale omo- ed eteronucleare
Il corso si basa su materiale provvisto dal docente.
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CHIM/06
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Attività formative caratterizzanti
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CHIMICA ORGANICA V
(obiettivi)
OBIETTIVI FORMATIVI: conoscenza approfondita della struttura e reattività delle principali classi di intermedi reattivi in chimica organica (carbocationi, carbanioni, radicali, carbeni, nitreni) e loro ruolo in processi sinteticamente utili
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: dimostrare di aver acquisito conoscenze e capacità di comprensione nel campo della Chimica Organica degli intermedi reattivi tali da consentire una discussione approfondita dei principali argomenti trattati.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: saper applicare le conoscenze e capacità di comprensione acquisite nel campo della Chimica Organica degli intermedi reattivi per prevedere la loro reattività e il loro eventuale ruolo in reazioni complesse.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO: capacità di raccogliere i dati di letteratura sulla base delle conoscenze acquisite in modo tale da poter interpretare criticamente i meccanismi di reazione e prevedere possibili nuove applicazioni
ABILITÀ COMUNICATIVE: saper illustrare in dettaglio generazione e reattività delle classi di intermedi reattivi analizzati durante il corso.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: saper correlare i diversi argomenti trattati durante il corso ed essere in grado di contestualizzarli nell'ambito della letteratura recente
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SALAMONE MICHELA
( programma)
Studio della struttura e della reattività delle principali classi di intermedi reattivi in Chimica Organica: carbocationi, carbanioni, radicali, radicali-ioni.
Analisi dei metodi e delle tecniche per la loro generazione, caratterizzazione e studio della reattività. Applicazioni in procedure sinteticamente utili con riferimento ad esempi della letteratura recente.
Moss, R. A., Platz, M. S., Jones, jr Reactive Intermediate Chemistry , M. Eds. Wiley-Interscience, 2004
Carey F.A., Sundberg, R. J. Advanced Organic Chemistry Part A and Part B, 5th edition, Springer, 2007.
Parsons, An Introduction to Free Radical Chemistry, Blackwell Science, 2000
Esempi dalla letteratura
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BIETTI MASSIMO
( programma)
Studio della struttura e della reattività delle principali classi di intermedi reattivi in Chimica Organica: carbocationi, carbanioni, radicali, radicali-ioni, carbeni e nitreni.
Analisi dei metodi e delle tecniche per la loro generazione, caratterizzazione e studio della reattività. Applicazioni in procedure sinteticamente utili con riferimento ad esempi della letteratura recente.
Moss, R. A., Platz, M. S., Jones, jr Reactive Intermediate Chemistry , M. Eds. Wiley-Interscience, 2004
Carey F.A., Sundberg, R. J. Advanced Organic Chemistry Part A and Part B, 5th edition, Springer, 2007.
Parsons, An Introduction to Free Radical Chemistry, Blackwell Science, 2000
Esempi dalla letteratura
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