Università degli Studi di Roma "Tor Vergata"

Chimica Inorganica di base degli elementi principali della tavola periodica.Reattivita' e composti. composti organometallici. Molecole semplici con i metodi VB ed MO. I complessi dei metalli di transizione. Campo cristallino ed orbitali molecolari. Catalisi omogenea: reazioni industriali importanti. Chimica bioinorganica: enzimi e reazioni in vivo.

P. Atkins, T. Overton, J. Rourke, M. Weller, F. Armstrong. Chimica Inorganica. Zanichelli Editore

La struttura dell’atomo. L’atomo di Bohr : quantizzazione dei livelli energetici. Proprietà ondulatorie dell’elettrone. Livelli energetici permessi. I 4 numeri quantici. Orbitali atomici, interpretazione fisica e rappresentazioni grafiche. Atomi polielettronici. Livelli energetici degli orbitali atomici. Il principio dell’Aufbau. Relazione tra configurazioni elettroniche degli elementi e struttura della Tavola Periodica. Energia di ionizzazione. Affinità per l’elettrone. Regolarità delle proprietà chimico fisiche in gruppi e periodi della Tavola Periodica. Caratteristiche fondamentali degli elementi dei gruppi rappresentativi. Il legame ionico. Raggi ionici. Il legame covalente. Strutture di Lewis. Molecole biatomiche omonucleari degli elementi del I e II periodo: legami molecolari e caratteristiche chimiche. Molecole biatomiche eteronucleari. Polarità di legame . L’elettronegatività . Il legame negli idruri alcalini, acidi alogenidrici e alogenuri alcalini. . Molecole poliatomiche. Il metodo del legame di valenza. Ibridizzazione (sp, sp2, sp3) e risonanza. Elettroni spaiati e “Lone Pairs”: effetti sulla struttura e sulla reattività. Livelli energetici e geometrie molecolari: il legame chimico in alcune molecole di particolare importanza ( BeH2, BH3; BF3,CO2, CO3- 2, CH4, NH3, NO3 – , PO4 -3, H2O, SO3 -2 , ClO- , ClO2- , ClO3 - , CLO4 - ). Il legame dei metalli. Reticoli metallici e loro caratteristiche. I legami del tipo Van der Waals tra atomi e molecole .Il legame idrogeno. La struttura dell’acqua liquida e solida. Proprietà generali di fasi condensate dovute a legami di tipo ionico, covalente, metallico, molecolare. Definizione dello stato standard. Lo stato di equilibrio. Costante di equilibrio e le sue espressioni. Legge di azione di massa. Dipendenza dalla temperatura delle costanti di equilibrio. L’equilibrio nei cambiamenti di composizione chimica: le reazioni chimiche. Teoria acido-base di Arrhenius. Equilibri omogenei in soluzione acquosa. Forza di acidi e basi. Equilibrio di dissociazione dell‘ acqua. Definizione di pH. Reazioni di neutralizzazione. Idrolisi salina. . Soluzioni tampone Teoria acido-base di Broensted: coppie coniugate acido/base. Relazione tra forza acida e struttura. Caratteristiche dei più importanti acidi e basi inorganici. Equilibri eterogenei in soluzione acquosa. Composti poco solubili: equilibri di solubilità e relativa costante (Kps ). Numero di ossidazione: significato e regole di calcolo.
Pile chimiche ed equazione di Nernst. Elettrodo di riferimento ad idrogeno e tabella di potenziali redox. Pile a concentrazione. Elettrodo a calomelano. Misura del pH mediante pila. Pile commerciali. Elettrolisi e legge di Faraday. Corrosione e protezione.

S. Failla, R. Paolesse, A. Pasini, M. Pasquali, P. Tagliatesta e L. Valli. Chimica generale e Inorganica. Edi-ermes editore, Milano, Italia.

La struttura dell’atomo. L’atomo di Bohr : quantizzazione dei livelli energetici. Proprietà ondulatorie dell’elettrone. Livelli energetici permessi. I 4 numeri quantici. Orbitali atomici, interpretazione fisica e rappresentazioni grafiche. Atomi polielettronici. Livelli energetici degli orbitali atomici. Il principio dell’Aufbau. Relazione tra configurazioni elettroniche degli elementi e struttura della Tavola Periodica. Energia di ionizzazione. Affinità per l’elettrone. Regolarità delle proprietà chimico fisiche in gruppi e periodi della Tavola Periodica. Caratteristiche fondamentali degli elementi dei gruppi rappresentativi. Il legame ionico. Raggi ionici. Il legame covalente. Strutture di Lewis. Molecole biatomiche omonucleari degli elementi del I e II periodo: legami molecolari e caratteristiche chimiche. Molecole biatomiche eteronucleari. Polarità di legame . L’elettronegatività . Il legame negli idruri alcalini, acidi alogenidrici e alogenuri alcalini. . Molecole poliatomiche. Il metodo del legame di valenza. Ibridizzazione (sp, sp2, sp3) e risonanza. Elettroni spaiati e “Lone Pairs”: effetti sulla struttura e sulla reattività. Livelli energetici e geometrie molecolari: il legame chimico in alcune molecole di particolare importanza ( BeH2, BH3; BF3,CO2, CO3- 2, CH4, NH3, NO3 – , PO4 -3, H2O, SO3 -2 , ClO- , ClO2- , ClO3 - , CLO4 - ). Il legame dei metalli. Reticoli metallici e loro caratteristiche. I legami del tipo Van der Waals tra atomi e molecole .Il legame idrogeno. La struttura dell’acqua liquida e solida. Proprietà generali di fasi condensate dovute a legami di tipo ionico, covalente, metallico, molecolare. Definizione dello stato standard. Lo stato di equilibrio. Costante di equilibrio e le sue espressioni. Legge di azione di massa. Dipendenza dalla temperatura delle costanti di equilibrio. L’equilibrio nei cambiamenti di composizione chimica: le reazioni chimiche. Teoria acido-base di Arrhenius. Equilibri omogenei in soluzione acquosa. Forza di acidi e basi. Equilibrio di dissociazione dell‘ acqua. Definizione di pH. Reazioni di neutralizzazione. Idrolisi salina. . Soluzioni tampone Teoria acido-base di Broensted: coppie coniugate acido/base. Relazione tra forza acida e struttura. Caratteristiche dei più importanti acidi e basi inorganici. Equilibri eterogenei in soluzione acquosa. Composti poco solubili: equilibri di solubilità e relativa costante (Kps ). Numero di ossidazione: significato e regole di calcolo.
Pile chimiche ed equazione di Nernst. Elettrodo di riferimento ad idrogeno e tabella di potenziali redox. Pile a concentrazione. Elettrodo a calomelano. Misura del pH mediante pila. Pile commerciali. Elettrolisi e legge di Faraday. Corrosione e protezione.

S. Failla, R. Paolesse, A. Pasini, M. Pasquali, P. Tagliatesta e L. Valli. Chimica generale e Inorganica. Edi-ermes editore, Milano, Italia.

Nozioni di base di statistica: i) Distribuzioni di probabilità Binomiale, di Poisson e di Gauss; ii) Frequenza e probabilità; iii) Principio della massima verosimiglianza: iiii) interpolazione di dati: i minimi quadrati; v) parametri statistici di una distribuzione di dati. Breve storia dei computer. Introduzione alla programmazione: i diagrammi di flusso. Comandi di base del Fortran, che non prevedano l'utilizzo di subroutine o function

Materiale fornito dal docente

Chimica Inorganica di base degli elementi principali della tavola periodica.Reattivita' e composti. composti organometallici. Molecole semplici con i metodi VB ed MO. I complessi dei metalli di transizione. Campo cristallino ed orbitali molecolari. Catalisi omogenea: reazioni industriali importanti. Chimica bioinorganica: enzimi e reazioni in vivo.

"Elementi di Fisica: Elettromagnetismo e onde", Mazzoldi, Nigro, Voci
"Fisica per scienze e ingegneria: volume secondo", Serway, Jewett

Le caratteristiche dello spazio-tempo e descrizione qualitativa del movimento. Cinematica del punto materiale.
Dinamica del punto materiale: principi della dinamica. Lavoro. Energia cinetica. Forze conservative. La conservazione dell'energia meccanica totale. Dinamica dei sistemi. Corpi rigidi: statica e dinamica del moto di rotazione e momento angolare. Urti tra punti materiali e corpi rigidi. Statica dei fluidi ideali. Elementi di fluidodinamica. Moto stazionario ed irrotazionale. Fluidi reali: viscosità e moto laminare. Caratteristiche del moto in regime turbolento. Tensione superficiale. Teoria cinetica dei gas (cenni). Nella parte finale del corso verranno affrontati-proposti argomenti a scelta concordati con gli studenti (es. termodinamica, onde elastiche, solidi e fluidi reali).

P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Elementi di Fisica 1, Ed. Edises (Scelta non obbligatoria)
Ogni altro testo di fisica generale di livello universitario è ammissibile.

Il corso è organizzato in lezioni teoriche in aula e in prove pratiche in laboratorio. Per questioni di sicurezza, il laboratorio viene organizzato su più turni nel caso in cui la numerosità degli studenti iscritti al corso sia 30. Gli studenti devono frequentare almeno i 2/3 del laboratorio per accedere all’esame, che si articolerà in una prova incognita di laboratorio ed una prova orale. Le lezioni vengono svolte alla lavagna con eventualmente l’ausilio del proiettore per mostrare grafici, figure, etc. rilevanti per il corso. Tutto il materiale grafico e visivo presentato verrà fornito agli studenti.
-Norme di sicurezza, prevenzione dei rischi ed elementi di primo soccorso nel laboratorio chimico.
-Principali tecniche ed operazioni di base nella pratica sperimentale chimica.
-Introduzione all’analisi qualitativa inorganica farmaceutica.
-Metodiche analitiche per l’analisi di sostanze inorganiche (riconoscimento sistematico di cationi ed anioni) di interesse farmaceutico.

Chimica Analitica Qualitativa, A. Araneo, Casa editrice Ambrosiana Milano

Chimica analitica. Analisi quantitativa e qualitativa, Adelaide Crea, Luisa Falchet, Casa editrice Zanichelli

Gas ideale e gas reale. Lavoro e Calore. Capacità termica. Primo principio della Termodinamica. Termochimica. Il secondo principio della termodinamica. Il ciclo di Carnot. L’entropia. L’energia libera. Il potenziale chimico. Le Transizioni di fase. Le miscele ideali e reali. I diagrammi di fase. Le proprietà colligative. Le soluzioni elettrolitiche. L’equilibrio chimico ed elettrochimico. Costante di equilibrio. Legge cinetica. Il metodo differenziale ed il metodo integrale nello studio delle cinetiche chimiche. Reazioni monomolecolari e reazioni consecutive. Studio delle cinetiche chimiche nella approssimazione dello stato stazionario. Cinetica delle reazioni enzimatiche. Il modello cinetico dei gas e la teoria degli urti. Dipendenza della velocità chimica dalla temperatura.
Il corso prevede la partecipazione obbligatoria ad esercitazioni di laboratorio per lo studio delle transizioni di fase mediante tecniche calorimetriche e per lo studio cinetico di una reazione chimica mediante tecniche spettrofotometriche. Lo studente consegnerà relazioni sulle esercitazioni svolte.

Chimica Fisica. Autori P. Atkins e J de Paula. Ed. Zanichelli

Gas ideale e gas reale. Lavoro e Calore. Capacità termica. Primo principio della Termodinamica. Termochimica. Il secondo principio della termodinamica. Il ciclo di Carnot. L’entropia. L’energia libera. Il potenziale chimico. Le Transizioni di fase. Le miscele ideali e reali. I diagrammi di fase. Le proprietà colligative. Le soluzioni elettrolitiche. L’equilibrio chimico ed elettrochimico. Costante di equilibrio. Legge cinetica. Il metodo differenziale ed il metodo integrale nello studio delle cinetiche chimiche. Reazioni monomolecolari e reazioni consecutive. Studio delle cinetiche chimiche nella approssimazione dello stato stazionario. Cinetica delle reazioni enzimatiche. Il modello cinetico dei gas e la teoria degli urti. Dipendenza della velocità chimica dalla temperatura.

Il corso prevede la partecipazione obbligatoria ad esercitazioni di laboratorio per lo studio delle transizioni di fase mediante tecniche calorimetriche e per lo studio cinetico di una reazione chimica mediante tecniche spettrofotometriche. Lo studente consegnerà relazioni sulle esercitazioni svolte.

Chimica Fisica. Autori P. Atkins e J de Paula. Ed. Zanichelli

1H-NMR: Teoria. Strumentazione e preparazione del campione. Spostamento chimico. Accoppiamento di spin, multipletti, sistemi di spin. Protoni scambiabili. Equivalenza magnetica. Chiralità e spettri NMR. Cenni di tecniche di disaccoppiamento. Effetto Overhauser nucleare.

13C-NMR: Classi di composti e spostamenti chimici. Cenni di NMR di nuclei diversi dal protone. Accoppiamento con nuclei magneticamente attivi.

SPETTROMETRIA DI MASSA: Strumentazione. Metodi di ionizzazione. Analizzatori di massa. Interpretazione degli spettri di massa EI. Spettri di massa di alcune classi di composti chimici.

SPETTROMETRIA NELL’INFRAROSSO: Teoria. Strumentazione. Preparazione del campione. Interpretazione degli spettri. Assorbimenti caratteristici dei gruppi funzionali presenti nelle molecole organiche.

SPETTROSCOPIA UV: Teoria. Strumentazione e preparazione del campione. Assorbimenti caratteristici delle varie classi di composti organici.

DETERMINAZIONE DELLA STRUTTURA DI COMPOSTI ORGANICI SULLA BASE DI SPETTRI 1H NMR, 13C NMR, EI-MS e IR: Strategie di risoluzione di problemi strutturali tramite combinazioni di metodi spettroscopici. Analisi e risoluzione di problemi di identificazione strutturale di diverse classi di composti organici.

"Identificazione spettrometrica di composti organici"
Autore: Robert M. Silverstein
Editore: Casa Editrice Ambrosiana, distribuito da Zanichelli

1H-NMR: Teoria. Strumentazione e preparazione del campione. Spostamento chimico. Accoppiamento di spin, multipletti, sistemi di spin. Protoni scambiabili. Equivalenza magnetica. Chiralità e spettri NMR. Cenni di tecniche di disaccoppiamento. Effetto Overhauser nucleare.

13C-NMR: Classi di composti e spostamenti chimici. Cenni di NMR di nuclei diversi dal protone. Accoppiamento con nuclei magneticamente attivi.

SPETTROMETRIA DI MASSA: Strumentazione. Metodi di ionizzazione. Analizzatori di massa. Interpretazione degli spettri di massa EI. Spettri di massa di alcune classi di composti chimici.

SPETTROMETRIA NELL’INFRAROSSO: Teoria. Strumentazione. Preparazione del campione. Interpretazione degli spettri. Assorbimenti caratteristici dei gruppi funzionali presenti nelle molecole organiche.

SPETTROSCOPIA UV: Teoria. Strumentazione e preparazione del campione. Assorbimenti caratteristici delle varie classi di composti organici.

DETERMINAZIONE DELLA STRUTTURA DI COMPOSTI ORGANICI SULLA BASE DI SPETTRI 1H NMR, 13C NMR, EI-MS e IR: Strategie di risoluzione di problemi strutturali tramite combinazioni di metodi spettroscopici. Analisi e risoluzione di problemi di identificazione strutturale di diverse classi di composti organici.

"Identificazione spettrometrica di composti organici"
Autore: Robert M. Silverstein
Editore: Casa Editrice Ambrosiana, distribuito da Zanichelli

Accuratezza, esattezza, precisione, sensibilità, ripetibilità, riproducibilità, selettività di un metodo analitico. Errori sistematici e casuali, test Q, test F. Rapporto di prova. Gravimetria, Vetreria di laboratorio. Titolazioni acido-base, titolazioni di precipitazione, titolazioni di complessazione, titolazioni redox. Il corso prevede esperienze di laboratorio in cui lo studente deve calcolare la quantità di analita presente in concentrazione incognita nel campione mediante titolazioni volumetriche o esperimenti di gravimetria. Chimica analitica applicata in ambito industriale, ambientale e agroalimentare.

Chimica analitica di Gary D. Christian testo suggerito.

Slide power point utilizzate a lezione e condivise dopo lezione su didattica web.

Accuratezza, esattezza, precisione, sensibilità, ripetibilità, riproducibilità, selettività di un metodo analitico. Errori sistematici e casuali, test Q, test F. Rapporto di prova. Gravimetria, Vetreria di laboratorio. Titolazioni acido-base, titolazioni di precipitazione, titolazioni di complessazione, titolazioni redox. Il corso prevede esperienze di laboratorio in cui lo studente deve calcolare la quantità di analita presente in concentrazione incognita nel campione mediante titolazioni volumetriche o esperimenti di gravimetria. Chimica analitica applicata in ambito industriale, ambientale e agroalimentare.

Chimica analitica di Gary D. Christian testo suggerito.

Slide power point utilizzate a lezione e condivise dopo lezione su didattica web.

Elettricità, magnetismo e ottica:
Campi elettrici. La legge di Gauss. Il potenziale elettrico. Capacità e dielettrici. Corrente e resistenza. Circuiti in corrente continua. Campi magnetici. Sorgenti di campo magnetico. La legge di Faraday. Induttanza. Circuiti in corrente alternata. Equazioni di Maxwell. Onde elettromagnetiche.
Luce ed ottica:
La natura della luce e le leggi dell'ottica geometrica. La formazione dell'immagine (specchi, diottri, lenti sottili). Interferenza e diffrazione delle onde luminose.

"Elementi di Fisica: Elettromagnetismo e onde", Mazzoldi, Nigro, Voci
"Fisica per scienze e ingegneria: volume secondo", Serway, Jewett

Aminoacidi e peptidi. Il legame peptidico. Le proteine: struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria. Protein folding. DNA. RNA. Relazione struttura-funzione: emoglobina e mioglobina. Cooperatività di legame. Gli enzimi: struttura e funzione. Coenzimi e vitamine. Introduzione alla cinetica enzimatica. Definizione del meccanismo catalitico di alcuni enzimi modello. Regolazione enzimatica. Enzimi allosterici. Membrane cellulari e proteine di membrana. Bioenergetica. Glicolisi e gluconeogenesi. Ciclo dell’acido citrico. Fosforilazione ossidativa. Catabolismo e anabolismo glucidico e lipidico. Biosintesi e vie degradative di alcuni aminoacidi. Destino metabolico dell’ammoniaca. Fotosintesi. Sistemi sensoriali.

Appling, Anthony-Cahill, Mathews. Biochimica, Molecole e Metabolismo. Pearson Italia, 2017.

Nelson, Cox. I Principi di Biochimica di Lehninger. Zanichelli Editore, 2018.

Proprietà dello spazio di Hilbert. Vettori di base. Principio di sovrapposizione degli stati. Processo di ortogonalizzazione.
Operatori quanto-meccanici. Regole di corrispondenza. Equazione agli autovalori. Ortogonalità di autofunzioni corrispondenti ad autovalori diversi (dim.).
Postulati della meccanica quantistica. Dipendenza temporale della funzione di stato. Generalizzazione del 3° postulato. Soluzioni stazionarie dell’equazione di Schrödinger.
Operatore commutatore. Principio di indeterminazione. Variazione temporale del valore aspettato. Autofunzioni comuni a più operatori. Notazione di Dirac. Proprietà delle matrici che rappresentano un operatore quanto-meccanico. Principio di corrispondenza. Variabili indipendenti. Fattorizzazione della funzione di stato.
Particella libera monodimensionale. Particella nella scatola monodimensionale a pareti rigide. Stima degli stati traslazionali di una particella in una scatola tridimensionale. Densità e degenerazione degli stati traslazionali. Barriera con V E: effetto tunnel. Oscillatore Armonico. Autofunzioni e autovalori dell’energia (senza dim.).
Degenerazione di scambio. Degenerazione di simmetria. Indistinguibilità di particelle identiche. Significato fisico delle funzioni simmetrica ed antisimmetrica.
Operatori del momento angolare orbitale. Regole di commutazione. Quantizzazione spaziale. Autovalori ed autofunzioni (senza dim.). Rotatore rigido. Autovalori ed autofunzioni. Costante rotazionale. Degenerazione del livello rotazionale. Operatori di spin. Classificazione delle particelle in base allo spin. Operatore di scambio. Fermioni e bosoni. Funzione d’onda completa di due fermioni. Principio di Pauli.
Postulati della Termodinamica Statistica (TS). Teorema ergodico.
Ensemble canonico. Interpretazione molecolare del calore e del lavoro (I principio della TC). Funzione di ripartizione di un sistema termodinamico: definizione e significato fisico. Espressioni TS delle grandezze termodinamiche di un sistema.
Definizione dell’Ensemble Microcanonico. Entropia di un sistema dell’Ensemble Microcanonico. Fluttuazioni dell’energia di un sistema nell’ensemble canonico. Equivalenza termodinamica degli insiemi.
Postulato di Gibbs della TS. Entropia residua.
Statistica classica di Boltzmann. Funzione di ripartizione molecolare. Statistica di Boltzmann corretta. Limite classico. Statistiche quantistiche: popolazione della distribuzione più probabile; criteri di convergenza delle statistiche quantistiche nella statistica di classica.
Funzione di ripartizione traslazionale. Lunghezza d’onda termica di De Broglie. Temperatura caratteristica traslazionale. Grandezze TS del gas ideale monoatomico.
Temperatura caratteristica rotazionale. Funzione di ripartizione rotazionale. Fattore di simmetria. Temperatura caratteristica vibrazionale. Funzione di ripartizione vibrazionale. Grandezze TS del gas ideale biatomico. Contributi alle grandezze termodinamiche dei vari modi di moto. Funzione di ripartizione per le molecole poliatomiche.
Equipartizione dell’energia.
Equilibrio chimico. Costante di equilibrio per una reazione tra gas ideali. Effetto dei fattori entropico ed entalpico sulla costante di equilibrio. Reazione isomerica A  B.
Reazione di scambio. Teoria dello stato di transizione.
Lo spettro elettromagnetico. Interazione radiazione - materia. Concetti generali della spettroscopia molecolare. Regole di selezione e intensità di una transizione; legge di Lambert-Beer. Forma delle bande spettrali. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Spettroscopia rotazionale in fase gassosa.
Spettroscopia vibrazionale in fase gassosa e in soluzione; . Modi normali di vibrazione. Uso di spettri vibrazionali per il riconoscimento di sostanze e di determinazione di parametri molecolari in molecole biatomiche e poliatomiche. Principio di Franck-Condon. Spettroscopia elettronica. Simboli di termine.
Esperienze di laboratorio. 1) Spettro rotovibrazionale di ossido di carbonio in fase gassosa; 2) spettro vibrazionale di Cloroformio e cloroformio deuterato. 3) spettro vibrorotazionale di
ammoniaca in fase gassosa. 4) determinazione di energia di legame a idrogeno mediante spettroscopia UV; 5) spettro UV-Vis di criptocianine; 6) spettro della molecola di iodio in fase gassosa.

P. W. Atkins, R. Friedman, Molecular Quantum Mechanics, Oxford University Press
- B. Pispisa, Appunti di termodinamica Statistica, dispense.
- D.D. Fitts, Principles of Quantum Mechanics, Cambridge University Press
- F. Bernath, Spectra of Atoms and Molecules, Oxford University Press
- C. N. Banwell, E. M. McCash,Fundamental of Molecular Spectroscopy. Mc Graw-Hill
- Appunti, materiale didattico ed esercizi forniti dai docenti.

Oscillatore Armonico. Autofunzioni e autovalori dell’energia (senza dim.).
Degenerazione di scambio. Degenerazione di simmetria. Indistinguibilità di particelle identiche. Significato fisico delle funzioni simmetrica ed antisimmetrica.Operatori del momento angolare orbitale. Regole di commutazione. Quantizzazione spaziale. Autovalori ed autofunzioni (senza dim.). Rotatore rigido. Autovalori ed autofunzioni. Costante rotazionale. Degenerazione del livello rotazionale.

Lo spettro elettromagnetico. Interazione radiazione - materia. Concetti generali della
spettroscopia molecolare. Regole di selezione e intensità di una transizione; legge di
Lambert-Beer. Forma delle bande spettrali. Approssimazione di Born-Oppenheimer.
Spettroscopia rotazionale in fase gassosa.
Spettroscopia vibrazionale in fase gassosa e in soluzione. Modi normali di vibrazione. Uso
di spettri vibrazionali per il riconoscimento di sostanze e di determinazione di parametri
molecolari in molecole biatomiche e poliatomiche. Principio di Franck-Condon.
Spettroscopia elettronica. Simboli di termine.
Esperienze di laboratorio riguardanti acquisizione ed interpretazione di spettri
roto-vibrazionali ed elettronici di molecole biatomiche e poliatomiche

- P. W. Atkins, R. Friedman, Meccanica quantistica molecolare.
- D.D. Fitts, Principles of Quantum Mechanics, Cambridge University Press
- J.M.Brown, Molecular Spectroscopy, Oxford University Press
- F. Bernath, Spectra of Atoms and Molecules, Oxford University Press
- Appunti, materiale didattico ed esercizi forniti dal docente.

Conduttori elettronici a base di carbonio e polimeri. Conduttori ionici: Fenomeni di trasporto in soluzioni elettrolitiche e elettroliti polimerici. Legge di Kohlrausch e legge della migrazione indipendente degli ioni. Relazione tra mobilità, conduttività e coefficiente di diffusione (relazione di Einstein, relazione di Nernst-Plank). Interfaccia conduttore elettronico/conduttore ionico: l’elettrodo. Reazioni elettrochimiche; l’equilibrio elettrochimico, l’origine del potenziale elettrodico e l’equazione di Nernst.
La velocità delle reazioni chimiche e la catalisi. Fattori che influenzano la velocità di una reazione. Legge cinetica, costante di velocità e ordine di reazione. La teoria dello stato di transizione, equazione di Arrhenius, meccanismi di reazione. Cenni di elettrocatalisi. Cinetica elettrochimica e sovratensioni agli elettrodi polarizzati. L’equazione di Butler-Volmer. Curve di polarizzazione di un dispositivo elettrochimico. Tecniche elettrochimiche di base: Metodo potenzio statico, Voltammetria a scansione lineare del potenziale, Voltammetria ciclica, Spettroscopia elettrochimica di impedenza.
Classificazione dei dispositivi elettrochimici. Batterie e celle a combustibile per la sostenibilità energetica. Batterie primarie e accumulatori: requisiti e caratteristiche funzionali. Alcune batterie di uso comune: pila alcalino-manganese, accumulatore al piombo, accumulatori al litio. Batterie a flusso per l’accumulo di energia rinnovabili : dispositivi al vanadio. Celle a combustibile a elettrolita polimerico alimentate a idrogeno e metanolo diretto (PEMFC, DMFC). Sistemi bioelettrochimici: celle a combustibile enzimatiche, celle a combustibile microbiche e celle di elettrosintesi microbiche.

Materiale didattico fornito dal docente

Classificazione dei materiali. Principali strutture cristalline metalliche. Strutture cristalline solidi ionici. Macromolecole polimeriche e vetri. Difetti delle strutture cristalline: punto, linea e superficie. Il movimento delle dislocazioni. Relazioni difetti proprietà. La conduzione metallica e cenni di teoria delle bande. Il modello di Drude. La conduzione dei semiconduttori intrinseci ed estrinseci. La giunzione p-n. La conduzione nei solidi ionici. La chimica dei difetti e conducibilità. La notazione di Kroger-Vink. Difetti intrinseci. Difetti sostituzionali. Formazione di vacanze di ossigeno. Diagramma di Brouwer. Conduttori di ioni ossigeno. Dipendenza della conducibilità ionica dalla temperatura, dal tipo di difetti e dall’atmosfera.
Celle a combustibile ad ossidi solidi (SOFC): materiali, componenti e applicazioni.

Materiale didattico fornito dal docente

Parte teorica
Introduzione. Tecniche analitiche. Sensibilità, limite di rilevabilità, segnale/rumore.

Metodi di analisi spettrofotometrici
Tecniche spettroscopiche. Analisi spettrofotometrica di assorbimento. Titolazioni spettrofotometriche. Spettrofotometri UV-visibile. ELISA. Fluorescenza. Spettrofluorimetri.
Strumentazione.

Metodi elettrochimica
Amperometria, voltammetria, polarografia. Principi e metodi. Equazione di Cottrell. ASV e sue applicazioni. Cronoamperometria. Potenziometria e elettrodi iono-selettivi.

Metodi di analisi cromatografica
Principi della cromatografia. Allargamento di banda ed efficienza della colonna cromatografica. Analisi qualitative e quantitative. Gascromatografia e relativa
strumentazione. Cromatografia liquida ad alte prestazioni. Strumentazione per la cromatografia liquida.

Parte di laboratorio
Esperienza di spettrofotometria di assorbimento UV-visibile: determinazione dei nitriti nelle acque. Utilizzo della tecnica ELISA. Esperienza di fluorescenza: determinazione di una sequenza specifica di DNA. Elettrochimica: determinazione di ioni Pb2+ con ASV. Esperienza di HPLC: determinazione del contenuto di caffeina in diversi campioni.

Materiale didattico fornito dal docente

Parte teorica
Introduzione. Tecniche analitiche. Sensibilità, limite di rilevabilità, segnale/rumore.

Metodi di analisi spettrofotometrici
Tecniche spettroscopiche. Analisi spettrofotometrica di assorbimento. Titolazioni spettrofotometriche. Spettrofotometri UV-visibile. ELISA. Fluorescenza. Spettrofluorimetri.
Strumentazione.

Metodi elettrochimica
Amperometria, voltammetria, polarografia. Principi e metodi. Equazione di Cottrell. ASV e sue applicazioni. Cronoamperometria. Potenziometria e elettrodi iono-selettivi.

Metodi di analisi cromatografica
Principi della cromatografia. Allargamento di banda ed efficienza della colonna cromatografica. Analisi qualitative e quantitative. Gascromatografia e relativa
strumentazione. Cromatografia liquida ad alte prestazioni. Strumentazione per la cromatografia liquida.

Parte di laboratorio
Esperienza di spettrofotometria di assorbimento UV-visibile: determinazione dei nitriti nelle acque. Utilizzo della tecnica ELISA. Esperienza di fluorescenza: determinazione di una sequenza specifica di DNA. Elettrochimica: determinazione di ioni Pb2+ con ASV. Esperienza di HPLC: determinazione del contenuto di caffeina in diversi campioni.

Materiale didattico fornito dal docente