Transcript Brochure dei corsi - Corso di Laurea Magistrale in Metodologie

Dipartimento di Chimica
BROCHURE
DEI CORSI
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche
Avanzate
Printed by Campusnet - 14/02/2016 05:31
Indice
Indice
1
Analisi chimica applicata - curriculum "Metodologie analitiche"
4
BIOCHIMICA STRUTTURISTICA E FUNZIONALE
6
Functional and Structural Biochemistry
Caratterizzazione di composti organici - curriculum "Sintesi e reattività organica"
10
Catalisi enzimatica
12
Catalisi eterogenea
13
Catalisi omogenea
14
CATALIZZATORI E PROCESSI CATALITICI
15
CATALYSTS AND CATALYTIC PROCESSES
Catalizzatori e Processi Catalitici (Curriculum Reattività e Funzione)
18
Chemiometria analitica - curriculum "Metodologie analitiche"
20
CHIMICA AGRARIA
21
Agricultural Chemistry
Chimica Agraria
23
Agricultural Chemistry
Chimica computazionale
26
Computational chemistry
CHIMICA COMPUTAZIONALE
28
Computational chemistry
Chimica computazionale (Curriculum Struttura e Proprietà)
31
Computational chemistry
Chimica computazionale (Curriculum Struttura e Proprietà)
33
Computational chemistry
Chimica dello stato solido
35
Solid state chemistry
Chimica dello stato solido (Curriculum Struttura e Proprietà)
37
Solid State Chemistry
CHIMICA DI COORDINAZIONE E BIOINORGANICA
39
Coordination and bioinorganic chemistry
Chimica di coordinazione e bioinorganica (Curriculum Reattività e Catalisi)
41
Coordination and bioinorganic chemistry
Chimica di coordinazione e bioinorganica (Curriculum Reattività e Funzione)
43
Coordination and bioinorganic chemistry
Chimica supramolecolare
45
Controllo analitico dei prodotti - curriculum "Metodologie analitiche"
46
ELEMENTI DI DIRITTO
47
Elements of Law
Elementi di diritto
49
Elements of Law
ELETTROCHIMICA APPLICATA
51
Applied electrochemistry
Elettrochimica Applicata: Corrosione e Conversione di Energia
55
Applied Electrochemistry:
Elettrosintesi ed Elettrocatalisi
59
Forze e interazioni nei solidi
60
Fotochimica
61
IDENTIFICAZIONE SPETTROMETRICA DI COMPOSITI ORGANICI
62
Spectrometric Identification of Organic Compounds
Identificazione Spettrometrica di Composti Organici
65
Spectrometric Identification of Organic Compounds
-1-
Interazione e riconoscimento molecolare
67
Laboratorio di sintesi e caratterizzazione avanzata
68
Laboratorio Di Sintesi Inorganiche Avanzate
69
Advanced laboratory of inorganic synthesis
Meccanismi di reazioni organiche II - curriculum "Sintesi e reattività organica"
71
METODOLOGIE DI CARATTERIZZAZIONE E APPLICAZIONI DEI MATERIALI POLIMERICI
72
Methodologies of characterization and applications of polymeric materials
Metodologie di caratterizzazione e applicazioni dei materiali polimerici
75
Metodologie di caratterizzazione e applicazioni dei materiali polimerici
76
Metodologie di caratterizzazione e applicazioni dei materiali polimerici (Curriculum Struttura e Proprietà)
78
Methodologies of characterization and applications of polymeric materials
Modelli di speciazione - curriculum "Metodologie analitiche"
80
MODELLISTICA DEI SOLIDI
81
Modelling crystalline systems
Modellistica dei solidi (Curriculum Struttura e Proprietà)
84
Modelling crystalline systems
Modellistica dei solidi (Curriculum Struttura e Proprietà)
86
Modelling crystalline systems
MODELLISTICA MOLECOLARE
88
Molecular modelling
Modellistica Molecolare (Curriculum Struttura e Proprietà)
91
Molecular modelling
NUOVI ORIENTAMENTI IN SINTESI ORGANICA
94
New trends in organic synthesis
Nuovi orientamenti in sintesi organica (Curriculum Reattività e Catalisi)
97
New trends in organic synthesis
Nuovi orientamenti in sintesi organica (Curriculum Reattività e Funzione)
98
New trends in organic synthesis
Nuovi orientamenti in sintesi organica - curriculum "Sintesi e reattività organica"
100
RISONANZE MAGNETICHE
102
MRI
Risonanze magnetiche
104
Simulazione Molecolare
106
SINTESI E MECCANISMI IN CHIMICA ORGANICA
107
Synthesis and Mechanisms in Organic Chemistry
Sintesi e meccanismi in Chimica Organica
109
Synthesis and Mechanisms in Organic Chemistry
Sintesi inorganiche avanzate
111
Advanced inorganic syntheses
Solidi difettivi e superfici
113
Sostanze organiche naturali
115
Spettroscopie magnetiche e ottiche
116
Magnetic and Optical Spectroscopies
Stereochimica organica
120
STRATEGIE DI CHIMICA ANALITICA
121
Analytical Chemistry Strategies
Strategie di Chimica Analitica
124
Analytical Chemistry Strategies
Strategie di Chimica Analitica
126
Strutture cristalline
128
STRUTTURISTICA
129
Structural Chemistry
Strutturistica (Curriculum Reattività e Catalisi)
134
Structural Chemistry
-2-
Strutturistica (Curriculum Reattività e Funzione)
139
Structural Chemistry
-3-
Analisi chimica applicata - curriculum "Metodologie analitiche"
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: S8929
Docenti:
Prof. Claudio Baggiani (Titolare del corso)
Dott. Marco Ginepro (Titolare del corso)
Contatti docente:
011-6705266, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 509)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
7
SSD attvità didattica:
CHIM/01 - chimica analitica
Erogazione:
Lingua:
Frequenza:
Tipologia esame:
OBIETTIVI FORMATIVI
Illustrare le caratterisitche fondamentali delle moderne tecniche di trattamento del campione
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Rendere lo studente in grado di affrontare le problematiche pratiche relative al trattamento di matrici complesse da
eseguirsi prima dell'analisi chimica
PROGRAMMA
Argomento
tecniche base di trattamento del campione
Ore
Lez.
Ore Lab.
Ore
Eserc.
Totale Ore di Car. Didattico
2
2
estrazione liquido-liquido (LLE) e single drop (SDLLE) 4
4
estrazione solido-liquido (SLE) e supercritica (SFE)
4
4
estrazione in fase solida (SPE)
12
12
immunoestrazione (IE) e stampo molecolare (MISPE) 4
4
microestrazione in fase solida (SPME)
6
6
totale
32
TESTI
32
CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Lucidi e articoli scientifici e materiale presentato a lezione
NOTA
Propedeuticità: Analisi Chimica Strumentale A + B Laboratorio di Chimica Analitica Strumentale
Modalità della didattica: lezioni frontali
Modalità di esame: esame orale
Frequenza:La frequenza alle attività di esercitazione e laboratorio interne ai corsi è obbligatoria, a meno di
dispensa da parte del docente responsabile e per solidi motivi di carattere didattico (per esempio, forte attinenza
dell'esercitazione con l'attività lavorativa di uno studente-lavoratore).
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=b630
-4-
-5-
BIOCHIMICA STRUTTURISTICA E FUNZIONALE
Functional and Structural Biochemistry
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0272
Docenti:
Prof. Sheila Sadeghi (Titolare del corso)
Dott. Giovanna Di Nardo (Titolare del corso)
Contatti docente:
0116704528, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
1° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
BIO/10 - biochimica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Inglese
Frequenza:
Facoltativa
Tipologia esame:
Scritto
PREREQUISITI
italiano
Conoscenze di base di chimica biologica Conoscenze di tecniche di separazione e analisi di biomolecole
english
Basic knowledge of biological chemistry Knowledge of techniques for the separation and analysis of biomolecules
OBIETTIVI FORMATIVI
italiano
Lo studente acquisira' conoscenze dettagliate su:
- relazione struttura-funzione delle macromolecole biologiche
- studio del folding delle proteine
- evoluzione di strutture proteiche e di moduli proteici
- metodi spettroscopici per lo studio della struttura delle proteine
- cristallografia ai raggi X
- analisi e costruzione di modelli molecolari di strutture proteiche
- Attivazione di ossigeno molecolare da cofattori presenti nelle proteine
- analisi di struttura-funzione applicata a emo-proteine, flavo-proteine e rame-proteine.
Nelle esercitazioni di laboratorio lo studente imparerà a generare modelli di strutture proteiche con approcci
bioinformatici e utilizzerà metodi sperimentali di cristallizzazione delle proteine.
english
The students will acquire detailed knowledge of:
-6-
- Structure-function relationships of biological macromolecules
- protein folding
- Evolution of protein structures and protein modules
- Spectroscopic techniques applied to the study of protein structure
- X-ray crystallography applied to proteins
- Analysis and construction of molecular models of protein structures
- Activation of molecular oxygen by cofactors found in proteins.
- Analysis of structure-function applied to haem-, flavo-proteins and copper proteins. In the practicals, the student
will learn to create models of protein structures through bioinformatic approaches and will use experimental
methods for protein crystallization [[.]
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
italiano
Al termine dell'insegnamento lo studente comprenderà le differenze tra elementi di struttura primaria, secondaria
e terziaria e come questi diversi livelli di organizzazione possono essere studiati con diverse metodologie
spettroscopiche. Conoscerà i principi e i metodi per la cristallografia a raggi X applicata a proteine. Da un punto di
vista funzionale, comprenderà come la struttura 3D di una proteina influenza la sua funzione, perché l'ossigeno
molecolare deve essere attivato da diversi enzimi e quali cofattori contribuiscono a questa attivazione. Nella parte
delle esercitazioni, lo studente imparerà a generare da una sequenza primaria di una proteina un modello 3D in
silico. Inoltre, avrà un'esperienza diretta di cristallizzazione delle proteine utilizzando il lisozima. Durante il corso gli
studenti inoltre hanno la possibilità di presentare un recente articolo della letteratura in lingua inglese evidenziando
anche la capacità di lavorare in gruppo
english
At the end of the course students will understand the differences between elements of primary, secondary and
tertiary structure and how these different levels of organization can be studied with spectroscopic techniques.
Students will aquire knowledge about principles and methods for X-ray crystallography applied to proteins. From a
functional point of view, he will understood how the 3D structure of a protein influences its function, why molecular
oxygen needs to be activated by different enzymes within bacteria and human and which cofactors contribute to
this activation. In the practicals, students will learn how to generate a protein 3D model in silico starting from a
primary sequence. Moreover, the students will have direct experience of protein crystallization using lysozyme.
During the course the students also get a chance to present a recent literature article in English highlighting their
ability to work in teams.
MODALITA' DI INSEGNAMENTO
italiano
Lezioni frontali: 42 ore, Esercitazioni in laboratorio: 12 ore
La frequenza alle lezioni è facoltativa, mentre al laboratorio è obbligatoria
english
Lectures: 42 hours; Practicals: 12 hours
Lecture attendance is optional, while practicals is compulsory.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
italiano
L'esame consiste in una prova scritta, obbligatoria, e una prova orale, facoltativa, cui si accede solo con la prova
-7-
scritta sufficiente. Nella determinazione del voto finale viene anche tenuto conto delle attività svolte in laboratorio e
dei seminari.
Prova scritta finale unica con 3 domande (80% voto finale). Ogni domanda ha un peso di 10 punti.
La relazione scritta sulla parte esercitativa di bioinformatica (modeling) viene valutata (10% del voto finale).
I seminari degli studenti vengono anche valutati (10% del voto finale).
Il voto finale è espresso in 30esimi.
La commissione d'esame si riserva di avere una discussione dell'elaborato al momento della registrazione del voto.
english
Final written exam with 3 questions (80%). Each question is 10/30.
The written report on thebioinformatics (modeling) is evaluated ( 10 % of the final grade ).
The seminars of the students are also assessed ( 10 % of the final grade ).
The final grade will be expressed in a maximum of 30.
The examination committee reserves the right to have an oral exam to clarify the preparation of the student before
registering to vote.
PROGRAMMA
italiano
BASI STRUTTURALI DELLA FUNZIONE DELLE PROTEINE 1. Analisi della struttura 1aria, 2aria, 3aria e 4aria: a.
Determinazione della sequenza aminoacidica-degradazione di Edman b. Legame peptidico, Ramachandran plot,
struttura secondaria e terziaria c. Interazioni deboli nelle proteine d. Struttura quaternaria, assemblaggio 2.
Classificazione e proprietà delle proteine e loro domini: a. Domini alfa b. Domini beta c. Domini alfa/beta d.
Caratteristiche dei più comuni domini proteici e. Proteine di membrana 3. Protein dynamics: misura tramite
spettroscopia ANALISI DELLA STRUTTURA PROTEICA 4. Struttura delle proteine: a. Confronto, classificazione,
predizione b. Predizione di interazioni in complessi proteici 5. Modelling of protein structures: a. Data banks:
Swissprot, PSI-BLAST, Multialign b. Uso di Swiss-Pdb-viewer e Yasara c. Predizione di struttura 2aria: utilizzo di 3DPSSM e PSIPRED d. Generazione e analisi di Ramachandran plot e. Visualizzazione di e calcoli su strutture di proteine
(solvent accessible area, distances, geometrie, surface potentials, molecular interactions) f. Ligand docking – teoria
e utilizzo di Yasara g. cristallografia ai raggi x di proteina 6. Protein folding: a. concetti chiave e metodi b.
Termodinamica c. Cinetica d. Effetto di denaturanti su folding e unfolding e. Il "molten globule" f. Folding funnels g.
Folding patterns h. Protein misfolding e chaperons i. Proteins misfolding e patologie CHIMICA DELLE REAZIONE
REDOX A CATALISI ENZIMATICA 7. Cofattori proteici e electron transfer nei sistemi biologici 8. Proteine eme a. Ciclo
catalitico b. Legame dell'ossigeno- emoglobina c. Attivazione dell'ossigeno- citocromo ossidasi d. Aggiunta di
ossigeno ai substrati- P450 i. Reazioni accoppiate e disaccoppiate ii. Specie reattive dell'ossigeno 9. Flavoproteine
a. Electron transfer b. Monoossigenasi i. FMO- ciclo di reazione ii. Monoaminoossidasi iii. BVMO- applicazioni
biotecnologiche 10. Proteine rame a. Classificazione b. Rame e electron transfer c. Rame e ossigeno d. Proteine
contenenti rame e eme
english
STRUCTURAL BASIS OF PROTEIN FUNCTION 1. Analysis of Iary, IIary, IIIary and IVary structure: a. Determination of
aminoacid sequence -Edman degradation b. Peptide bond, Ramachandran plot, secondary and tertiary structure c.
Weak interactions in proteins d. Quaternary structure, assembly 2. Classification and properties of proteins and their
domains: a. Alfa domains b. Beta domains c. Alfa/beta domains d. Characteristics of the most common protein
domains e. Membrane proteins 3. Spectroscopy techniques applied tp protein structure determination ANALYSIS
-8-
OF PROTEIN STRUCTURE 4. Protein structure: a. Comparison, classification and prediction b. Prediction of
interactions in protein complexes 5. Modelling of protein structures: a. Data banks: Swissprot, PSI-BLAST, Multialign
b. Use of Swiss-Pdb-viewer and Yasara c. IIary structure prediction: use of 3D-PSSM e PSIPRED d. Generation and
analysis of the Ramachandran plot e. Visualisation of and calculations on protein structures ( solvent accessible area,
distances, geometry, surface potentials, molecular interactions) f. Ligand docking – theory and use of Yasara g.
Protein X-ray crystallography 6. Protein folding: a. Key concepts and methods b. Thermodynamics c. Kinetics d.
Effect of denaturants on rates of folding and unfolding e. The molten globule f. Folding funnels g. Folding patterns h.
Protein misfolding and chaperons i. Protein misfolding and disease ENZYMATIC REDOX CHEMISTRY 7. Protein
cofactors and biological electron transfer 8. Haem proteins a. Catalytic cycle b. Oxygen binding- haemoglobin c.
Oxygen activation- cytochrome oxidase d. Oxygen addition to substrates- P450s i. coupled vs uncoupled reactions
ii. reactive oxygen species 9. Flavo-proteins a. Electron transfer b. Monooxygenases i. FMO- reaction cycle ii.
Monoamine oxidase iii. BVMO- biotechnological applications 10. Copper proteins a. Classification b. Copper and
electron transfer c. Copper and dioxygen d. Haem and copper proteins
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
italiano
Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile sul sito: http://chimica.campusnet.unito.it/cgi-bin/home.pl I
testi base consigliati per il corso sono: - Branden e Tooze: Introduction to protein structure . Second Edition Garland Publ Inc.. - A.M- Lesk: Introduction to protein science. Architecture, functions and genomics, Oxford
University Press - C.A. Orengo, D.T. Jones & J.M. Thornton: Bioinformatics. Genes, protein & Computers - BIOS
Scientific Publisher Limited - J.J.R. Fausto da Silva and R.J.P. Williams: The biological chemistry of the elements –
Clarendon Press, Oxford University Press E' fortemente consigliato l'utilizzo del seguente materiale per
approfondimenti e integrazioni: - presentazioni powerpoint e appunti delle lezioni; - articoli e reviews prese dalla
letteratura come indicato durante le lezioni. Infine sono di seguito indicati siti internet di interesse: - www.expasy.ch
- www.rcsb.org/pdb - www.biology.arizona.edu/biochemistry/biochemistry.html
english
The teaching material available on the following website and also directly from the lecturers:
http://chimica.campusnet.unito.it/cgi-bin/home.pl The textbooks covering some of the material taught during the
lectures include: - Branden e Tooze: Introduction to protein structure . Second Edition - Garland Publ Inc.. - A.MLesk: Introduction to protein science. Architecture, functions and genomics, Oxford University Press - C.A. Orengo,
D.T. Jones & J.M. Thornton: Bioinformatics. Genes, protein & Computers - BIOS Scientific Publisher Limited - J.J.R.
Fausto da Silva and R.J.P. Williams: The biological chemistry of the elements – Clarendon Press, Oxford University
Press It is strongly advised to use the following material for studying and preparation of exam: - powerpoint
presentations of the lectures ; - Articles and review papers mentioned during the lectures. For the section regarding
in silica modelling of proteins the following websites will be used: - www.expasy.ch - www.rcsb.org/pdb www.biology.arizona.edu/biochemistry/biochemistry.html
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=7f78
-9-
Caratterizzazione di composti organici - curriculum "Sintesi e reattività organica"
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: S8246
Docente:
Dott. Annamaria Deagostino (Titolare del corso)
Contatti docente:
0116707647, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 509)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
5
SSD attvità didattica:
CHIM/06 - chimica organica
Erogazione:
Lingua:
Frequenza:
Tipologia esame:
OBIETTIVI FORMATIVI
Lo scopo del corso è quello di insegnare a determinare la struttura di composti organici utilizzando le tecniche
spettroscopiche NMR, di Massa e IR.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Lo studente dovrà essere in grado di caratterizzare e riconoscere la struttura di molecole organiche anche
relativamente complesse, padroneggiando le tecniche spettroscopiche IR, NMR e Massa, sapendo anche utilizzare i
tre diversi spettrometri.
PROGRAMMA
Risonanza magnetica protonica:
sistemi AMX, ABX e ABC
accoppiamenti vicinali e geminali (correlazione di Karplus)
cicli esatomici e pentatomici
disaccoppiamento di spin
spettrometria per differenza ad effetto nucleare overhauser
analisi di sistemi del primo ordine
Spettrometria NMR 13C:
introduzione
intensità dei picchi
equivalenza degli spostamenti chimici
classi chimiche e spostamenti chimici (effetto dei sostituenti)
accoppiamento di spin 13C – 1H
DEPT
Cenni di Spettroscopia NMR di Correlazione
Spettroscopia di Massa:
Strumentazione e Principi Fisici
Registrazione degli spettri di Massa
Frammentazione di Composti Organici
Riarrangiamenti e trasposizioni nello Spettrometro di Massa
Spettri di Massa delle principali classi di sostanze organiche
- 10 -
Esercitazioni pratiche utilizzando anche gli spettrometri IR, NMR e di Massa per individuare la struttura di molecole
organiche.
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
I testi consigliati sono: - R.M. Silverstein; F.X.Webster- Identificazione spettroscopica di composti organici- Casa
Editrice Ambrosiana - M.Hesse; H.Meier; B.Zeeh- Metodi Spettroscopici nella Chimica Organica- Edises Si dovrà
comunque fare riferimento agli appunti ed al materiale distribuito a lezione.
NOTA
Propedeuticità: Non sono previste propedeuticità obbligatorie
Modalità della didattica: lezioni frontali ed esercitazioni pratiche
Modalità di esame: esame scritto e orale
Frequenza:La frequenza alle attività di esercitazione e laboratorio interne ai corsi è obbligatoria, a meno di
dispensa da parte del docente responsabile e per solidi motivi di carattere didattico (per esempio, forte attinenza
dell'esercitazione con l'attività lavorativa di uno studente-lavoratore).
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=b675
- 11 -
Catalisi enzimatica
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: S8247
Docente:
Dott. Elena Maria Ghibaudi (Titolare del corso)
Contatti docente:
011-6707951, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 509)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
4
SSD attvità didattica:
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Erogazione:
Lingua:
Frequenza:
Tipologia esame:
NOTA
curriculum "reattività"
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=0163
- 12 -
Catalisi eterogenea
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: S8248
Docente:
Prof. Silvia Bordiga (Titolare del corso)
Contatti docente:
[email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 509)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
2
SSD attvità didattica:
CHIM/02 - chimica fisica
Erogazione:
Lingua:
Frequenza:
Tipologia esame:
NOTA
curriculum "reattività"
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=55ac
- 13 -
Catalisi omogenea
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: S8249
Docente:
Prof. Roberto Gobetto (Titolare del corso)
Contatti docente:
+39 011-6707520, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 509)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
4
SSD attvità didattica:
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Erogazione:
Lingua:
Frequenza:
Tipologia esame:
NOTA
curriculum "reattività"
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=f76c
- 14 -
CATALIZZATORI E PROCESSI CATALITICI
CATALYSTS AND CATALYTIC PROCESSES
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN1289
Docente:
Prof. Silvia Bordiga (Titolare del corso)
Dott. Elena Clara Groppo (Titolare del corso)
Contatti docente:
[email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/02 - chimica fisica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Facoltativa
Tipologia esame:
Orale
PREREQUISITI
italiano
Chimica Generale, Chimica dei Materiali, Concetti di cristallografia, spettroscopia e microscopia Chimica Fisica
(orbitali atomici e molecolari; termodinamica e cinetica).
english
Chemistry, Chemistry of materials; concepts of Crystallography, spectroscopies and microcopies; Physical
Chemistry (atomic and molecular orbitals, thermodynamic; kinetic).
PROPEDEUTICO A
italiano
Tesi specialistica
english
Master Thesis
OBIETTIVI FORMATIVI
italiano
L'obbiettivo pincipale del corso consiste nell'introdurre gli studenti verso la conoscenza dei principi fondamentali
che regolano l'attivazione di molecole semplici al fine di comprendere i principali meccanismi attraverso cui
avviene un processo catalitico. Si cercheranno di esemplificare i concetti di attività, selettività, tempo di vita del
catalizzatore e sua rigenerabilità mettendo in luce gli aspetti comuni della catalisi omogenea, eterogenea ed
enzimatica. Si faranno conoscere le principali tipologie di catalizzatori e le attuali direzioni di sviluppo della catalisi
industriale.
english
Main goal of the course is to introduce the students to the knowledge of the fundamental principles that regulate the
activation of simple molecules in order to understand the main mechanisms through which a catalytic process
works. Key studies will be used to explain concepts of activity, selectivity, life time of the catalyst, reactivation,,
underlining the commune aspects of homogeneous, heterogeneous and enzymatic catalysis. Special attention will
be devoted to know most commune types of catalysts and current directions of development of the catalysis.
- 15 -
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
italiano
Lo scopo del corso è di fornire le basi sui principi della catalisi dando una visione unificata dei concetti di reattività e
selettività al fine di comprendere meglio le attuali direzioni di sviluppo della chimica moderna con particolare
attenzione alla sostenibilità energetica e ambientale dei processi chimici. Il corso si propone di fornire agli studenti
strumenti teorici e dati sperimentali che permettano di: comprendere le relazioni tra composizione, struttura e
proprietà catalitiche delle principali tipologie di catalizzatori e di familiarizzare con alcuni tipologie di processi
catalitici, come per esempio le reazioni di idrogenazione, di ossidazione parziale, di polimerizzazione.
english
Aim of the course is to provide the bases on the principles of catalysis by giving a unified vision of the concepts of
reactivity and selectivity in order to better understand current directions of development of modern chemistry with
particular attention to energy efficiency and environmental sustainability of chemical processes. The course aims to
give to the students theoretical and experimental instruments to understand the relationship between composition,
structure and catalytic properties of the most commune types of catalysts and to get familiar with some catalytic
processes such as hydrogenation reaction, partial oxidation and polymerization.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
italiano
Esame orale
english
Oral exam
PROGRAMMA
italiano
INTRODUZIONE Che cos'è un catalizzatore e su cosa agisce. Catalizzatori omogenei ed eterogenei. Un rapido
excursus sui principali prodotti della chimica di base con cenni storici sulla loro produzione; dove la catalisi gioca un
ruolo fondamentale. I PROCESSI ALLA BASE DELLA CATALISI Riconoscimento molecolare: il substrato deve poter
accedere al sito attivo. Adsorbimento: importanza della superficie nei catalizzatori eterogenei. I processi di
adsorbimento e la loro misura. I COSTITUENTI FONDAMENTALI DI UN CATALIZZATORE Fase attiva (single-site o
multiple site), leganti (catalisi omogenea) e supporto (catalisi eterogenea), eventuale solvente. Materiali ad alta area
superficiale come supporti: ossidi e carboni. I metodi principali di deposizione della fase attiva sul supporto.
Materiali microporosi che trovano applicazioni come supporti, ma anche come catalizzatori. Rapido excursus sulle
principali tecniche di caratterizzazione di un catalizzatore eterogeneo. PRINCIPALI PROCESSI CATALITICI DI
IMPORTANZA INDUSTRIALE 1)L'attivazione della molecola di idrogeno. Catalizzatori di idrogenazione; il concetto di
selettività nei catalizzatori di idrogenazione; relazione tra struttura, attività e selettività. 2)L'attivazione della molecola
di CO. La reazione di water gas shift; dal syn gas ai combustibili sintetici; la sintesi del metanolo. 3)L'attivazione delle
olefine. Catalizzatori di polimerizzazione e oligomerizzazione di olefine. Il concetto di selettività nei catalizzatori di
conversione delle olefine. 4)Dal metano agli idrocarburi. Produzione di idrocarburi per la chimica di base e come
combustibili. 5)Attivazione della molecola di ossigeno. Catalizzatori di ossidazione. Il concetto di selettività nei
catalizzatori di ossidazione: catalizzatori di ossidazione parziale. 6)Attivazione della molecola di NO. Catalizzatori per
la conversione degli NOx. La marmitta catalitica. 7)Catalizzatori per la produzione di energia da fonti rinnovabili. 8)
Cattura e conversione della CO2
english
INTRODUCTION What is it a catalyst? Homogeneous and heterogeneous catalysts A quick excursus on the most
commune chemical products with historical mention about their production; where catalysis play a key role
PROCESSES AT THE BASIS OF CATALYSIS Molecular recognition: the substrate must reach the active site Adsorption:
relevance of the surface in heterogeneous catalysts. Adsorption phenomena and how to measure them. MOST
RELEVANT COMPONENT OF A CATALYST. Active phase(single site, multiple site); ligands (homogeneous catalysis)
and support (heterogeneous catalysis) solvent High surface area materials as supports: oxides and carbons Most
commune ways to deposit the active phase on the support Microporous materials that find applications as support,
- 16 -
but also as catalysts Quick excursus on the most commune techniques used to characterize an heterogeneous
catalyst. MOST COMMUNE CATALYTIC PROCESSES INDUSTRIALLY RELEVANT. 1)Activation of H2. Hydrogenation
catalysts; the concept of selectivity in case of hydrogenation catalysts; relationship among structure, activity and
selectivity. 2)Activation of CO. The reaction of water gas shift; from the syn gas to synthetic gasoline; methanol
synthesis 3)Activation of olefins. Polymerization and oligomerization catalysts. The concept of selectivity into the
catalysts for olefin conversions 4)From the methane to hydrocarbon. Hydrocarbon production for chemicals and for
fuels 5)Activation of O2. Oxidation catalysts. The concept of selectivity in case of oxidation catalysts: catalysts for
partial oxidation. 6)Activation of NO. Catalysts for NOx conversion. The catalytic converter 7)Catalysts to produce
Energy from renewable sources 8)Capture and conversion of CO2.
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
italiano
Gli appunti del docente. Il materiale per approfondimenti e integrazioni sarà eventualmente indicato dai docenti
durante lo svolgimento del corso, e sarà reperibile nella Biblioteca Chimica o in rete.
english
Notes written by the teachers. Additional research material will be suggested by the teachers along the course and
it will be available at the library or online.
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=aslp
- 17 -
Catalizzatori e Processi Catalitici (Curriculum Reattività e Funzione)
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN1289
Docente:
Prof. Silvia Bordiga
Prof. Anna Chiorino (Titolare del corso)
Dott. Elena Clara Groppo (Titolare del corso)
Contatti docente:
+39 0116707540, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Affine o integrativo
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/02 - chimica fisica
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Facoltativa
Tipologia esame:
Orale
PREREQUISITI
Buone basi di fisica, chimica-fisica e chimica generale inorganica (struttura atomica, legame chimico, termodinamica
e termochimica, elementi basilari di cristallografia, conoscenza di tecniche spettroscopiche di indagine)
OBIETTIVI FORMATIVI
Lo scopo del corso è quello di fornire le basi ed i principi della catalisi per permettere agli studenti di comprendere
meglio le attuali direzioni di sviluppo della chimica moderna con particolare attenzione alla sostenibilità energetica e
ambientale dei processi chimici.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Il corso si propone di fornire agli studenti strumenti teorici e dati sperimentali che permettano di:
i) comprendere le relazioni tra composizione, struttura e proprietà catalitiche delle principali tipologie di
catalizzatori (con particolare attenzione per i catalizzatori eterogenei);
ii) conoscere i principi fondamentali che regolano l'attivazione di molecole semplici al fine di comprendere i
principali meccanismi attraverso cui opera la catalisi;
iii) familiarizzare con alcuni tipologie di processi catalitici, come per esempio le reazioni di idrogenazione, di
ossidazione parziale, di polimerizzazione.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
L'esame consiste in un colloquio orale e prevede una valutazione in trentesimi.
PROGRAMMA
Introduzione ai catalizzatori solidi utilizzati in catalisi eterogenea, caratteristiche auspicabili delle fasi di supporto e
delle fasi attive con particolare attenzione a: 1) difetti reticolari termodinamici intrinseci, evidenze sperimentali e
conseguenze della loro presenza (conducibilità ionica), 2) difetti di stechiometria.
Interfaccia solido-gas ed fenomeno dell'adsorbimento.
La fisisorzione: il modello BET, l'area superficiale, la porosità superficiale e loro determinazione.
La chemisorzione: i principali tipi di isoterma e le informazioni che ne derivano.
Chemisorzione molecolare e dissociativa su metalli, su ossidi isolanti e su ossidi semiconduttori: effetti elettronici,
chemisorzione cumulativa e depletiva.
- 18 -
Catalizzatori metallici supportati e interfacce solido-solido: modifiche elettroniche e strutturali dovute alle piccole
dimensioni, implicazioni termodinamiche dovute all'estensione della superficie, fenomeni di aggregazione,
sinterizzazione, coalescenza.
Schema di funzionamento della marmitta catalitica: suoi costituenti e relative funzioni.
Cenni alle fuel cells a membrana polimerica: schema di funzionamento, costituenti e loro ruoli. Esempi di
caratterizzazione morfologico-strutturale e spettroscopica di superficie di catalizzatori a base di oro nanodisperso
su vari supporti; valutazione delle prestazioni come catalizzatori nella produzione e purificazione di idrogeno.
L'attivazione della molecola di idrogeno e i catalizzatori di idrogenazione; il concetto di selettività nei catalizzatori di
idrogenazione; relazione tra struttura, attività e selettività.
L'attivazione della molecola di CO su superfici metalliche e ossidriche.
Energia, idrogeno, monossido di carbonio e metano.
Fasi attive e supporti in catalizzatori microporosi; catalisi in petrolchimica.
Produzione di idrocarburi da fonti rinnovabili. Processi catalitici puliti.
Catalizzatori di polimerizzazione e oligomerizzazione di olefine.
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso i docenti o sul sito del corso
I testi base consigliati per il corso sono: testi fondamentali di Chimica Fisica, come ad esempio Atkins,
"Chimica fisica".
Il materiale per approfondimenti e integrazioni sarà eventualmente indicato dai docenti durante lo
svolgimento del corso, e sarà reperibile nella Biblioteca Chimica o in rete.
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=c612
- 19 -
Chemiometria analitica - curriculum "Metodologie analitiche"
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: S8590
Docente:
Prof. Marco Vincenti (Titolare del corso)
Contatti docente:
011.670.5264 - 011.670.5250, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 509)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
2
SSD attvità didattica:
CHIM/01 - chimica analitica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Obbligatoria
Tipologia esame:
--- Seleziona ---
NOTA
curriculum "analitica"
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=024f
- 20 -
CHIMICA AGRARIA
Agricultural Chemistry
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0273
Docente:
Prof. Luisella Roberta CELI (Titolare del corso)
Contatti docente:
0116708515, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
1° anno
Tipologia:
--- Nuovo Ordinamento ---
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
AGR/13 - chimica agraria
Erogazione:
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Tipologia esame:
Orale
PREREQUISITI
Chimica generale Chimica organica
OBIETTIVI FORMATIVI
L'obiettivo è quello di acquisire una conoscenza di base dei costituenti del suolo, delle sue proprietà chimicofisiche e dei processi che regolano i cicli biogeochimici degli elementi nutritivi. Lo studente acquisirà così le
conoscenze necessarie per comprendere le relazioni che esistono tra il suolo e i vegetali ed il ruolo del suolo
nell'ecosistema agro-forestale. Avrà altresì la possibilità di comprendere le problematiche relative all'applicazione
di tecniche analitiche e spettroscopiche per lo studio di un sistema naturale complesso quale il suolo.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
Prova orale
PROGRAMMA
italiano
Introduzione: il suolo: definizione, fattori di formazione del suolo, il profilo e gli orizzonti. Gli elementi costituenti la
crosta terrestre Le fasi solide del suolo: i componenti minerali e la sostanza organica: Le rocce ignee, metamorfiche
e sedimentarie. I minerali delle rocce I minerali argillosi La sostanza organica: origine, composizione e processi di
decomposizione Interazione della sostanza organica con la fase minerale: aggregazione: tipi di aggregati.
Stabilizzazione della sostanza organica, alterazione della fase minerale. Proprietà fisiche del suolo: tessitura,
struttura, densità apparente e reale, ritenzione idrica, colore, temperatura La soluzione del suolo: composizione,
trasporto di nutritivi e contaminanti: Proprietà chimiche del suolo: Capacità di scambio cationico e saturazione in
basi; lo scambio anionico, il fattore intensità ed il fattore quantità, il potere tampone Il pH del suolo. Effetto del pH
sulla disponibilità dei nutritivi e sulla presenza di tossicità Il potenziale redox: i suoli sommersi. Processi che regolano
la speciazione di nutrienti e contaminanti all'interfaccia solido-soluzione: adsorbimento, desorbimento, dissoluzione,
precipitazione. Dinamiche degli elementi nutritivi: Ciclo del C Ciclo dell'N Ciclo del P Il suolo come habitat del
vegetale: i flussi di materia tra pianta e suolo. La rizosfera: rizodeposizioni e essudati radicali Il suolo come risorsa
non rinnovabile: aspetti ambientali Caso studio: Valutazione di un caso studio, con visita al sito, descrizione dei profili
di suolo e discussione sulle principali proprietà chimico-fisiche del suolo
english
- 21 -
Introduction: the soil: definition and factors of formation, soil profile and horizons. The elements composing the earth
surface Soil solid phases: the mineral components and the soil organic matter Igneous, metamorphic and
sedimentary rocks. The rock minerals The clay minerals Soil organic matter: origin, composition and decomposition
Interaction of organic matter with the mineral phase: aggregation, types of aggregates. Soil organic matter
stabilisation, mineral weathering Soil physical properties: texture, structure, bulk density, water retention, colour ,
temperature The soil solution: composition, nutrients and contaminant transfer Soil chemical properties: Cation
exchange capacity and base saturation; Anion Exchange; extent and intensity factors; the buffer capacity The soil
pH. Effect of pH on nutrient availability and on contaminant toxicity The redox potential: the flooded soils. Processes
that govern the speciation of nutrients and contaminants at the solid-solution interface: adsorption, desorption,
dissolution, precipitation Dynamics of nutrient elements: The C cycle The N cycle The P cycle The soil as habitat for
the plant: matter fluxes between plant and soil. The rizosphere: rizodepositions and root exudates The soil as a nonrenewable resource: environmental aspects. A case study: Evaluation of a case study, involving a visit to a site, soil
profile description and discussion on the main soil chemical and physical properties
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso: L. Celi, DIVAPRA; Chimica Agraria e Pedologia,
appunti delle lezioni. I testi base consigliati per il corso sono: Pietro Violante Chimica del suolo e nutrizione delle
piante Edagricole
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=7uo7
- 22 -
Chimica Agraria
Agricultural Chemistry
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0273
Docente:
Prof. Luisella Roberta CELI (Titolare del corso)
Contatti docente:
0116708515, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
1° anno
Tipologia:
Affine o integrativo
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
AGR/13 - chimica agraria
Erogazione:
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Tipologia esame:
OBIETTIVI FORMATIVI
Il corso fornisce agli studenti gli strumenti per la conoscenza del suolo come fonte di nutrizione per il vegetale e
come risorsa non rinnovabile nell'ecosistema terrestre.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Risultati dell'apprendimento L'obiettivo è quello di acquisire una conoscenza di base dei costituenti del suolo, delle
sue proprietà chimico-fisiche e dei processi che regolano i cicli biogeochimici degli elementi nutritivi. Lo studente
acquisirà così le conoscenze necessarie per comprendere le relazioni che esistono tra il suolo e i vegetali ed il
ruolo del suolo nell'ecosistema agro-forestale. Avrà altresì la possibilità di comprendere le problematiche relative
all'applicazione di tecniche analitiche e spettroscopiche per lo studio di un sistema naturale complesso quale il
suolo.
PROGRAMMA
Totale
Ore
Ore di
Laboratorio Car.
Lez. Esercit.
Didattico
Ore Ore
Argomento
Introduzione: il suolo: definizione, fattori di formazione del suolo, il profilo e gli
3
orizzonti. Gli elementi costituenti la crosta terrestre
Le fasi solide del suolo: i componenti minerali e la sostanza organica:
3
2
2
I minerali argillosi
4
4
La sostanza organica: origine, composizione e processi di decomposizione
4
4
Interazione della sostanza organica con la fase minerale: aggregazione: tipi di
aggregati. Stabilizzazione della sostanza organica, alterazione della fase
minerale.
2
2
Proprietà fisiche del suolo: tessitura, struttura, densità apparente e reale,
ritenzione idrica, colore, temperatura
3
3
La soluzione del suolo: composizione, trasporto di nutritivi e contaminanti:
2
4
Le rocce ignee, metamorfiche e sedimentarie. I minerali delle rocce
- 23 -
La soluzione del suolo: composizione, trasporto di nutritivi e contaminanti:
2
Proprietà chimiche del suolo: Capacità di scambio cationico e saturazione in
basi; lo scambio anionico, il fattore intensità ed il fattore quantità, il potere
tampone
4
Il pH del suolo. Effetto del pH sulla disponibilità dei nutritivi e sulla presenza di
tossicità
4
4
4
2
Il potenziale redox: i suoli sommersi.
Processi che regolano la speciazione di nutrienti e contaminanti all'interfaccia
4
solido-soluzione: adsorbimento, desorbimento, dissoluzione, precipitazione.
2
6
Dinamiche degli elementi nutritivi:
Ciclo del C
Ciclo dell'N
4
4
2
2
Ciclo del P
Il suolo come habitat del vegetale: i flussi di materia tra pianta e suolo.
La rizosfera: rizodeposizioni e essudati radicali
Il suolo come risorsa non rinnovabile: aspetti ambientali
2
Caso studio: Valutazione di un caso studio, con visita al sito, descrizione dei
profili di suolo e discussione sulle principali proprietà chimico-fisiche del
suolo
Totale
40
2
4
8
8
12
52
Totale
Ore
Ore di
Laboratorio Car.
Lez. Esercit.
Didattico
Ore Ore
Argomento
Introduction: the soil: definition and factors of formation, soil profile and
horizons. The elements composing the earth surface
3
3
2
2
The clay minerals
4
4
Soil organic matter: origin, composition and decomposition
4
4
Interaction of organic matter with the mineral phase: aggregation, types of
aggregates. Soil organic matter stabilisation, mineral weathering
2
2
Soil physical properties: texture, structure, bulk density, water retention,
colour , temperature
3
3
The soil solution: composition, nutrients and contaminant transfer
2
4
Soil solid phases: the mineral components and the soil organic matter
Igneous, metamorphic and sedimentary rocks.
The rock minerals
Soil chemical properties: Cation exchange capacity and base saturation;
Anion Exchange; extent and intensity factors; the buffer capacity
The soil pH. Effect of pH on nutrient availability and on contaminant toxicity
- 24 -
4
4
4
2
The soil pH. Effect of pH on nutrient availability and on contaminant toxicity
4
2
The redox potential: the flooded soils.
Processes that govern the speciation of nutrients and contaminants at the
solid-solution interface: adsorption, desorption, dissolution, precipitation
4
2
6
Dynamics of nutrient elements:
The C cycle
The N cycle
4
4
2
2
The P cycle
The soil as habitat for the plant: matter fluxes between plant and soil.
The rizosphere: rizodepositions and root exudates
The soil as a non-renewable resource: environmental aspects.
2
A case study: Evaluation of a case study, involving a visit to a site, soil profile
description and discussion on the main soil chemical and physical properties
Totale
40
2
4
8
8
12
52
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso: L. Celi, DIVAPRA; Chimica Agraria e Pedologia,
appunti delle lezioni. I testi base consigliati per il corso sono: Pietro Violante Chimica del suolo e nutrizione delle
piante Edagricole
NOTA
L'esame si svolge, di norma, come segue: esame orale
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=f401
- 25 -
Chimica computazionale
Computational chemistry
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0282
Docente:
Prof. Bartolomeo Civalleri
Dott. Anna Maria Ferrari (Titolare del corso)
Contatti docente:
[email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
1° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/02 - chimica fisica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Tipologia esame:
Scritto
OBIETTIVI FORMATIVI
Il corso si propone di fornire agli studenti un'introduzione al linguaggio e una panoramica degli strumenti di calcolo
classici (meccanica molecolare) e quantistici (ab initio) utilizzati nella moderna chimica computazionale molecolare.
L'obiettivo principale è mostrare come tali metodi, implementati in programmi di calcolo di uso comune,
permettano lo studio modellistico di molecole di interesse.
PROGRAMMA
Totale
Ore
Ore di
Laboratorio Car.
Lez. Esercit.
Didattico
Ore Ore
Argomento
Definizione e significato di chimica computazionale. Accenni alla simulazione
multiscala
2
Definizione di superficie di energia potenziale. Ottimizzazione di geometria e
calcolo delle frequenze vibrazionali
4
Metodi della meccanica molecolare: definizioni, campo di forza, esempio di
campo di forza, usi, risultati
4
Richiami di meccanica quantistica: notazione bra-ket, postulati, stati stazionari,
unità atomiche
Metodi approssimati in meccanica quantistica: principio variazionale e metodo
variazionale lineare, metodo perturbativo
4
Discussione dell'Hamiltoniano multielettronico e principali approssimazioni
introdotte: approssimazione di Born-Oppenheimer, approssimazione spinorbitale.
Principio di antisimmetria. Prodotto di Hartree e determinante di Slater.
Determinante di Slater come autofunzione di Sz e S2. Il metodo di HartreeFock: espressione dell'energia e equazioni. Teorema di Koopman
Equazioni di Roothaan e ciclo SCF. Definizione di set base.
- 26 -
6
Equazioni di Roothaan e ciclo SCF. Definizione di set base.
Set base gaussiani: forma, classificazione ed esempi. Effective Core
Pseudopotential (ECP) e BSSE
6
Proprietà mono-elettroniche (densità di carica, potenziale elettrostatico, …)
2
Il problema della correlazione elettronica. Panoramica dei metodi postHartree-Fock: variazionali (interazione di configurazioni, CI), perturbativi
(metodo Møller-Plesset) e Coupled-Cluster (CC).
8
Introduzione alla teoria del funzionale della densità (DFT) e ai metodi derivati:
teoremi di Hohenber-Kohn, formalismo e equazioni di Kohn-Sham, funzionale 8
di scambio-correlazione e sue approssimazioni
Confronto e valutazione dei principali metodi di calcolo ab-initio attualmente
disponibili
4
Modulo 1 - Introduzione all'uso del programma di calcolo Gaussian.
Preparazione dell'input e discussione dell'output. Uso di strumenti di grafica
molecolare per l'analisi dell'output. Definizione della geometria di una
molecola attraverso la costruzione della matrice Z ed esercizi
6
Modulo 2 - Analisi conformazionale e calcolo di barriere di rotazione con la
meccanica molecolare
10
Modulo 3 - Individuazione dei punti stazionari sulla PES della molecola di urea
e loro classificazione. Analisi della struttura elettronica della molecola di urea
(orbital molecolari, densità elettronica, potenziale elettrostatico
8
Modulo 4 - Studio del dimero dell'acqua. Analisi del cambiamento delle
proprietà strutturali, elettroniche e vibrazionali della molecola isolata dopo la
formazione del dimero. Confronto tra metodi di calcolo e dati sperimentali
8
Totale
48
32
80
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
I testi base consigliati per il corso sono: appunti delle lezioni e materiale usato nelle esercitazioni (forniti dal
docente)
Il principale testo di riferimento è:
F. Jensen, Introduction to Computational Chemistry, Wiley, 1999. In particolare, può essere di interesse
consultare i capitoli: 1-6, 9 e 11
Altri utili riferimenti sono:
C. J. Cramer, Essentials of Computational Chemistry (Theories and Models), Wiley, 2002
Levine, Quantum Chemistry, Prentice Hall, 2000, 2nd edition
G. H. Grant, W. G. Richards, Computational Chemistry, Oxford University Press, 1995
Szabo, N. S. Ostlund, Modern Quantum Chemistry (Introduction to Advanced Electronic Structure Theory),
McGraw-Hill, 1985
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=6be0
- 27 -
CHIMICA COMPUTAZIONALE
Computational chemistry
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0282
Docente:
Prof. Bartolomeo Civalleri (Titolare del corso)
Dott. Anna Maria Ferrari (Titolare del corso)
Contatti docente:
+39-011-6707564, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
1° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/02 - chimica fisica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Tipologia esame:
Orale
PROPEDEUTICO A
italiano
Modellistica dei Solidi Modellistica Molecolare
english
Modelling of Solids Molecular Modelling
OBIETTIVI FORMATIVI
italiano
Il corso si propone di fornire agli studenti un'introduzione al linguaggio e una panoramica degli strumenti di calcolo
classici (meccanica molecolare) e quantistici (ab initio) utilizzati nella moderna chimica computazionale molecolare.
L'obiettivo principale è mostrare come tali metodi, implementati in programmi di calcolo di uso comune,
permettano lo studio modellistico di molecole di interesse.
english
The course aims at providing the basics and principles of computational chemistry. By starting from the definition of
the potential energy surface, both methods of classical molecular dynamics and quantum-mechanical ab-initio
methods are introduced and discussed. The main purpose is to show how such methods as implemented in current
standard molecular modelling codes can be used to simulate and predict the properties of molecules.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
italiano
Esame Orale sugli argomenti trattati a lezione. Alla fine del laboratorio gli studenti dovranno preparae una breve
relazione sulle esecitazioni svolte.
english
Oral examination on the topics discussed during the lectures. At the endof the laboratory, students have to prepare
a short report and comment on the results of the practical work.
PROGRAMMA
- 28 -
italiano
Definizione e significato di chimica computazionale. Accenni alla simulazione multiscala Definizione di superficie di
energia potenziale. Ottimizzazione di geometria e calcolo delle frequenze vibrazionali Metodi della meccanica
molecolare: definizioni, campo di forza, esempio di campo di forza, usi, risultati Richiami di meccanica quantistica:
notazione bra-ket, postulati, stati stazionari, unità atomiche Metodi approssimati in meccanica quantistica: principio
variazionale e metodo variazionale lineare, metodo perturbativo Discussione dell'Hamiltoniano multielettronico e
principali approssimazioni introdotte: approssimazione di Born-Oppenheimer, approssimazione spin-orbitale.
Principio di antisimmetria. Prodotto di Hartree e determinante di Slater. Determinante di Slater come autofunzione
di Sz e S2. Il metodo di Hartree-Fock: espressione dell'energia e equazioni. Teorema di Koopman Equazioni di
Roothaan e ciclo SCF. Definizione di set base. Set base gaussiani: forma, classificazione ed esempi. Effective Core
Pseudopotential (ECP) e BSSE Proprietà mono-elettroniche (densità di carica, potenziale elettrostatico, .) Il
problema della correlazione elettronica. Panoramica dei metodi post-Hartree-Fock: variazionali (interazione di
configurazioni, CI), perturbativi (metodo Møller-Plesset) e Coupled-Cluster (CC). Introduzione alla teoria del
funzionale della densità (DFT) e ai metodi derivati: teoremi di Hohenber-Kohn, formalismo e equazioni di KohnSham, funzionale di scambio-correlazione e sue approssimazioni Confronto e valutazione dei principali metodi di
calcolo ab-initio attualmente disponibili Modulo 1 - Introduzione all'uso del programma di calcolo Gaussian.
Preparazione dell'input e discussione dell'output. Uso di strumenti di grafica molecolare per l'analisi dell'output.
Definizione della geometria di una molecola attraverso la costruzione della matrice Z ed esercizi Modulo 2 - Analisi
conformazionale e calcolo di barriere di rotazione con la meccanica molecolare Modulo 3 - Individuazione dei punti
stazionari sulla PES della molecola di urea e loro classificazione. Analisi della struttura elettronica della molecola di
urea (orbital molecolari, densità elettronica, potenziale elettrostatico Modulo 4 - Studio del dimero dell'acqua.
Analisi del cambiamento delle proprietà strutturali, elettroniche e vibrazionali della molecola isolata dopo la
formazione del dimero. Confronto tra metodi di calcolo e dati sperimentali
english
A computational approach to chemistry: definition of computational chemistry. Multiscale modeling: approaches and
strategies Definition of the potential energy surface. Discussion of the meaning of geometry optimization and
vibrational frequencies calculation Molecular mechanics: assumptions, definition of a force field, example of a force
field, classification and applications of molecular mechanics, advantages and limitations Brief overview of quantum
mechanics: postulates, Dirac's notation (bra-ket), definition of a stationary state, atomic units Approximated
methods in quantum mechanics: the variational principle and the linear variational method; perturbation theory
Many electrons Hamiltonian: definition and approximations. Born-Oppenheimer approximation. Spin-orbitals
approximation. The Antisymmetry principle. The Hartree product and the Slater determinant. The Slater determinant
as an eigenstate of the spin operators (Sz and S2). The Hartree-Fock approximation: total energy and equations.
Koopman's theorem Introduction of a basis: the Roothaan equations. The SCF cycle. Definition of a basis set.
Gaussian-type basis sets: classification, notation and examples. Effective-Core-Pseudopotental (ECP). The basis set
superposition error (BSSE). One-electron properties (charge density, electrostatic potential, .) The electron
correlation problem: form of the exact wave function. Post-HF methods: configuration interaction (CI), second-order
perturbation approximation (Moller-Plesset), coupled-cluster techniques (CC). Fundamentals of density functional
theory (DFT): Hohenberg-Kohn theorems, Kohn-Sham formalism and equations, exchange-correlation functional
and main approximations Comparison and assessment of current ab-initio methods Part 1 - How to use Gaussian for
Windows. How to visualize molecular structures with graphical user interfaces such as GaussView and Moldraw. How
to use the Z-matrix to build a molecular structure Part 2 - Molecular mechanics: conformational analysis and
rotational energy barriers Part 3 - Location of stationary points on the potential energy surface of urea molecule.
Analysis of the electronic structure of urea and related properties (molecular orbitals, charge density, electrostatic
potential) Part 4 - Water dimer: geometry optimization and vibrational frequencies calculation. Visualization and
analysis of computed data. Changes of structural features and vibrational frequencies of water molecule upon dimer
formation. Comparison of the computed results with available experimental evidence
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
italiano
I testi base consigliati per il corso sono: appunti delle lezioni e materiale usato nelle esercitazioni (forniti dal
docente) Il principale testo di riferimento è: F. Jensen, Introduction to Computational Chemistry, Wiley, 1999. In
particolare, può essere di interesse consultare i capitoli: 1-6, 9 e 11 Altri utili riferimenti sono: C. J. Cramer,
- 29 -
Essentials of Computational Chemistry (Theories and Models), Wiley, 2002 Levine, Quantum Chemistry, Prentice
Hall, 2000, 2nd edition G. H. Grant, W. G. Richards, Computational Chemistry, Oxford University Press, 1995 Szabo,
N. S. Ostlund, Modern Quantum Chemistry (Introduction to Advanced Electronic Structure Theory), McGraw-Hill,
1985
english
Lecture notes are available from the teachers The main textbook is: • F. Jensen, Introduction to Computational
Chemistry, Wiley, 1999. In particular, chapters: 1-6, 9 e 11 For a more detailed discussion of computational
chemistry methods, one can refer to: • C. J. Cramer, Essentials of Computational Chemistry (Theories and Models),
Wiley, 2002 • Levine, Quantum Chemistry, Prentice Hall, 2000, 2nd edition • G. H. Grant, W. G. Richards,
Computational Chemistry, Oxford University Press, 1995 • Szabo, N. S. Ostlund, Modern Quantum Chemistry
(Introduction to Advanced Electronic Structure Theory), McGraw-Hill, 1985
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=szkj
- 30 -
Chimica computazionale (Curriculum Struttura e Proprietà)
Computational chemistry
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0282
Docente:
Prof. Bartolomeo Civalleri
Dott. Anna Maria Ferrari (Titolare del corso)
Contatti docente:
[email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/02 - chimica fisica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Tipologia esame:
Scritto ed orale
OBIETTIVI FORMATIVI
Il corso si propone di fornire agli studenti un'introduzione al linguaggio e una panoramica degli strumenti di calcolo
classici (meccanica molecolare) e quantistici (ab initio) utilizzati nella moderna chimica computazionale molecolare.
L'obiettivo principale è mostrare come tali metodi, implementati in programmi di calcolo di uso comune,
permettano lo studio modellistico di molecole di interesse.
PROGRAMMA
Totale
Ore
Ore di
Laboratorio Car.
Lez. Esercit.
Didattico
Ore Ore
Argomento
Definizione e significato di chimica computazionale. Accenni alla simulazione
multiscala
2
Definizione di superficie di energia potenziale. Ottimizzazione di geometria e
calcolo delle frequenze vibrazionali
4
Metodi della meccanica molecolare: definizioni, campo di forza, esempio di
campo di forza, usi, risultati
4
Richiami di meccanica quantistica: notazione bra-ket, postulati, stati stazionari,
unità atomiche
Metodi approssimati in meccanica quantistica: principio variazionale e metodo
variazionale lineare, metodo perturbativo
4
Discussione dell'Hamiltoniano multielettronico e principali approssimazioni
introdotte: approssimazione di Born-Oppenheimer, approssimazione spinorbitale.
Principio di antisimmetria. Prodotto di Hartree e determinante di Slater.
Determinante di Slater come autofunzione di Sz e S2. Il metodo di HartreeFock: espressione dell'energia e equazioni. Teorema di Koopman
Equazioni di Roothaan e ciclo SCF. Definizione di set base.
- 31 -
6
Equazioni di Roothaan e ciclo SCF. Definizione di set base.
Set base gaussiani: forma, classificazione ed esempi. Effective Core
Pseudopotential (ECP) e BSSE
6
Proprietà mono-elettroniche (densità di carica, potenziale elettrostatico, …)
2
Il problema della correlazione elettronica. Panoramica dei metodi postHartree-Fock: variazionali (interazione di configurazioni, CI), perturbativi
(metodo Møller-Plesset) e Coupled-Cluster (CC).
8
Introduzione alla teoria del funzionale della densità (DFT) e ai metodi derivati:
teoremi di Hohenber-Kohn, formalismo e equazioni di Kohn-Sham, funzionale 8
di scambio-correlazione e sue approssimazioni
Confronto e valutazione dei principali metodi di calcolo ab-initio attualmente
disponibili
4
Modulo 1 - Introduzione all'uso del programma di calcolo Gaussian.
Preparazione dell'input e discussione dell'output. Uso di strumenti di grafica
molecolare per l'analisi dell'output. Definizione della geometria di una
molecola attraverso la costruzione della matrice Z ed esercizi
6
Modulo 2 - Analisi conformazionale e calcolo di barriere di rotazione con la
meccanica molecolare
10
Modulo 3 - Individuazione dei punti stazionari sulla PES della molecola di urea
e loro classificazione. Analisi della struttura elettronica della molecola di urea
(orbital molecolari, densità elettronica, potenziale elettrostatico
8
Modulo 4 - Studio del dimero dell'acqua. Analisi del cambiamento delle
proprietà strutturali, elettroniche e vibrazionali della molecola isolata dopo la
formazione del dimero. Confronto tra metodi di calcolo e dati sperimentali
8
Totale
48
32
80
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
I testi base consigliati per il corso sono: appunti delle lezioni e materiale usato nelle esercitazioni (forniti dal
docente)
Il principale testo di riferimento è:
F. Jensen, Introduction to Computational Chemistry, Wiley, 1999. In particolare, può essere di interesse
consultare i capitoli: 1-6, 9 e 11
Altri utili riferimenti sono:
C. J. Cramer, Essentials of Computational Chemistry (Theories and Models), Wiley, 2002
Levine, Quantum Chemistry, Prentice Hall, 2000, 2nd edition
G. H. Grant, W. G. Richards, Computational Chemistry, Oxford University Press, 1995
Szabo, N. S. Ostlund, Modern Quantum Chemistry (Introduction to Advanced Electronic Structure Theory),
McGraw-Hill, 1985
Mutuato da: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?
_id=6be0;sort=DEFAULT;search=%20{aa}%20%3d~%20m%2f2012%2fi%20and%20{anno}%20%3d~%20m%2f1%2fi%20;hits=
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=3e97
- 32 -
Chimica computazionale (Curriculum Struttura e Proprietà)
Computational chemistry
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0282
Docente:
Prof. Bartolomeo Civalleri
Contatti docente:
+39-011-6707564, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/02 - chimica fisica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Tipologia esame:
Scritto ed orale
OBIETTIVI FORMATIVI
Il corso si propone di fornire agli studenti un'introduzione al linguaggio e una panoramica degli strumenti di calcolo
classici (meccanica molecolare) e quantistici (ab initio) utilizzati nella moderna chimica computazionale molecolare.
L'obiettivo principale è mostrare come tali metodi, implementati in programmi di calcolo di uso comune,
permettano lo studio modellistico di molecole di interesse.
PROGRAMMA
Totale
Ore
Ore di
Laboratorio Car.
Lez. Esercit.
Didattico
Ore Ore
Argomento
Definizione e significato di chimica computazionale. Accenni alla simulazione
multiscala
2
Definizione di superficie di energia potenziale. Ottimizzazione di geometria e
calcolo delle frequenze vibrazionali
4
Metodi della meccanica molecolare: definizioni, campo di forza, esempio di
campo di forza, usi, risultati
4
Richiami di meccanica quantistica: notazione bra-ket, postulati, stati stazionari,
unità atomiche
Metodi approssimati in meccanica quantistica: principio variazionale e metodo
variazionale lineare, metodo perturbativo
4
Discussione dell'Hamiltoniano multielettronico e principali approssimazioni
introdotte: approssimazione di Born-Oppenheimer, approssimazione spinorbitale.
Principio di antisimmetria. Prodotto di Hartree e determinante di Slater.
Determinante di Slater come autofunzione di Sz e S2. Il metodo di HartreeFock: espressione dell'energia e equazioni. Teorema di Koopman
Equazioni di Roothaan e ciclo SCF. Definizione di set base.
- 33 -
6
Equazioni di Roothaan e ciclo SCF. Definizione di set base.
Set base gaussiani: forma, classificazione ed esempi. Effective Core
Pseudopotential (ECP) e BSSE
6
Proprietà mono-elettroniche (densità di carica, potenziale elettrostatico, …)
2
Il problema della correlazione elettronica. Panoramica dei metodi postHartree-Fock: variazionali (interazione di configurazioni, CI), perturbativi
(metodo Møller-Plesset) e Coupled-Cluster (CC).
8
Introduzione alla teoria del funzionale della densità (DFT) e ai metodi derivati:
teoremi di Hohenber-Kohn, formalismo e equazioni di Kohn-Sham, funzionale 8
di scambio-correlazione e sue approssimazioni
Confronto e valutazione dei principali metodi di calcolo ab-initio attualmente
disponibili
4
Modulo 1 - Introduzione all'uso del programma di calcolo Gaussian.
Preparazione dell'input e discussione dell'output. Uso di strumenti di grafica
molecolare per l'analisi dell'output. Definizione della geometria di una
molecola attraverso la costruzione della matrice Z ed esercizi
6
Modulo 2 - Analisi conformazionale e calcolo di barriere di rotazione con la
meccanica molecolare
10
Modulo 3 - Individuazione dei punti stazionari sulla PES della molecola di urea
e loro classificazione. Analisi della struttura elettronica della molecola di urea
(orbital molecolari, densità elettronica, potenziale elettrostatico
8
Modulo 4 - Studio del dimero dell'acqua. Analisi del cambiamento delle
proprietà strutturali, elettroniche e vibrazionali della molecola isolata dopo la
formazione del dimero. Confronto tra metodi di calcolo e dati sperimentali
8
Totale
48
32
80
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
I testi base consigliati per il corso sono: appunti delle lezioni e materiale usato nelle esercitazioni (forniti dal
docente)
Il principale testo di riferimento è:
F. Jensen, Introduction to Computational Chemistry, Wiley, 1999. In particolare, può essere di interesse
consultare i capitoli: 1-6, 9 e 11
Altri utili riferimenti sono:
C. J. Cramer, Essentials of Computational Chemistry (Theories and Models), Wiley, 2002
Levine, Quantum Chemistry, Prentice Hall, 2000, 2nd edition
G. H. Grant, W. G. Richards, Computational Chemistry, Oxford University Press, 1995
Szabo, N. S. Ostlund, Modern Quantum Chemistry (Introduction to Advanced Electronic Structure Theory),
McGraw-Hill, 1985
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=666d
- 34 -
Chimica dello stato solido
Solid state chemistry
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0281
Docente:
Prof. Anna Chiorino
Prof. Elio Giamello
Contatti docente:
+39 0116707540, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Tipologia esame:
Orale
OBIETTIVI FORMATIVI
L'obiettivo è quello di mettere in grado studenti che già conoscono il linguaggio e i fondamenti del legame chimico,
delle spettroscopie e della termodinamica di comprendere, studiare e prevedere le applicazioni tecnologiche
avanzate di diversi materiali solidi inorganici alla luce delle loro proprietà strutturali, elettroniche, magnetiche,
dielettriche ed ottiche.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Il corso si propone di fornire agli studenti strumenti teorici e dati sperimentali che permettano di comprendere le
relazioni tra composizione, struttura e proprietà di diverse tipologie di solidi.
PROGRAMMA
Totale
Ore
Ore di
Laboratorio Car.
Lez. Esercit.
Didattico
Ore Ore
Argomento
Tipologie strutturali nei solidi. Impacchettamenti compatti e famiglie cristalline.
4
Impacchettamenti non compatti. Linked polyedra.
Cristallochimica: classificazione solidi in base al tipo di legame. Solidi metallici,
molecolari, covalenti e ionici. Stabilità di cristalli ionici (regole di Pauling).
5
Energie di coesione nei cristalli ionici: calcolo e misura.
Difetti puntuali intrinseci ed estrinseci, disordine intrinseco e mobilità ionica.
Ruolo dei difetti nella conducibilità ionica degli elettroliti solidi. Esempi di
applicazioni. Deviazioni dalla stechiometria correlate con disordine intrinseco 6
e pressione del costituente volatile, ordinamento di difetti con o senza
segregazione di nuove fasi.
Ceramici e vetri: cenni alle caratteristiche, proprieta' ed applicazioni
Preparazione di solidi inorganici. Metodo ceramico e sintesi alternative (sol- 35 -
4
2
Preparazione di solidi inorganici. Metodo ceramico e sintesi alternative (solgel, CVD etc.)
2
Semiconduttori intrinseci ed estrinseci: struttura a bande per semiconduttori
reali, massa efficace di elettroni e buche, teoria elementare delle impurezze.
Ionizzazione termica delle impurezze nei semiconduttori estrinseci; esempi di 7
semiconduttori ossidici, difettivi e per impurezza, loro assorbimenti
caratteristici.
Esperienze di laboratorio: preparazione di ossidi inorganici isolanti o
semiconduttori tramite le tecniche di sintesi descritte e successiva
caratterizzazione morfologica-strutturale (XRD, BET, TEM) e spettroscopica
(UV-Vis in riflettanza, FT-IR, EPR) per evidenziare assorbimenti caratteristici
(fondamentale, da livello difettivo..) e difettosità superficiale.
Totale
40
28
40
58
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso i docenti. I testi base consigliati per il corso sono:
Basic solid state chemistry / Anthony R. West. Infine sono di seguito indicati siti internet di interesse:
http://dcssi.istm.cnr.it/DCSSIindx.htm
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=54c3
- 36 -
Chimica dello stato solido (Curriculum Struttura e Proprietà)
Solid State Chemistry
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN1287
Docente:
Prof. Maria Cristina Paganini (Titolare del corso)
Prof. Mario Chiesa (Titolare del corso)
Contatti docente:
0116707576, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Facoltativa
Tipologia esame:
Orale
PREREQUISITI
Conoscenze di base della chimica generale e inorganica, chimica fisica e in particolare termodinamica
OBIETTIVI FORMATIVI
Il corso si propone di fornire agli studenti strumenti teorici e dati sperimentali che permettano di comprendere le
relazioni tra composizione, struttura e proprietà di diverse tipologie di solidi. L'obiettivo è quello di mettere in grado
studenti che già conoscono il linguaggio e i fondamenti del legame chimico, delle spettroscopie e della
termodinamica di comprendere, studiare e prevedere le applicazioni tecnologiche avanzate di diversi materiali
solidi inorganici alla luce delle loro proprietà strutturali, elettroniche, magnetiche, dielettriche ed ottiche.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Al termine del corso gli studenti dovranno essere ingrado di individuare diverse strutture cristalline e saper
prevedere sulla base del tipo di legame che ti po di stuttura sia più o meno stabile. Inoltre drovranno essere stati
assorbiti i concetti di difetto puntuale e reticolare e la diversa stabilità e /o reattività dei solidi in presenza di difetti
più o meno estesi
PROGRAMMA
Totale
Ore
Ore di
Laboratorio Car.
Lez. Esercit.
Didattico
Ore Ore
Argomento
Tipologie strutturali nei solidi. Impacchettamenti compatti e famiglie cristalline.
4
Impacchettamenti non compatti. Linked polyedra.
Cristallochimica: classificazione solidi in base al tipo di legame. Solidi metallici,
molecolari, covalenti e ionici. Stabilità di cristalli ionici (regole di Pauling).
5
Energie di coesione nei cristalli ionici: calcolo e misura.
Difetti puntuali intrinseci ed estrinseci, disordine intrinseco e mobilità ionica.
Ruolo dei difetti nella conducibilità ionica degli elettroliti solidi. Esempi di
applicazioni. Deviazioni dalla stechiometria correlate con disordine intrinseco 6
e pressione del costituente volatile, ordinamento di difetti con o senza
- 37 -
segregazione di nuove fasi.
Ceramici e vetri: cenni alle caratteristiche, proprieta' ed applicazioni
4
Preparazione di solidi inorganici. Metodo ceramico e sintesi alternative (solgel, CVD etc.)
2
Semiconduttori intrinseci ed estrinseci: struttura a bande per semiconduttori
reali, massa efficace di elettroni e buche, teoria elementare delle impurezze.
Ionizzazione termica delle impurezze nei semiconduttori estrinseci; esempi di 7
semiconduttori ossidici, difettivi e per impurezza, loro assorbimenti
caratteristici.
Esperienze di laboratorio: preparazione di ossidi inorganici isolanti o
semiconduttori tramite le tecniche di sintesi descritte e successiva
caratterizzazione morfologica-strutturale (XRD, BET, TEM) e spettroscopica
(UV-Vis in riflettanza, FT-IR, EPR) per evidenziare assorbimenti caratteristici
(fondamentale, da livello difettivo..) e difettosità superficiale.
Totale
40
28
40
58
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso i docenti. I testi base consigliati per il corso sono:
Basic solid state chemistry / Anthony R. West.
Infine sono di seguito indicati siti internet di interesse: http://dcssi.istm.cnr.it/DCSSIindx.htm
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=3877
- 38 -
CHIMICA DI COORDINAZIONE E BIOINORGANICA
Coordination and bioinorganic chemistry
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0276
Docente:
Dott. Elena Maria Ghibaudi (Titolare del corso)
Prof. Roberto Gobetto (Titolare del corso)
Contatti docente:
011-6707951, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Tipologia esame:
Orale
PREREQUISITI
Fondamenti di chimica inorganica; Fondamenti di biochimica; Fondamenti delle principali spettroscopie
(elettronica, vibrazionale, NMR, EPR).
OBIETTIVI FORMATIVI
Al termine del corso gli allievi dovranno conoscere le principali proprietà delle diverse classi di composti di
coordinazione affrontate nel corso; dovranno inoltre essere in grado di identificare gli elementi metallici della
tavola periodica che ricoprono un ruolo biologico e conoscere le principali proprietà funzionali e strutturali dei loro
complessi.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Dato un metallo, saperne descrivere le geometrie di coordinazione più tipiche, le tipologie di leganti affini secondo
la teoria HSAB, le proprietà catalitiche e di reattività, l'eventuale ruolo biologico. Saper individuare le tecniche
strumentali più adatte alla caratterizzazione di un complesso metallico, in relazione al tipo di metallo e di leganti.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
Colloquio orale
PROGRAMMA
italiano
Sistemi monometallici e polimetallici: nomenclatura, conto elettronico, sistemi saturi ed insaturi e loro reattività,
correlazione struttura-proprietà, isolobalità; Interazione metallo-idrogeno: idruri classici, non classici, interazioni
agostiche e non convenzionali: sintesi, proprietà spettroscopiche, reattività e catalisi; Carbeni di Fischer e di
Schrock: sintesi, caratterizzazione e proprietà. Reattività e catalisi. Metatesi di olefine; Complessi carbonilici;
Complessi metallici contenenti ammine, fosfine, leganti macrociclici. Applicazioni in campo catalitico: Fenomeni di
luminescenza ed elettrochemiluminescenza mediante complessi dei metalli di transizione; Complessi metallici in
campo biomedico; La selezione naturale degli elementi chimici nella biosfera; Relazione tra proprietà chimiche e
ruolo biologico degli elementi biologicamente attivi; Principi di chimica di coordinazione applicata ai siti di legame
metallico nelle biomolecole; Esempi di biomolecole contenenti siti di legame metallico: ruolo strutturale, catalitico,
regolatore, ecc. dei complessi metallici bio-attivi; Esempi di complessi metallici farmacologicamente attivi; Cenni
- 39 -
sulle metodiche di caratterizzazione dei complessi metallici nei sistemi biologici;
english
Coordination compounds: nomenclature, electron counting, saturated and unsaturated systems and their reactivity,
structure-property correlation, isolobality. Metal-hydrogen interaction: classical and non-classical hydrides, agostic
interaction: synthesis, spectroscopic properties, reactivity and catalysis; Fischer Carbenes and Schrock Carbenes:
synthesis, characterization and properties. Reactivity and catalysis. Olefin metathesis. Carbonyl complexes; Metal
complexes containing amines, phosphines, macrocyclic ligands. Luminescence and electrochemiluminescence
phenomena in transition metal complexes; Metal complexes in bio-medicine; The natural selection of chemical
elements in the biosphere; Relationships between chemical properties and biological function for biologically
active element;s Elements of coordination chemistry applied to metal binding sites in biomolecules; A survey of
biomolecules containing metal binding sites: structural, catalytic, regulatory role of bioactive metal complexes
Examples of pharmacologically active metal complexes; An insight into the characterisation methods of metal
complexes in biological systems;
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
italiano
Gispert - Coordination Chemistry (Wiley) Eischenbroich - Organometallics (Wiley) Lippard Berg - Principles of
Bioinorganic Chemistry (Wiley) Rosette M. Roat-Malone - Bioinorganic chemistry: A short course (Wiley) - E-book
Chrichton - Biological inorganic chemistry: an introduction (Elsevier) - E-book
english
Gispert - Coordination Chemistry (Wiley) Eischenbroich - Organometallics (Wiley) Lippard Berg - Principles of
Bioinorganic Chemistry (Wiley) Rosette M. Roat-Malone - Bioinorganic chemistry: A short course (Wiley) - E-book
Chrichton - Biological inorganic chemistry: an introduction (Elsevier) - E-book
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=86x2
- 40 -
Chimica di coordinazione e bioinorganica (Curriculum Reattività e Catalisi)
Coordination and bioinorganic chemistry
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0276
Docente:
Prof. Roberto Gobetto
Contatti docente:
+39 011-6707520, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Affine o integrativo
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Tipologia esame:
Orale
OBIETTIVI FORMATIVI
Scopo del corso è fornire agli studenti un approfondimento della chimica di coordinazione, mediante la discussione
delle proprietà chimiche e strutturali di classi di complessi che trovano utilizzazione in vari campi applicativi, quali
catalisi industriale, biocatalisi, farmacologia, ecc. Gli studenti dovranno conoscere le principali proprietà delle
diverse classi di composti di coordinazione affrontate del corso; dovranno inoltre essere in grado di identificare gli
elementi metallici della tavola periodica che ricoprono un ruolo biologico e conoscere le principali proprietà
funzionali e strutturali dei loro complessi.
PROGRAMMA
Totale
Ore
Ore di
Laboratorio Car.
Lez. Esercit.
Didattico
Ore Ore
Argomento
Composti di coodinazione: nomenclatura, conto elettronico, sistemi saturi ed
insaturi e loro reattività, correlazione struttura-proprietà, isolobalità
4
4
Interazione metallo-idrogeno: idruri classici, non classici, interazioni agostiche
3
e non convenzionali: sintesi, proprietà spettroscopiche, reattività e catalisi
7
Carbeni di Fischer e di Schrock: sintesi, caratterizzazione e proprietà.
Reattività e catalisi. Metatesi di olefine
3
10
Complessi carbonilici
2
12
Complessi metallici contenenti ammine, fosfine, leganti macrociclici.
4
16
Fenomeni di luminescenza ed elettrochemiluminescenza mediante complessi
4
dei metalli di transizione
20
Complessi metallici in biomedicina
4
24
La selezione naturale degli elementi chimici nella biosfera
4
28
4
32
Relazione tra proprietà chimiche e ruolo biologico degli elementi
- 41 -
biologicamente attivi
Principi di chimica di coordinazione applicata ai siti di legame metallico nelle
biomolecole
6
38
Esempi di biomolecole contenenti siti di legame metallico: ruolo strutturale,
catalitico, regolatore, ecc. dei complessi metallici bio-attivi
4
42
Esempi di complessi metallici farmacologicamente attivi
2
44
Cenni sulle metodiche di caratterizzazione dei complessi metallici nei sistemi
4
biologici
48
Totale
48
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Gispert - Coordination Chemistry (Wiley)
Eischenbroich - Organometallics (Wiley)
Lippard Berg - Principles of Bioinorganic Chemistry (Wiley)
Bertini, Gray, Valentine & Silverstone - Bioinorganic Chemistry (University Science Books)
Rosette M. Roat-Malone - Bioinorganic chemistry: A short course (Wiley)
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=1d46
- 42 -
Chimica di coordinazione e bioinorganica (Curriculum Reattività e Funzione)
Coordination and bioinorganic chemistry
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0276
Docente:
Prof. Roberto Gobetto
Dott. Elena Maria Ghibaudi (Titolare del corso)
Contatti docente:
011-6707951, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Affine o integrativo
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Facoltativa
Tipologia esame:
Orale
PREREQUISITI
Fondamenti di chimica inorganica Fondamenti di biochimica Fondamenti delle principali spettroscopie (elettronica,
vibrazionale, NMR, EPR).
OBIETTIVI FORMATIVI
Scopo del corso è fornire agli studenti un approfondimento della chimica di coordinazione, mediante la discussione
delle proprietà chimiche e strutturali di classi di complessi che trovano utilizzazione in vari campi applicativi, quali
catalisi industriale, biocatalisi, farmacologia, ecc.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Al termine del corso gli allievi dovranno conoscere le principali proprietà delle diverse classi di composti di
coordinazione affrontate nel corso; dovranno inoltre essere in grado di identificare gli elementi metallici della
tavola periodica che ricoprono un ruolo biologico e conoscere le principali proprietà funzionali e strutturali dei loro
complessi.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
L'esame si svolge, di norma, come segue: colloquio orale.
PROGRAMMA
Totale
Ore
Ore di
Laboratorio Car.
Lez. Esercit.
Didattico
Ore Ore
Argomento
Sistemi monometallici e polimetallici: nomenclatura, conto elettronico, sistemi
4
saturi ed insaturi e loro reattività, correlazione struttura-proprietà, isolobalità
4
Interazione metallo-idrogeno: idruri classici, non classici, interazioni agostiche
3
e non convenzionali: sintesi, proprietà spettroscopiche, reattività e catalisi
7
Carbeni di Fischer e di Schrock: sintesi, caratterizzazione e proprietà.
Reattività e catalisi. Metatesi di olefine
3
10
Complessi carbonilici
2
12
- 43 -
Complessi carbonilici
2
12
Complessi metallici contenenti ammine, fosfine, leganti macrociclici.
Applicazioni in campo catalitico
4
16
Fenomeni di luminescenza ed elettrochemiluminescenza mediante complessi
4
dei metalli di transizione
20
Complessi metallici in campo biomedico
4
24
La selezione naturale degli elementi chimici nella biosfera
4
28
Relazione tra proprietà chimiche e ruolo biologico degli elementi
biologicamente attivi
4
32
Principi di chimica di coordinazione applicata ai siti di legame metallico nelle
biomolecole
6
38
Esempi di biomolecole contenenti siti di legame metallico: ruolo strutturale,
catalitico, regolatore, ecc. dei complessi metallici bio-attivi
4
42
Esempi di complessi metallici farmacologicamente attivi
2
44
Cenni sulle metodiche di caratterizzazione dei complessi metallici nei sistemi
4
biologici
48
Totale
48
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso il sito web del corso.
I testi base consigliati per il corso sono:
Gispert - Coordination Chemistry (Wiley)
Eischenbroich - Organometallics (Wiley)
Lippard Berg - Principles of Bioinorganic Chemistry (Wiley)
Rosette M. Roat-Malone - Bioinorganic chemistry: A short course (Wiley) - E-book
Chrichton - Biological inorganic chemistry: an introduction (Elsevier) - E-book
Infine sono di seguito indicati siti internet di interesse:
http://www.ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/Metal_MACiE/home.html<
br>http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do
http://scop.mrc-lmb.cam.ac.uk/scop/da ta/scop.b.html
http://jenalib.fli-leibniz.de/IMAGE_AA.html
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=dd42
- 44 -
Chimica supramolecolare
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: S8252
Docente:
Dott. Domenica Marabello (Titolare del corso)
Contatti docente:
0116707505, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 509)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
2
SSD attvità didattica:
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Erogazione:
Lingua:
Frequenza:
Tipologia esame:
NOTA
curriculum "Modellistica"
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=4025
- 45 -
Controllo analitico dei prodotti - curriculum "Metodologie analitiche"
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: S8591
Docente:
Prof. Pier Giuseppe Daniele (Titolare del corso)
Prof. Vincenzo Zelano
Prof. Davide Vione
Contatti docente:
011 6705254, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 509)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/01 - chimica analitica
Erogazione:
Lingua:
Frequenza:
Tipologia esame:
OBIETTIVI FORMATIVI
Fornire agli studenti una panoramica di alcune tecniche analitiche in uso nell'industria e nei servizi.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Conoscenza più approfondita di alcune procedure in uso nei laboratori di analisi
PROGRAMMA
Procedure di analisi a basso costo per la determinazione di alcuni componenti in varie matrici. Metodi
spettrofotometrici, riflettometrici ed elettrochimici. Spettroscopia IR e sue applicazioni nella chimica analitica e
nell'analisi dei prodotti. Tecniche di analisi di superficie mediante utilizzo di radiazioni o fasci elettronici. Alcuni
esempi di determinazioni analitiche nell'industria: procedure di analisi su matrici lipidiche, zuccheri, intermedi di
lavorazioni industriali.
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Skoog & Leary, Chimica Analitica Strumentale, Edises. Materiale presentato a lezione
NOTA
Propedeuticità: Tutti i corsi di chimica analitica ed analisi strumentale
Modalità della didattica: lezioni frontali
Modalità di esame: esame orale
Frequenza:La frequenza alle attività di esercitazione e laboratorio interne ai corsi è obbligatoria, a meno di
dispensa da parte del docente responsabile e per solidi motivi di carattere didattico (per esempio, forte attinenza
dell'esercitazione con l'attività lavorativa di uno studente-lavoratore).
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=8633
- 46 -
ELEMENTI DI DIRITTO
Elements of Law
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0274
Docente:
Dott. Guido Kalk (Titolare del corso)
Contatti docente:
[email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
--- Nuovo Ordinamento ---
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
IUS/05 - diritto dell'economia
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Tipologia esame:
Orale
OBIETTIVI FORMATIVI
Il corso si propone di conferire agli studenti una padronanza dei concetti di base del diritto pubblico e privato, della
legislazione ambientale e della normativa in materia di sostanze chimiche, fornendo loro gli strumenti per eseguire
ricerche di testi normativi e giurisprudenziali di utilità per il loro futuro ambito professionale.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
L'esame si svolge in forma di colloquio orale.
PROGRAMMA
italiano
PARTE I – Elementi di diritto pubblico: 1. Norma giuridica e ordinamento giuridico – Partizioni del diritto – 2. Le fonti
del diritto – 3. I livelli di governo: Unione Europea, Stato, Regioni, Enti locali – 4. L'organizzazione costituzionale dello
Stato: poteri, organi, funzioni – 5. La Pubblica Amministrazione: atti amministrativi, vizi dell'atto, ricorsi amministrativi
e giurisdizionali PARTE II – Nozioni di diritto privato: 1. I soggetti: persone fisiche e giuridiche – 2. Le obbligazioni:
fonti, adempimento, modi di estinzione diversi dall'adempimento, inadempimento e responsabilità – 3. Il contratto:
formazione, effetti, rapporto negoziale, scioglimento – 4. I fatti illeciti: la responsabilità civile; responsabilità per
colpa e responsabilità oggettiva PARTE III – Elementi di diritto dell'ambiente: 1. La nozione giuridica di ambiente – 2. I
livelli di governo della protezione ambientale (Unione Europea, Stato, Regioni, Enti locali): organi, competenze,
strumenti – 3. I procedimenti amministrativi ambientali – 4. Le normative di settore in tema di tutela dagli
inquinamenti (acqua, aria, rifiuti) – 5.La nozione di danno ambientale – 6. I reati ambientali PARTE IV – Il diritto della
chimica: La disciplina comunitaria in materia di registrazione, valutazione, autorizzazione e restrizione delle sostanze
chimiche (REACH) e quella riguardante la classificazione, l'etichettatura e l'imballaggio di sostanze e miscele (CLP)
PARTE V – Applicazioni ed esercitazioni: Analisi di giurisprudenza (costituzionale, civile, penale, amministrativa e
comunitaria) in materia ambientale, con particolare attenzione al settore della chimica
english
PART I – Public law: 1. Legal rules and legal system – Partitions of law – 2. Sources of law – 3. Structure of
government: European Union, national and local government – 4. Italian constitutional framework: State organs and
powers and their functions – 5. Civil service and administrative action. PART II – Private law: 1. Natural persons and
corporations – 2. Sources of obligations, performance, failure to perform, liability – 3. Formation of contract,
enforceability, contractual relationship, termination – 4. Tort, liability, fault and absolute liability. PART III –
- 47 -
Environmental legislation: 1. Legal concept of environment – 2. Structure of government in environmental protection
(European Union, national and local government) – 3. Environmental administrative proceedings – 4. Legislation
concerning protection against pollution (water, air, wastes) – 5. Environmental damage – 6. Environmental offences.
PART IV – European regulation on chemicals: The REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restricion of
Chemicals) and CLP (Classification, Labelling and Packaging) regulations. PART V – Cases and materials: Case-law
analysis (European Court of Justice; Italian Constitutional Court; administrative, civil and criminal justice) concerning
environmental protection.
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Infine sono di seguito indicati siti internet di interesse: www.parlamento.it www.governo.it www.minambiente.it
www.cortecostituzionale.it http://europa.eu http://ec.europa.eu/environment/chemicals/ http://echa.europa.eu/
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=wmwe
- 48 -
Elementi di diritto
Elements of Law
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0274
Docente:
Dott. Guido Kalk (Titolare del corso)
Contatti docente:
[email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
1° anno
Tipologia:
Affine o integrativo
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
IUS/05 - diritto dell'economia
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Facoltativa
Tipologia esame:
Orale
PREREQUISITI
.
OBIETTIVI FORMATIVI
Il corso si propone di conferire agli studenti una padronanza dei concetti di base del diritto pubblico e privato, della
legislazione ambientale e della normativa in materia di sostanze chimiche, fornendo loro gli strumenti per eseguire
ricerche di testi normativi e giurisprudenziali di utilità per il loro futuro ambito professionale.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
L'insegnamento fornisce le nozioni di base sugli istituti fondamentali del diritto pubblico e del diritto privato ed
illustra i principî della disciplina nazionale e comunitaria a tutela dell'ambiente, con particolare attenzione alla
normativa sulle forme di inquinamento rilevanti per il settore chimico ed a quella in materia di registrazione,
valutazione, autorizzazione e restrizione delle sostanze chimiche. Un congruo numero di ore è dedicato alle
applicazioni delle normative esaminate, con l'analisi di casi giurisprudenziali.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
L'esame si svolge in forma di colloquio orale.
PROGRAMMA
Totale
Ore
Ore di
Laboratorio Car.
Lez. Esercit.
Didattico
Ore Ore
Argomento
PARTE I – Elementi di diritto pubblico e amministrativo:
1. Norma giuridica e ordinamento giuridico – Partizioni del diritto – 2. Le fonti
del diritto – 3. I livelli di governo: Unione Europea, Stato, Regioni, Enti locali –
4. L'organizzazione costituzionale dello Stato: poteri, organi, funzioni – 5. La
Pubblica Amministrazione: atti amministrativi, vizi dell'atto, ricorsi
amministrativi e giurisdizionali
PARTE II – Nozioni di diritto privato:
- 49 -
18
18
PARTE II – Nozioni di diritto privato:
1. I soggetti: persone fisiche e giuridiche – 2. Le obbligazioni: fonti,
adempimento, modi di estinzione diversi dall'adempimento, inadempimento 7
e responsabilità – 3. Il contratto: formazione, effetti, rapporto negoziale,
scioglimento – 4. I fatti illeciti: la responsabilità civile; responsabilità per colpa
e responsabilità oggettiva
7
PARTE III – Elementi di diritto dell'ambiente:
1. La nozione giuridica di ambiente – 2. I livelli di governo della protezione
ambientale (Unione Europea, Stato, Regioni, Enti locali): organi, competenze,
strumenti – 3. I procedimenti amministrativi ambientali – 4. Le normative di
8
settore in tema di tutela dagli inquinamenti (acqua, aria, rifiuti) – 5.La nozione
di danno ambientale – 6. I reati ambientali
8
PARTE IV – Il diritto della chimica:
Cenni alle discipline comunitarie in materia di registrazione, valutazione,
autorizzazione e restrizione delle sostanze chimiche (REACH) e di
classificazione, etichettatura e imballaggio di sostanze e miscele (CLP)
5
5
PARTE V – Applicazioni ed esercitazioni:
Analisi di giurisprudenza (costituzionale, civile, penale, amministrativa e
10
comunitaria) in materia ambientale, con particolare attenzione al settore della
chimica
10
Totale
48
48
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Qualunque manuale universitario, purché di edizione recente, sulle materie oggetto del programma.
Le singole parti dei manuali, utili per la preparazione dell'esame, verranno indicate volta per volta a lezione.
E' fortemente consigliato l'utilizzo del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni:
Dispense a cura del docente
Infine sono di seguito indicati siti internet di interesse:
www.parlamento.it
www.governo.it
www.minambiente.it
www.c ortecostituzionale.it
http://europa.eu
http://ec.europa.eu/environment/che micals/
http://echa.europa.eu/
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=bac7
- 50 -
ELETTROCHIMICA APPLICATA
Applied electrochemistry
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN1538
Docente:
Prof. Pier Giuseppe Daniele (Titolare del corso)
Prof. Carlo Nervi (Titolare del corso)
Contatti docente:
011 6705254, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
Tipologia:
A scelta dello studente
Crediti/Valenza:
4
SSD attvità didattica:
CHIM/01 - chimica analitica
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Facoltativa
Tipologia esame:
Orale
PREREQUISITI
italiano
Fondamenti di termodinamica e cinetica chimica Significato dei potenziali redox e fondamenti delle misure
elettrochimiche Nozioni di base di matematica
english
Bases of chemical thermodynamics and kinetics. Knowledge of redox equilibria. Fundamentals of Mathematics
(second year of university).
PROPEDEUTICO A
italiano
Tesi
english
Thesis
OBIETTIVI FORMATIVI
italiano
MODULO 1 (DANIELE)
Conoscenza dei fondamenti elettrochimici della corrosione dei metalli,
partendo dalle teorie correnti sugli aspetti termodinamici e cinetici delle
reazioni elettrodiche. Conoscenza dei meccanismi di corrosione e dei
metodi per la prevenzione e per la protezione dei metalli dalla corrosione.
MODULO 2 (NERVI)
Lo scopo del corso è conoscere i principi dell'elettrochimica e delle
tecniche elettrochimiche, ed applicarli alla produzione di energia (celle
fotovoltaiche e fotocatalisi/fotosintesi artificiale, fuel cells), ed al suo
- 51 -
stoccaggio (pile e accumulatori).
english
MODULE 1 (DANIELE)
The main objective is centered on the knowledge of the electrochemical
bases of metallic material corrosion. Another objective is the knowledge
of corrosion mechanisms and of the methods to shield metals from
corrosion.
MODULE 2 (NERVI)
The aim of the course is to know the principles of electrochemistry and
electrochemical techniques and apply them to the production of energy
(photovoltaic cells and photocatalysis / artificial photosynthesis, fuel
cells), and its storage (batteries and accumulators).
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
italiano
MODULO 1 (DANIELE)
Conoscenza degli aspetti termodinamici e cinetici dei processi corrosivi e
dei principali meccanismi di corrosione.
Conoscenza del comportamento dei principali materiali strutturali rispetto
alla corrosione
Conoscenza delle principali modalità di intervento per la prevenzione e
protezione dalla corrosione
MODULO 2 (NERVI)
Conoscenze dell'elettrochimica e applicazioni nel campo della produzione
(celle fotoelettrochimiche, fotosintesi artificiale, fuel cells) e stoccaggio di
energia (pile e accumulatori).
english
MODULE 1 (DANIELE)
Knowledge of thermodynamics and kinetics of corrosion processes.
Knowledge of the behaviour of principal structural materials against
corrosion.
Corrosion prevention and protection from.
MODULE 2 (NERVI)
Knowledge of electrochemistry and applications in the field of energy
production (photoelectrochemical cells, artificial photosynthesis, fuel
cells) and energy storage (batteries and accumulators).
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
italiano
Esame orale
english
Oral examination
PROGRAMMA
- 52 -
Italiano
MODULO 1 (DANIELE)
Eq. di Butler-Volmer. Aspetti sperimentali ed applicativi delle relazioni di
Tafel. Applicazioni allo studio della corrosione dei materiali metallici.
Modelli chimici che interpretano i fenomeni corrosivi.
Aspetti stechiometrici, termodinamici e cinetici nell'interpretazione dei
fenomeni di corrosione. La passivazione.
Fattori di corrosione relativi al materiale metallico e all'ambiente. La
corrosione localizzata (contatto galvanico, per vaiolatura, in fessura, da
stress, intergranulare, da erosione). Danneggiamento da idrogeno
Prevenzione e protezione: inibitori di corrosione; modificazioni
superficiali; protezione catodica.
MODULO 2 (NERVI)
Richiami di base di elettrochimica. Trasporto di materia in soluzione e
teoria dei processi elettrochimici. Tecniche elettrochimiche
(Cronoamperometria, polarografia, voltammetria ciclica, onda quadra).
Impiego della "Digital Simulation" (simulazione al calcolatore). Reazioni
chimiche omogenee associate, modifica del responso voltammetrico e
studio di specie chimiche reattive all'elettrodo. Reversibilità/irreversibilità
elettrochimica e chimica e meccanismi elettrochimici. Cenni alle tecniche
basate sul concetto di impedenza. Applicazioni nel campo del risparmio
energetico, sviluppo sostenibile e razionale sfruttamento delle risorse.
Elettrochemiluminescenza (OLED), celle fotovoltaiche classiche e di terza
generazione (DSSC), fotocatalisi e fotosintesi artificiale (produzione di
idrogeno, riduzione della CO2).
english
MODULE 1 (DANIELE)
Equation of Butler-Volmer for electrodic processes. Tafel equations for
study of corrosion phenomena in metallic materials. Economic relevance
of corrosion. Electrochemical model for interpretation of metal corrosion.
Stoichiometry, thermodynamics and kinetics of corrosion processes. The
great relevance of pit corrosion. Hydrogen embrittlement. Prevention and
protection: passivation of metal surfaces; corrosion inhibitors; cathodic
protection.
MODULE 2 (NERVI)
Review of basic electrochemistry. Transport of matter in solution and the
theory of electrochemical processes. Electrochemical techniques
(Chronoamperometry, polarography, cyclic voltammetry, square wave).
Use of the "Digital Simulation" (computer simulation). Homogeneous
chemical reactions, change of the voltammetric response and study of
reactive chemical species at the electrode. Electrochemical and chemical
reversibility / irreversibility and electrochemical mechanisms. Outline of
techniques based on the concept of impedance. Applications in the field
of energy saving, sustainable development and rational exploitation of
- 53 -
resources. Electrochemiluminescence (OLED), classical and thirdgeneration
(DSSC) photovoltaic cells, photocatalysis and artificial
photosynthesis (hydrogen production, reduction of CO2).
Equation of Butler-Volmer and and current/potential curves. Relevance of
Tafel's equations in the study of metal corrosion.
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
italiano
MODULO 1 (DANIELE)
-P. Pedeferri "Corrosione protezione dei materiali metallici" Città Studi
Editore, Milano 2001
-Materiale didattico fornito dal docente.
MODULO 2 (NERVI)
Piero Zanello, Carlo Nervi, Fabrizia Fabrizi de Biani, "Inorganic
Electrochemistry. Theory, Practice and Application", 2nd Ed., RSC, 2011,
ISBN: 978-1-84973-071-6.
A.J. Bard, L. R. Faulkner, "Electrochemical Methods. Fundamentals and
Applications", Wiley, New York.
A. E. Kaifer, M. Gómez-Kaifer, "Supramolecular Electrochemistry", WileyVCH, New York.
D. Astruc, "Electron Transfer and Radical Processes in Transition Metal
Chemistry", Wiley-VCH, New York.
english
MODULE 1 (DANIELE)
P. Pedeferri "Corrosione protezione dei materiali metallici" Città Studi
Editore, Milano 2001
Educational materials provided by the teacher.
MODULE 2 (NERVI)
Piero Zanello, Carlo Nervi, Fabrizia Fabrizi de Biani, "Inorganic
Electrochemistry. Theory, Practice and Application", 2nd Ed., RSC, 2011,
ISBN: 978-1-84973-071-6.
A.J. Bard, L. R. Faulkner, "Electrochemical Methods. Fundamentals and
Applications", Wiley, New York.
A. E. Kaifer, M. Gómez-Kaifer, "Supramolecular Electrochemistry", WileyVCH, New York.
D. Astruc, "Electron Transfer and Radical Processes in Transition Metal
Chemistry", Wiley-VCH, New York.
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=vqkr
- 54 -
Elettrochimica Applicata: Corrosione e Conversione di Energia
Applied Electrochemistry:
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: CH
Docente:
Prof. Pier Giuseppe Daniele (Titolare del corso)
Prof. Carlo Nervi (Titolare del corso)
Contatti docente:
011 6705254, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
A scelta dello studente
Crediti/Valenza:
4
SSD attvità didattica:
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Facoltativa
Tipologia esame:
Orale
PREREQUISITI
italiano
Fondamenti di termodinamica Significato dei potenziali redox e fondamenti delle misure elettrochimiche. Nozioni di
base di matematica
english
Principles of thermodynamics. Redox standard potentials and principles of electrochemical measurements. Basics
of mathematics.
OBIETTIVI FORMATIVI
italiano
Capacità di affrontare e risolvere problemi connessi con la corrosione dei materiali metallici e conoscenza dei
metodi elettrochimici applicati alla problematica della produzione e conversione di energia, ed al suo stoccaggio.
english
The utilization of an electrochemical model to study and prevent corrosion of metal materials and knowledge of
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
italiano
Conoscenza dei principi dell'elettrochimica e saperli applicare alla produzione di energia (celle fotovoltaiche e
fotocatalisi/fotosintesi di idrogeno, fuel cells), ed al suo stoccaggio (pile e accumulatori).
Conoscenza dei fondamenti elettrochimici della corrosione dei metalli. Conoscenza dei meccanismi di corrosione e
dei metodi per la prevenzione e per la protezione dei metalli dalla corrosione.
english
Knowledge of electrochemical interpretation model of metal material corrosion. Knowledge of methods for
prevention and protection from corrosion.
- 55 -
MODALITA' DI INSEGNAMENTO
italiano
La metodologia didattica impiegata consiste in lezioni frontali.
english
The teaching method used consists of lectures.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
italiano
Il grado di apprendimento sarà verificato con una prova orale. Durante la prova sarà verificata la conoscenza degli
argomenti proposti a lezione. Sarà anche richiesto allo studente di elaborare in modo critico le informazioni
ricevute.
english
The evaluation of the learning process will take place by an oral test. During the test the student's knowledge about
the electrochemical/corrosion topics presented during the lessons will be checked. The student ability to critically
elaborate the information received will be also tested.
PROGRAMMA
Italiano
Richiami di base di elettrochimica. Trasporto di materia in soluzione e teoria dei processi elettrochimici. Tecniche
elettrochimiche (Cronoamperometria, polarografia, voltammetria ciclica, onda quadra). Impiego della "Digital
Simulation" (simulazione al calcolatore). Reazioni chimiche omogenee associate, modifica del responso
voltammetrico e studio di specie chimiche reattive all'elettrodo. Reversibilità/irreversibilità elettrochimica e
chimica e meccanismi elettrochimici. Cenni alle tecniche basate sul concetto di impedenza. Applicazioni nel campo
del risparmio energetico, sviluppo sostenibile e razionale sfruttamento delle risorse. Elettrochemiluminescenza
(OLED), celle fotovoltaiche classiche e di terza generazione (DSSC), fotocatalisi e fotosintesi artificiale (produzione
di idrogeno, riduzione della CO2).
Trattazione descrittiva sulla morfologia della corrosione, sugli aspetti economici della medesima e sui modelli
elettrochimici che consentono di proporre una descrizione, comunemente accettata, dei fenomeni corrosivi nei
metalli. Approfondimento sull'equazione di Butler-Volmer. Aspetti sperimentali ed applicativi delle relazioni di Tafel,
per lo studio della corrosione. Aspetti stechiometrici, termodinamici e cinetici. Fattori di corrosione relativi al
materiale metallico ed all'ambiente. Rilevanza dela corrosione localizzata. Danneggiamento da idrogeno.
Prevenzione e protezione: inibitori di corrosione, protezione catodica, protezione con rivestimenti, passivazione.
english
Review of basic electrochemistry. Transport of matter in solution and the theory of electrochemical processes.
Electrochemical techniques (Chronoamperometry, polarography, cyclic voltammetry, square wave). Use of the
"Digital Simulation" (computer simulation). Homogeneous chemical reactions, change of the voltammetric response
and study of reactive chemical species at the electrode. Electrochemical and chemical reversibility / irreversibility
- 56 -
and electrochemical mechanisms. Outline of techniques based on the concept of impedance. Applications in the
field of energy saving, sustainable development and rational exploitation of resources. Electrochemiluminescence
(OLED), classical and third-generation (DSSC) photovoltaic cells, photocatalysis and artificial photosynthesis
(hydrogen production, reduction of CO2).
Economic relevance of material corrosion. Chemical models for the interpretation of corrosion phenomena and
their experimental validation. Equation of Butler-Volmer and current/potential curves. Relevance of Tafel's
equations in the study of metal corrosion. Stoichiometric, thermodynamic and kinetic aspects in the interpretation
of corrosion phenomena. The passivation. Corrosion factors. Pit corrosion. Hydrogen embrittlement. Corrosion
inhibitors; catodic protection.
Totale
Ore
Ore di
Laboratorio Car.
Lez. Esercit.
Didattico
Ore Ore
Argomento
Concetti di base: trasporto di massa in soluzione e processi Redox. Reazioni
Chimiche omogenee. Concetto di reversibilità e irreversibilità chimica ed
elettrochimica. Meccanismi elettrochimici.
4
Digital Simulation
4
Elettrochemiluminescenza, conversione luce/energia. Celle foto
elettrochimiche. Fotocatalisi e fotosintesi artificiale. Cenni alle Fuel Cells.
4
Energy-Storage: Pile e accumulatori (pile agli ioni Litio).
4
Generalità sulla corrosione dei metalli e modello elettrochimico per lo studio
2
della medesima
Relazione intensità/potenziale con l'eq. di Butler-Volmer
2
Aspetti applicativi delle relazioni di Tafel
2
Aspetti stechiometrici , termodinamici e cinetici nell'interpretazione dei
fenomeni corrosivi
2
Fattori di corrosione
2
La prevenzione della corrosione: protezione catodica, passivazione,
ricoprimento con materiali protettivi
4
La corrosione localizzata. Il danneggiamento da idrogeno
2
Totale
32
Inglese
Review of basic electrochemistry. Transport of matter in solution and the theory of electrochemical processes.
Electrochemical techniques (Chronoamperometry, polarography, cyclic voltammetry, square wave). Use of the
"Digital Simulation" (computer simulation). Homogeneous chemical reactions, change of the voltammetric response
and study of reactive chemical species at the electrode. Electrochemical and chemical reversibility / irreversibility
and electrochemical mechanisms. Outline of techniques based on the concept of impedance. Applications in the
field of energy saving, sustainable development and rational exploitation of resources. Electrochemiluminescence
(OLED), classical and third-generation (DSSC) photovoltaic cells, photocatalysis and artificial photosynthesis
(hydrogen production, reduction of CO2).
Equation of Butler-Volmer and and current/potential curves. Relevance of Tafel's equations in the study of metal
corrosion. Economic relevance of material corrosion. Chemical models for the interpretation of corrosion
phenomena and their experimental validation. Stoichiometric, thermodynamic and kinetic aspects in the
- 57 -
interpretation of orrosion phenomena. The passivation. Corrosion factors. Pit corrosion. Hydrogen embrittlement.
Corrosion inhibitors; catodic protection.
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
italiano
Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso i docenti
I testi base consigliati per il corso sono:
P.Zanello, F.Fabrizi de Biani, C.Nervi, "Inorganic Electrochemistry" 2nd Ed., RSC, Cambdridge, 2011
A.J.Bard L.R.Faulkner "Electrochemical Methods" 2nd Edition, Wiley, New York, 2001
A.J.Bard "Electrogenerated Chemiluminescence", Marcel Dekker, New York, 2004
P. Pedeferri "Corrosione protezione dei materiali metallici" Città Studi Editore, Milano 2001
english
The teaching materials presented during the lessons will be supplied by the teachers. The student's books
suggested are:
P.Zanello, F.Fabrizi de Biani, C.Nervi, "Inorganic Electrochemistry" 2nd Ed., RSC, Cambdridge, 2011
A.J.Bard L.R.Faulkner "Electrochemical Methods" 2nd Edition, Wiley, New York, 2001
A.J.Bard "Electrogenerated Chemiluminescence", Marcel Dekker, New York, 2004
P. Pedeferri "Corrosione protezione dei materiali metallici" Città Studi Editore, Milano 2001
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=9fb2
- 58 -
Elettrosintesi ed Elettrocatalisi
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: S8256
Docente:
Prof. Carlo Nervi (Titolare del corso)
Contatti docente:
0116707507, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 509)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Di base
Crediti/Valenza:
2
SSD attvità didattica:
Erogazione:
Lingua:
Frequenza:
Tipologia esame:
OBIETTIVI FORMATIVI
Il corso presenta nozioni integrative rispetto alle conoscenze delle tecniche elettrochimiche di base. In particolare
si intende fornire una panoramica dal punto di vista teorico e pratico delle applicazioni e delle tecniche di sintesi
per via elettrochimica, nonché delle possibilità di impiego, anche industriale, di metodologie elettrochimiche
normalmente utilizzate per la generazione e lo studio di radicali.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Saper interpretare i responsi voltammetrici, correlandoli con i meccanismi di tipo chimico ed elettrochimico. Saper
utilizzare ed estrarre correttamente i parametri termodinamici e cinetici caratterizzanti un esperimento
elettrochimico.
PROGRAMMA
Ore Ore Totale
Lez. Eserc. Ore
Argomento
Richiami di elettrochimica di base. Bilancio di massa e diffusione. Trasferimento elettronico
eterogeneo e reazioni chimiche omogenee. Meccanismi di tipo elettrochimico
4
Panoramica sulle tecniche elettrochimiche di base. Uso di simulatori in elettrochimica: digital
simulation.
2
Termodinamica dell'elettrosintesi ed dell'elettrocatalisi. Applicazioni.
4
4
Elettrochemiluminescenza. Cenni di teoria ed applicazioni. Elettrochimica in biologia.
4
4
Totale
4
2
4
16
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Viene fornita copia del materiale didattico utilizzato durante le lezioni. Ulteriori testi di riferimento:A.J.Bard,
L.R.Faulkner, Electrochemical Methods, Wiley, 1980.A.E.Kaifer, M.Gómez-Kaifer, Supramolecular Electrochemistry,
Wiley, 1999.J.D.Genders, D.Pletcher, Electrosynthesis, Electrosynthesis Company Inc, 1990.
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=3e36
- 59 -
Forze e interazioni nei solidi
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: S8257
Docente:
Dott. Silvia Casassa (Titolare del corso)
Contatti docente:
0116707829, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 509)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
2
SSD attvità didattica:
CHIM/02 - chimica fisica
Erogazione:
Lingua:
Frequenza:
Tipologia esame:
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=ee6c
- 60 -
Fotochimica
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: S8258
Docente:
Prof. Gianmario Martra (Titolare del corso)
Contatti docente:
011 670 7538, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 509)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
2
SSD attvità didattica:
CHIM/02 - chimica fisica
Erogazione:
Lingua:
Frequenza:
Tipologia esame:
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=6970
- 61 -
IDENTIFICAZIONE SPETTROMETRICA DI COMPOSITI ORGANICI
Spectrometric Identification of Organic Compounds
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN1536
Docente:
Dott. Stefano Dughera (Titolare del corso)
Dott. Annamaria Deagostino (Titolare del corso)
Contatti docente:
0116707645, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
Tipologia:
A scelta dello studente
Crediti/Valenza:
4
SSD attvità didattica:
CHIM/06 - chimica organica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Facoltativa
Tipologia esame:
Scritto ed orale
PREREQUISITI
Conoscenze di base di chimica organica, NMR e spettrometria di massa.
OBIETTIVI FORMATIVI
Alla fine del corso, lo studente dovrà essere in grado di risolvere la struttura incognita di una molecola organica di
media complessità attraverso le diverse tecniche NMR e di spettrometria di massa.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Il corso si propone di illustrare le tecniche fondamentali della diagnostica molecolare (spettrometria di massa,
spettrometria nell'infrarosso, spettroscopie di risonanza magnetica nucleare mono e bidimensionali) allo scopo di
determinare la struttura di molecole organiche anche complesse.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
Esame scritto ed orale
ATTIVITÀ DI SUPPORTO
Pre-requisiti (in ingresso)
Insegnamenti fornitori
Conoscenze di base di Chimica Organica
Chimica Organica A,B,C,D,E,F (CH)
Sintesi e meccanismi in Chimica Organica(MCA)
Conoscenze di base di Spettroscopia NMR, IR e di Chimica Organica F (CH); Spettroscopie magnetiche ed
Massa
ottiche (MCA)
Competenze minime (in uscita)
Insegnamenti fruitori
Riconoscere la struttura di una molecola organica analizzandone gli spettri NMR, IR e di
massa.
PROGRAMMA
Italiano
- 62 -
Spettrometria di massa:
richiamo di nozioni di base e teoria; metodi di ionizzazione; analizzatori di massa; interpretazione degli spettri di
massa EI: riconoscimento dello ione molecolare, determinazione di una formula molecolare, frammentazione;
spettri di massa delle principali classi di molecole organiche.
Spettroscopia nell'infrarosso:
interpretazione degli spettri; assorbimenti caratteristici dei gruppi funzionali delle molecole organiche.
Spettroscopia NMR protonica:
richiamo di nozioni di base; accoppiamento e sistemi di spin; accoppiamento di protoni con altri nuclei;
accoppiamento a lunga distanza; disaccoppiamento di spin; effetto nucleare overhauser (NOE) e spettroscopia per
differenza e prossimità.
Spettroscopia NMR del 13C:
richiamo di nozioni di base e teoria; tecniche di diasaccoppiamento 1H; scala e intervallo degli spostamenti chimici;
effetto NOE; accoppiamento di spin 13C-1H; interpretazione degli spettri 13C di molecole organiche; DEPT.
Spettroscopia NMR di correlazione; NMR bidimensionale:
nozioni di base e teoria; correlazione 1H-1H: COSY; correlazione 13C-1H: HETCOR e HQMC; correlazione 13C-13C:
INADEQUATE; cenni su altre tecniche di correlazione: TOCSY; NMR a gradiente di campo.
Spettroscopia NMR di atri nuclei aventi spin ½.
Interpretazione di spettri di molecole organiche di struttura nota e non nota.
english
Mass spectrometry:
basics; ionization methods; mass analyzers; interpretation of EI mass
spectra: identification of the molecular ion, molecular formula
determination, fragmentation; mass spectra of the main classes of
organic molecules
Proton NMR spectroscopy:
review of basic notions; (Pople notation, AMX, ABX, ABC systems, vicinal
and geminal coupling constant analysis, Karplus correlation)
Application of Karplus correlation to cyclic structures
Coupling of proton nuclei with another important nuclei (19F, 31P, 29Si)
Spin selective decoupling
Chirality.
13C NMR spectroscopy:
Peak intensity
Equivalence of chemical shifts
Chemical shift of chemical classes (substituent effect)
13C - 1H spin coupling;
13C quantitative analysis;
DEPT.
NMR Correlation Spectrometry
COSY (COrrelation SpectroscopY)
HETCOR (HETeronuclear CORrelation)
HMQC (Heteronuclear Multiple Quantum Correlation)
Ipsenol structure resolution
ROESY
Field gradient in NMR
Notions of NMR spectrometry of another important nuclei with spin ½
Interpretation of spectra of known and unkown organic molecules
Notions of circular dichroism aaplied to organic molecules (Dr. Elena
Ghibaudi)
- 63 -
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso: il sito del CCS di MCA
I testi base consigliati per il corso sono:
R.M. Silverstein; F.X.Webster- Identificazione spettroscopica di composti organici- Casa Editrice Ambrosiana
M.Hesse; H.Meier; B.Zeeh- Metodi Spettroscopici nella Chimica Organica- Edises
E' fortemente consigliato l'utilizzo del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni: appunti e materiale
distribuito a lezione
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=a6al
- 64 -
Identificazione Spettrometrica di Composti Organici
Spectrometric Identification of Organic Compounds
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: a33a
Docente:
Dott. Stefano Dughera (Titolare del corso)
Dott. Annamaria Deagostino (Titolare del corso)
Contatti docente:
0116707645, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
A scelta dello studente
Crediti/Valenza:
4
SSD attvità didattica:
CHIM/06 - chimica organica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Facoltativa
Tipologia esame:
Scritto ed orale
PREREQUISITI
Conoscenze di base di chimica organica, NMR e spettrometria di massa.
OBIETTIVI FORMATIVI
Alla fine del corso, lo studente dovrà essere in grado di risolvere la struttura incognita di una molecola organica di
media complessità attraverso le diverse tecniche NMR e di spettrometria di massa.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Il corso si propone di illustrare le tecniche fondamentali della diagnostica molecolare (spettrometria di massa,
spettrometria nell'infrarosso, spettroscopie di risonanza magnetica nucleare mono e bidimensionali) allo scopo di
determinare la struttura di molecole organiche anche complesse.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
Risoluzione della struttura di una molecola oganica incognita seguita, in caso di esito positivo, da un breve colloquio.
ATTIVITÀ DI SUPPORTO
Pre-requisiti (in ingresso)
Insegnamenti fornitori
Conoscenze di base di Chimica Organica
Chimica Organica A,B,C,D,E,F (CH)
Sintesi e meccanismi in Chimica Organica(MCA)
Conoscenze di base di Spettroscopia NMR, IR e di Chimica Organica F (CH); Spettroscopie magnetiche ed
Massa
ottiche (MCA)
Competenze minime (in uscita)
Insegnamenti fruitori
Riconoscere la struttura di una molecola organica analizzandone gli spettri NMR, IR e di
massa.
PROGRAMMA
Italiano
- 65 -
Spettrometria di massa:
richiamo di nozioni di base e teoria; metodi di ionizzazione; analizzatori di massa; interpretazione degli spettri di
massa EI: riconoscimento dello ione molecolare, determinazione di una formula molecolare, frammentazione;
spettri di massa delle principali classi di molecole organiche.
Spettroscopia nell'infrarosso:
interpretazione degli spettri; assorbimenti caratteristici dei gruppi funzionali delle molecole organiche.
Spettroscopia NMR protonica:
richiamo di nozioni di base; accoppiamento e sistemi di spin; accoppiamento di protoni con altri nuclei;
accoppiamento a lunga distanza; disaccoppiamento di spin; effetto nucleare overhauser (NOE) e spettroscopia per
differenza e prossimità.
Spettroscopia NMR del 13C:
richiamo di nozioni di base e teoria; tecniche di diasaccoppiamento 1H; scala e intervallo degli spostamenti chimici;
effetto NOE; accoppiamento di spin 13C-1H; interpretazione degli spettri 13C di molecole organiche; DEPT.
Spettroscopia NMR di correlazione; NMR bidimensionale:
nozioni di base e teoria; correlazione 1H-1H: COSY; correlazione 13C-1H: HETCOR e HQMC; correlazione 13C-13C:
INADEQUATE; cenni su altre tecniche di correlazione: TOCSY; NMR a gradiente di campo.
Spettroscopia NMR di atri nuclei aventi spin ½.
Interpretazione di spettri di molecole organiche di struttura nota e non nota.
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso: il sito del CCS di MCA
I testi base consigliati per il corso sono:
R.M. Silverstein; F.X.Webster- Identificazione spettroscopica di composti organici- Casa Editrice Ambrosiana
M.Hesse; H.Meier; B.Zeeh- Metodi Spettroscopici nella Chimica Organica- Edises
E' fortemente consigliato l'utilizzo del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni: appunti e
materiale distribuito a lezione
Infine sono di seguito indicati siti internet di interesse:
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=m4th
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Interazione e riconoscimento molecolare
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: S8259
Docente:
Prof. Domenica Scarano (Titolare del corso)
Contatti docente:
011/6707834, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 509)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
2
SSD attvità didattica:
Erogazione:
Lingua:
Frequenza:
Tipologia esame:
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=af94
- 67 -
Laboratorio di sintesi e caratterizzazione avanzata
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: S8260
Docente:
Prof. Eliano Diana (Titolare del corso)
Prof. Maria Cristina Paganini (Titolare del corso)
Contatti docente:
011 6707572, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 509)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
4
SSD attvità didattica:
Erogazione:
Lingua:
Frequenza:
Tipologia esame:
NOTA
curriculum "reattività"
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=7d4e
- 68 -
Laboratorio Di Sintesi Inorganiche Avanzate
Advanced laboratory of inorganic synthesis
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN1537
Docente:
Prof. Eliano Diana (Titolare del corso)
Prof. Mario Chiesa (Titolare del corso)
Contatti docente:
011 6707572, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
A scelta dello studente
Crediti/Valenza:
4
SSD attvità didattica:
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Obbligatoria
Tipologia esame:
Orale
PREREQUISITI
Chimica Inorganica, Chimica organica, chimica Fisica
OBIETTIVI FORMATIVI
Progettazione ed esecuzione di sintesi inorganiche utilizzando tecniche avanzate sia in soluzione che allo stato
solido. Purificazione e caratterizzazione strutturale e spettroscopica dei composti preparati.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Acquisizione delle corrette procedure sintetiche e di caratterizzazione caratteristiche della chimica inorganica.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
Preparazione di una relazione sulle esperienze svolte e discussione orale.
Orale
PROGRAMMA
Tecniche di sintesi in atmosfera controllata. Richiami di spettroscopia vibrazionale (IR e Raman) ed elettronica
applicate alla chimica inorganica (6 ore)
Sintesi, purificazione e caratterizzazione del salen
Sintesi, purificazione e caratterizzazione del complesso Co(salen). Reazione di assorbimento dell'ossigeno (13 ore).
Sintesi,purificazione e caratterizzazione del complesso Fe2(C5H5)2(CO)4 (13 ore)
Tecniche di sintesi di solidi inorganici: sol-gel, metodo idrotermale, reazione chimica da fase vapore (CVR).
Sintesi di ossidi semiconduttori (TiO2). Modificazione delle proprieta' ottiche, magnetiche ed elettroniche tramite
drogaggio con etero elementi.
Sintesi di un ossido isolante ad elevato sviluppo superficiale (MgO)
- 69 -
Sintesi di un ossido misto poroso (Ca12Al14O33)
Sintesi di silicati porosi drogati con Ti in coordinazione tetraedrica.
Reattivita' all'interfaccia superficie-gas e fotochimica di superficie.
Caratterizzazione mediante XRD di polvere e spettroscopia EPR
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
RUREN XU, WENQIN PANG, QISHENG HUO, Modern inorganic synthetic chemistry, Elsevier
Articoli su rivista forniti dai docenti
ORARIO LEZIONI
Giorni
Ore
Aula
Lezioni: dal 17/02/2014 al 27/02/2014
Nota: Le esercitazioni si svolgeranno nei laboratori di ricerca del gruppo RM in orario da concordare e nel
laboratorio di chimica generale e inorganica dal 17/02
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=1196
- 70 -
Meccanismi di reazioni organiche II - curriculum "Sintesi e reattività organica"
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: S8263
Docente:
Dott. Carlo Canepa (Titolare del corso)
Contatti docente:
011 670 7530, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 509)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
5
SSD attvità didattica:
CHIM/06 - chimica organica
Erogazione:
Lingua:
Frequenza:
Tipologia esame:
NOTA
curriculum "Organica"
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=7fc7
- 71 -
METODOLOGIE DI CARATTERIZZAZIONE E APPLICAZIONI DEI MATERIALI POLIMERICI
Methodologies of characterization and applications of polymeric materials
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0270
Docente:
Dott. Valentina Brunella (Titolare del corso)
Contatti docente:
011 6707546, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/04 - chimica industriale
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Tipologia esame:
Orale
PREREQUISITI
italiano
Strutture dei principali polimeri Reazioni dei principali gruppi funzionali
english
Structures of the main polymer Reactions of the major functional groups
OBIETTIVI FORMATIVI
italiano
L'allievo dovrà sapere le caratteristiche chimico fisiche e le applicazioni dei polimeri più comuni. L'allievo dovrà
essere in grado di analizzare gli spettri IR dei più comuni sistemi polimerici, di trarre indicazioni dai termogrammi
DSC, TGA, DMTA e dai pirogrammi dei più comuni sistemi polimerici, dovrà saper utilizzare e comprendere i sistemi
di indicazione dei pesi molecolari e della polidispersità.
english
The students have to know the physical and chemical characteristics and applications of the most common
polymers. They must be able to analyze the IR spectra of the most common polymeric systems, to derive
indications from thermograms DSC, TGA, DMTA and pirogrammi of the most common polymeric systems, must be
able to use and understand the system indication of the molecular weights and of polydispersity.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
italiano
Gli studenti devono alla fine del corso essere in grado di riconoscere e caratterizzare i più comuni polimeri tramite
semplici analisi e con le tecniche strumentali più diffuse. Inoltre, gli studenti devono essere in grado di leggere
criticamente testi scientifici sui polimeri.
english
At the end of the course, students have to be able to recognize and characterize the most common polymers by
simple analysis and instrumental techniques with the most widespread. In addition, students must be able to
critically read scientific literature on polymers.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
- 72 -
italiano
L'esame si svolge come colloquio orale, che comprende la discussione della relazione di laboratorio ed eventuali
approfondimenti.
english
The examination is held as oral, which includes the discussion of the lab report and further study.
PROGRAMMA
italiano
Il corso si propone di fornire agli studenti una descrizione delle principali applicazioni dei polimeri come materiali
solidi e come materiali liquidi e dei principali strumenti analitici per lo studio della struttura dei sistemi polimerici.
Nel corso verranno trattate le basi delle tecniche spettroscopiche, delle analisi termiche e delle metodologie di
valutazione delle masse molecolari e delle proprietà meccaniche con speciale riferimento ai sistemi polimerici. Il
corso prevede inoltre una parte di esercitazioni ed una di laboratorio. Gli argomenti del corso sono qui elencati nel
dettaglio: a. Principali applicazioni dei polimeri come materiali solidi e come materiali liquidi b. Tecniche di
caratterizzazione semplice (densità, solubilità, resistenza meccanica, fumi) c. Valutazione dei pesi molecolari e loro
distribuzioni tramite viscosimetria e cromatografia di esclusione sterica d. Transizioni termiche (transizioni vetrose,
fusioni e cristallizzazioni) e. Degradazione termica e termossidativa e stabilizzazione f. Tecniche analitiche di analisi
termica (calorimetria differenziale a scansione e termo gravimetria) g. Pirolisi GC-MS di sistemi polimerici h.
Spettroscopia infrarossa e sue applicazioni a polimeri i. Applicazioni delle spettroscopie di risonanza (EPR, NMR) l.
Microscopia ottica, elettronica (SEM, TEM) e a forza atomica (AFM) m. Determinazione delle proprietà meccaniche
(statiche e dinamiche)
english
The course aims to provide students with a description of the main applications of polymers as solids and liquids
and materials as the main analytical tools for the study of the structure of polymer systems. Over the course will be
treated the bases of spectroscopic techniques, thermal analysis and methodologies for the evaluation of molecular
masses and mechanical properties with special reference to polymeric systems. The course also includes a part of
exercises and a laboratory. The topics are listed below in detail: a. Main applications of polymers as solids and as
liquid materials b. Simple characterization techniques as density, solubility, mechanical strength, gas emission. c.
Evaluation of molecular weights and their distributions by viscometry and size exclusion chromatography. d. Thermal
transitions (glass transitions, mergers and crystallization) e. Thermal degradation and thermo-stabilization and
analytical techniques of thermal analysis (differential scanning calorimetry and thermo gravimetry) f. Pyrolysis GCMS of polymeric systems g. Infrared spectroscopy and its applications in polymer science. h. Applications of
resonance spectroscopy (EPR, NMR) i. Optical, electronic (SEM, TEM) and atomic force (AFM) microscopy. l.
Determination of mechanical properties (static and dynamic)of polymeric materials.
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
italiano
I testi base consigliati per il corso sono: •S. Bruchner, G. Allegra, M. Pegoraro, F.P. La Mantia, "Scienza e tecnologia
dei materiali polimerici" ed. Edises, Napoli (2002) (cap. 3, 4, 6). •M. Hesse, H. Meier, B. Zeeh, „Metodi spettroscopici
nella chimica organica", ed Edises, Napoli (1996) E' consigliato l'utilizzo del seguente materiale per approfondimenti
e integrazioni: •Hummel, Scholl, "Atlas of Polymer and Plastics Analysis", Carl Hanser Verlag, Vienna (1981) •E. A. Turi,
"Thermal characterization of polymeric materials" second edition, Academic Press, San Diego (1997) Infine sono di
seguito indicati siti internet di interesse: http://www.polial.polito.it/cdc/macrog/index.html
english
The recommended basic texts for the course are: •S. Bruchner, G. Allegra, M. Pegoraro, F.P. La Mantia, "Scienza e
tecnologia dei materiali polimerici" ed. Edises, Napoli (2002) (cap. 3, 4, 6). •M. Hesse, H. Meier, B. Zeeh, „Metodi
spettroscopici nella chimica organica", ed Edises, Napoli (1996) And advisable to use the following material for
insights and additions: •Hummel, Scholl, "Atlas of Polymer and Plastics Analysis", Carl Hanser Verlag, Vienna (1981)
•E. A. Turi, "Thermal characterization of polymeric materials" second edition, Academic Press, San Diego (1997)
Finally is listed below website of interest: http://www.polial.polito.it/cdc/macrog/index.html
- 73 -
NOTA
italiano
E' fortemente consigliato seguire le lezioni frontali e le esercitazioni.
E' obbligatoria la frequenza del laboratorio
english
It's strongly advised to follow the lectures and exercises. And it's
compulsory the attendance of the laboratory experiments.
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=585y
- 74 -
Metodologie di caratterizzazione e applicazioni dei materiali polimerici
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica:
Docente:
Prof. Maria Paola Luda
Contatti docente:
+39 011 6707556, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
1° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/04 - chimica industriale
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Facoltativa
Tipologia esame:
Orale
Mutuato da: http://ccfs.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=7bad;sort=DEFAULT;search=
{docente}%20%3d~%20%2f^mluda%20.v.%2f%20and%20{qq}%20ne%20%273c21%27;hits=1
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=072d
- 75 -
Metodologie di caratterizzazione e applicazioni dei materiali polimerici
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: CHIM/04 - chimica industriale
Docente:
Dott. Valentina Brunella (Titolare del corso)
Contatti docente:
011 6707546, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
1° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/04 - chimica industriale
Erogazione:
Lingua:
Frequenza:
Tipologia esame:
OBIETTIVI FORMATIVI
Il corso si propone di fornire agli studenti una descrizione delle principali applicazioni dei polimeri come materiali
solidi e come materiali liquidi e dei principali strumenti analitici per lo studio della struttura e delle proprietà dei
sistemi polimerici. Nel corso verranno trattate le basi delle tecniche spettroscopiche, delle analisi termiche e delle
metodologie di valutazione delle masse molecolari e delle proprietà meccaniche con speciale riferimento ai
sistemi polimerici. Il corso prevede inoltre una parte pratica di esercitazioni e laboratorio. The goal of this course
will be to provide students with a description of polymers main applications as solid and as liquid materials, and with
the main analytical tools to study structures and properties of polymeric systems. Lessons will be dedicated to
spectroscopical techniques, thermal analyses and methodologies to evaluate molecular mass and mechanical
properties of polymers. Laboratory and exercises sessions will be included in this course.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Sulla base della conoscenza delle relazioni proprietà-struttura, l'allievo dovrà essere in grado di riconoscere e
caratterizzare i principali sistemi polimerici e di interpretare i dati sperimentali in vista anche delle applicazioni di
questi materiali. According to property and structure relationships, students will be able to distinguish and
characterize main polymeric systems and to also analyze experimental results in sight of the applications of these
materials.
PROGRAMMA
Argomento
Ore
Lez.
Principali applicazioni dei polimeri come materiali solidi e come materiali liquidi
4
Valutazione della densità e dei pesi molecolari e loro distribuzioni nei polimeri tramite
viscosimetria e GPC Maldi
4
Transizioni termiche dei polimeri (transizione vetrosa, fusione e cristallizzazione)
2
Proprietà termiche e degradazione termica e termoossidativa di materiali polimerici
4
Tecniche analitiche di analisi termica (calorimetria differenziale a scansione e
termogravimetria)
2
4
Pirolisi GC-MS di sistemi polimerici
2
2
Spettroscopia infrarossa e sue applicazioni ai polimeri
4
4
Applicazioni delle spettroscopie di risonanza all'analisi di sistemi polimerici (NMR-EPR)
2
2
Microscopia ottica, elettronica (SEM e TEM) e a forza atomica (AFM)
2
- 76 -
Ore
Eserc.
Ore
lab
2
2
4
Microscopia ottica, elettronica (SEM e TEM) e a forza atomica (AFM)
2
4
Proprietà meccaniche e viscoelastiche di materiali polimerici
4
Determinazioni delle proprietà meccaniche di materiali polimerici (statiche e dinamiche)
2
6
Totale
32
18
Lesson Exercises Laboratory
Subject
h
Polymers main applications as solid materials and as liquid materials
h
4
Total
4
Evaluation of density and molecular masses with viscosimetry and GPC Maldi 4
Polymers thermal transitions (glass transition, melting and crystallization)
h
8
2
6
2
2
Thermal properties, thermal and thermo-oxidative degradation of polymers 4
4
Thermal analyses (differential scanning calorimetry and thermogravimetry)
2
4
6
GC-MS Pyrolysis of polymeric systems
2
2
4
Infrared Spectroscopy and applications to polymers
4
4
Applications of resonance spectroscopies (NMR, EPR) to polymeric systems 2
2
Optical, electronic (SEM and TEM) and atomic force microscopies
2
Mechanical and viscoelastic properties of polymeric materials
4
Evaluation of polymeric mechanical properties (static and dynamic)
2
6
Total
32
18
2
10
4
4
6
4
8
8
58
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Testi consigliati e bibliografia I testi base consigliati per il corso sono: • S. Bruchner, G. Allegra, M. Pegoraro, F.P. La
Mantia, "Scienza e tecnologia dei materiali polimerici" ed. Edises, Napoli (2002) (cap. 3, 4, 6). • M. Hesse, H. Meier,
B. Zeeh, „Metodi spettroscopici nella chimica organica", ed Edises, Napoli (1996) E' consigliato l'utilizzo del
seguente materiale per approfondimenti e integrazioni: • Hummel, Scholl, "Atlas of Polymer and Plastics Analysis",
Carl Hanser Verlag, Vienna (1981) • E. A. Turi, "Thermal characterization of polymeric materials" second edition,
Academic Press, San Diego (1997) Infine sono di seguito indicati siti internet di interesse:
http://www.polial.polito.it/cdc/macrog/index.html
NOTA
L'esame si svolge , di norma, come segue: - Redazione di una relazione sulle esercitazioni e sul laboratorio da
presentare prima dell'esame e da discutere in sede di esame - Colloquio orale che prevede eventuali
approfondimenti Oral examination. Report on exercises and laboratory has to be given before the oral examination
and will be discussed during examination.
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=fd97
- 77 -
Metodologie di caratterizzazione e applicazioni dei materiali polimerici (Curriculum Struttura
e Proprietà)
Methodologies of characterization and applications of polymeric materials
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0270
Docente:
Dott. Valentina Brunella (Titolare del corso)
Contatti docente:
011 6707546, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/04 - chimica industriale
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Facoltativa
Tipologia esame:
Scritto ed orale
PREREQUISITI
Strutture dei principali polimeri Reazioni dei principali gruppi funzionali
OBIETTIVI FORMATIVI
Il corso si propone di fornire agli studenti una descrizione delle principali applicazioni dei polimeri come materiali
solidi e come materiali liquidi e dei principali strumenti analitici per lo studio della struttura dei sistemi polimerici.
Nel corso verranno trattate le basi delle tecniche spettroscopiche, delle analisi termiche e delle metodologie di
valutazione delle masse molecolari e delle proprietà meccaniche con speciale riferimento ai sistemi polimerici. Il
corso prevede inoltre una parte di esercitazioni ed una di laboratorio.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
L'allievo dovrà essere in grado di analizzare gli spettri IR dei più comuni sistemi polimerici, di trarre indicazioni dai
termogrammi DSC, TGA, DMTA e dai pirogrammi dei più comuni sistemi polimerici, dovrà saper utilizzare e
comprendere i sistemi di indicazione dei pesi molecolari e della polidispersità.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
L'esame si svolge, di norma, come segue: colloquio orale che comprende una discussione della relazione di
laboratorio ed eventuali approfondimenti.
PROGRAMMA
Totale Ore di
Ore
Car.
Laboratorio
Lez. Esercit.
Didattico
Ore Ore
Argomento
Principali applicazioni dei polimeri come materiali solidi e come materiali
4
liquidi
Tecniche di caratterizzazione semplice (densità, solubilità, resistenza
meccanica, fumi)
2
2
Valutazione dei pesi molecolari e loro distribuzioni tramite viscosimetria e
4
cromatografia di esclusione sterica
2
- 78 -
Transizioni termiche (transizioni vetrose, fusioni e cristallizzazioni)
2
Degradazione termica e termossidativa e stabilizzazione
6
Tecniche analitiche di analisi termica (calorimetria differenziale a
scansione e termo gravimetria)
2
4
Pirolisi GC-MS di sistemi polimerici
2
4
Spettroscopia infrarossa e sue applicazioni a polimeri
2
2
Applicazioni delle spettroscopie di risonanza (EPR, NMR)
2
2
Microscopia ottica, elettronica (SEM, TEM) e a forza atomica (AFM)
2
Proprietà meccaniche viscoelastiche
2
Determinazione delle proprietà meccaniche (statiche e dinamiche)
2
Totale
32
4
4
4
12
16
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso: online sulla pagina del docente
I testi base consigliati per il corso sono:
• S. Bruchner, G. Allegra, M. Pegoraro, F.P. La Mantia, "Scienza e tecnologia dei materiali polimerici" ed. Edises,
Napoli (2002) (cap. 3, 4, 6).
• M. Hesse, H. Meier, B. Zeeh, „Metodi spettroscopici nella chimica organica", ed Edises, Napoli (1996)
E' consigliato l'utilizzo del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni:
• Hummel, Scholl, "Atlas of Polymer and Plastics Analysis", Carl Hanser Verlag, Vienna (1981)
• E. A. Turi, "Thermal characterization of polymeric materials" second edition, Academic Press, San Diego (1997)
Infine sono di seguito indicati siti internet di interesse:
http://www.polial.polito.it/cdc/macrog/index.html
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=f2bf
- 79 -
Modelli di speciazione - curriculum "Metodologie analitiche"
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: S8588
Docente:
Prof. Enrico Prenesti (Titolare del corso)
Prof. Pier Giuseppe Daniele (Titolare del corso)
Contatti docente:
011.670.5261, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 509)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
4
SSD attvità didattica:
CHIM/12 - chimica dell'ambiente e dei beni culturali
Erogazione:
Lingua:
Frequenza:
Tipologia esame:
OBIETTIVI FORMATIVI
Acquisizione del concetto di modello chimico e di chimica d'equilibrio per soluzioni multicomponente. Concetto di
chimica analitica d'equilibrio e di speciazione.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Saper ragionare in termini di specie d'equilibrio la cui concentrazione in soluzione dipende da temparatura, pH, sale
di fondo ecc. Saper progettare un esperimento trattabile mediante simulazione.
PROGRAMMA
Lezioni frontali: Modelli per il calcolo dei coefficienti di attività di ioni. Costanti d'equilibrio termodinamiche e
stechiometriche. la tecnica potenziometrica. Applicazioni a sistemi multicomponente: sistema metallo-sedimenti,
urina, vino, acqua di mare.
Laboratorio: esperienze potenziometriche sui coefficienti di attività.
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Dispense dei docenti.
NOTA
Propedeuticità: Chimica Fisica A (Fondamenti di Termodinamica), Chimica Analitica A (Equilibri Ionici), Chimica
Analitica B (Analisi Quantitativa), Chimica Analitica Strumentale A e B, Laboratorio di Chimica Analitica Strumentale.
Modalità della didattica: Lezioni frontali, esercitazione al calcolatore, esercitazioni di laboratorio.
Modalità di esame: esame orale
Frequenza: La frequenza alle attività di esercitazione e laboratorio interne ai corsi è obbligatoria, a meno di
dispensa da parte del docente responsabile e per solidi motivi di carattere didattico (per esempio, forte attinenza
dell'esercitazione con l'attività lavorativa di uno studente-lavoratore).
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=75ba
- 80 -
MODELLISTICA DEI SOLIDI
Modelling crystalline systems
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0283
Docente:
Prof. Roberto Dovesi (Titolare del corso)
Dott. Silvia Casassa (Titolare del corso)
Contatti docente:
0116707561, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/02 - chimica fisica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Tipologia esame:
Orale
PREREQUISITI
italiano
- buone basi di algebra lineare; - conoscenza delle basi teoriche e dei metodi della chimica quantistica applicata ai
sistemi molecolari; - teoria dei gruppi e simmetria nelle molecole.
english
- strong mathematical and linear algebra background; - basic knowledges of the fundamental concepts and
methods of the theoretical chemistry as applied on molecular systems; - group theory and symmetry in molecules.
OBIETTIVI FORMATIVI
italiano
ottima conoscenza dei metodi di base della chimica quantistica per lo studio delle proprietà dei materiali
(elettroniche, vibrazionali e di risposta a perturbazioni esterne)
capacità di utilizzare un codice (software) di chimica computazionale (CRYSTAL)
comprensione della relazione tra esperimenti e simulazione
caratterizzazione quanto-meccanica e chimica-fisica dei solidi cristallini
english
- strong knowledge of the quantum chemistry background for the study of the properties of matter (electronic,
vibrational, response to an external perturbation)
- ability in using an ab initio quantum-mechinical code (software CRYSTAL): meaning of the computational
parameters, quantities in input and analysis of the output
- understanding of the close relationship between experiments and theory in the nowadays research strategies
- quantum-mechanical and chemica-physical characterization of crystalline solids
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
- 81 -
italiano
- acquisire strumenti per lo studio dei materiali cristallini
- comprendere le diverse proprietà caratteristiche dello stato solido rispetto a quelle dei sistemi molecolari
- essere in grado di utilizzare il formalismo matematico nella descrizione delle proprietà della materia
- acquisizione di un vocabolario e dei concetti propri della chimica teorica e computazionale
english
- to get acquainted with the tools for the theoretical study of the crystalline materials
- to fully understand the different properties which are peculiar of the solid state matter with respect to molecular
and finite size systems
- to be able to use the mathematical formalism in the description of the properties of matter
- to get a proper and reliable vocabular and to acquire the fundamental concepts of the theoretical and
computational chemistry
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
italiano
Esame orale
english
Oral examination
PROGRAMMA
italiano
Elementi di algebra lineare (vettori, matrici, tensori, spazi funzionali). Le leggi fondamentali che governano la materia
dal punto di vista chimico-fisico. L' equazione di Schrodinger per gli stati stazionari. Il metodo Hartree-Fock (HF). Il
metodo del funzionale della densità (DFT). Campo cristallino e simmetria nei cristalli. Funzioni di Bloch. Struttura
elettronica e vibrazionale dei solidi cristallini. Termodinamica: dall'approccio classico a quello statistico per la
descrizione delle proprietà della materia. Proprietà di risposta dei solidi cristallini. Introduzione alla dinamica
molecolare.
english
Elements of linear algebra (vectors, matrices, tensors, functional spaces). The fundamental law of matter (from
microscopic to macroscopic). Stationary state Schrodinger equation. The Hartree-Fock method. The Density
Functionals methods. Cristalline field and symmetry in crystals. Bloch functions. Electronic and vibrational structure in
solid state systems. Thermodynamic: a convergent classical-statistical approach to describe the fundamental
properties of matter. Response theory properties for macroscopic systems. An introduction to molecular dynamics.
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
italiano
- I. N. Levine: Quantum Chemistry. Ed. Prentice Hall
- M. Springborg: Methods of electronic-structure calculations. Ed. Wiley
- McQuarrie and Simon: Physical Chemistry, a molecular approac. Ed. Heather Cox
- dispense originali del corso
english
- I. N. Levine: Quantum Chemistry - Ed. Prentice Hall
- 82 -
- M. Springborg: Methods of electronic-structure calculations. Ed. Wiley
- McQuarrie and Simon: Physical Chemistry, a molecular approac. Ed. Heather Cox
- lectures notes
NOTA
italiano
Frequenza fortemente consigliata
english
The attendance is strongly recommended
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=kusa
- 83 -
Modellistica dei solidi (Curriculum Struttura e Proprietà)
Modelling crystalline systems
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0283
Docente:
Prof. Roberto Dovesi
Contatti docente:
0116707561, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/02 - chimica fisica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Tipologia esame:
Scritto
OBIETTIVI FORMATIVI
Il corso si propone di fornire gli strumenti concettuali e pratici per la comprensione delle proprietà elementari dei
solidi e per l'uso di codici standard di simulazione degli stessi. Saper collocare in un quadro generale "parole
d'ordine" quali spazio diretto e reciproco, zona di Brillouin, simmetria spaziale e puntuale; conoscere il nesso tra
l'energia totale e le sue derivate prime e seconde rispetto a vari parametri, a fornire energia di formazione,
geometria di equilibrio, proprietà elastiche e vibrazionali, proprietà dielettriche.
PROGRAMMA
Totale Ore
Ore
di Car.
Laboratorio
Lez. Esercit.
Didattico
Ore Ore
Argomento
Gruppi spaziali; simmetria puntuale e traslazionale; teorema di Bloch;
rappresentazioni irriducibili e regole di selezione.
4
4
Energia totale di un cristallo; la geometria di equilibrio; il processo di
ottimizzazione.
3
7
Derivate seconde dell'elergia rispetto ai parametric di cella; le proprietà
elastiche dei solidi.
3
10
Il calcolo dell'energia totale di solidi elementary; l'ottimizzazione di
geometria
La struttura di bande e la densità di stati; la zona di Brillouin.
8
4
Calcolo della struttura di bande, della densità degli stati e della superficie di
Fermi.
18
22
4
26
Materiali ferro e antiferromagnetici; la densità di spin e l'accopiamento di
superscambio.
4
30
L'equazione di stato e le transizioni di fase
2
32
Vibrazioni nei solidi: la matrice dinamica; spettri IR e RAMAN
4
36
Il contributo vibrazionale alle proprietà termodinamiche dei solidi.
4
40
- 84 -
Il contributo vibrazionale alle proprietà termodinamiche dei solidi.
4
Il calcolo delle proprietà vibrazionali dei solidi.
40
4
44
48
Difetti nei solidi.
4
L'effetto di una perturbazione esterna: il campo elettrico.
4
52
Superfici
4
56
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso:
1) referenze a testi standard di Chimica e fisica dello stato solido.
2) note e appunti degli autori, che verranno messi in rete
3) esercitazioni e appunti disponibili alla voce TUTORIALS nel sito www.crystal.unito.it
Mutuato da: 6
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=df8f
- 85 -
Modellistica dei solidi (Curriculum Struttura e Proprietà)
Modelling crystalline systems
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0283
Docente:
Dott. Silvia Casassa (Titolare del corso)
Prof. Roberto Dovesi (Titolare del corso)
Contatti docente:
0116707829, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/02 - chimica fisica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Tipologia esame:
Scritto
OBIETTIVI FORMATIVI
Il corso si propone di fornire gli strumenti concettuali e pratici per la comprensione delle proprietà elementari dei
solidi e per l'uso di codici standard di simulazione degli stessi. Saper collocare in un quadro generale "parole
d'ordine" quali spazio diretto e reciproco, zona di Brillouin, simmetria spaziale e puntuale; conoscere il nesso tra
l'energia totale e le sue derivate prime e seconde rispetto a vari parametri, a fornire energia di formazione,
geometria di equilibrio, proprietà elastiche e vibrazionali, proprietà dielettriche.
PROGRAMMA
Totale Ore
Ore
di Car.
Laboratorio
Lez. Esercit.
Didattico
Ore Ore
Argomento
Gruppi spaziali; simmetria puntuale e traslazionale; teorema di Bloch;
rappresentazioni irriducibili e regole di selezione.
4
4
Energia totale di un cristallo; la geometria di equilibrio; il processo di
ottimizzazione.
3
7
Derivate seconde dell'elergia rispetto ai parametric di cella; le proprietà
elastiche dei solidi.
3
10
Il calcolo dell'energia totale di solidi elementary; l'ottimizzazione di
geometria
La struttura di bande e la densità di stati; la zona di Brillouin.
8
4
Calcolo della struttura di bande, della densità degli stati e della superficie di
Fermi.
18
22
4
26
Materiali ferro e antiferromagnetici; la densità di spin e l'accopiamento di
superscambio.
4
30
L'equazione di stato e le transizioni di fase
2
32
Vibrazioni nei solidi: la matrice dinamica; spettri IR e RAMAN
4
36
- 86 -
Vibrazioni nei solidi: la matrice dinamica; spettri IR e RAMAN
4
36
Il contributo vibrazionale alle proprietà termodinamiche dei solidi.
4
40
Il calcolo delle proprietà vibrazionali dei solidi.
4
44
48
Difetti nei solidi.
4
L'effetto di una perturbazione esterna: il campo elettrico.
4
52
Superfici
4
56
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso:
1) referenze a testi standard di Chimica e fisica dello stato solido.
2) note e appunti degli autori, che verranno messi in rete
3) esercitazioni e appunti disponibili alla voce TUTORIALS nel sito www.crystal.unito.it
Mutuato da: 6
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=77d6
- 87 -
MODELLISTICA MOLECOLARE
Molecular modelling
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0284
Docente:
Dott. Carlo Canepa (Titolare del corso)
Dott. Giovanni Ghigo (Titolare del corso)
Contatti docente:
011 670 7530, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/06 - chimica organica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Obbligatoria
Tipologia esame:
Orale
PREREQUISITI
.
OBIETTIVI FORMATIVI
La finalità del corso volge all'acquisizione da parte dello studente degli strumenti di base per la trattazione
modellistica e computazionale su base quantitativa di proprietà molecolari e della velocità di reazione in chimica
organica. Padronanza dei metodi sulla reattività illustrati nel corso e capacità operativa nella costruzione di un
modello teorico-computazionale. Capacità di analisi critica dei dati ottenuti.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Padronanza dei metodi sulla reattività illustrati nel corso e capacità operativa nella costruzione di un modello
teorico-computazionale. Capacità di analisi critica dei dati ottenuti.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
Esame orale.
PROGRAMMA
Lezioni teoriche.
Le grandezze coinvolte nella modellistica molecolare. Introduzione al corso. Dinamica dei sistemi chimici, loro
modellizzazione e ruolo dei meccanismi di reazione. Accuratezza dei calcoli quantomeccanici su sistemi molecolari.
Discussione dei parametri di attivazione sperimentali di reazioni bimolecolari. Analisi delle deviazioni standard dei
parametri di attivazione per la termolisi di N-alchil-N-nitrosoammidi.
Relazione tra l'evoluzione dei sistemi chimici e la loro energia totale. Ruolo dell'energia cinetica e potenziale
nell'evoluzione di un sistema chimico in fase gas ed in fase condensata. Dipendenza della costante cinetica dalla
temperatura per reazioni in fase gas. Reazioni tra radicali e ione-molecola. Equazioni del moto nel campo centrale.
Calcolo degli urti efficaci per reazioni con e senza barriera.
Coefficienti di velocità e temperatura. Condizioni energetiche iniziali per gli urti. Discussione della dipendenza dei
- 88 -
coefficienti di velocità dalla temperatura in relazione alle barriere di energia potenziale. Relazione tra barriere in
energia libera, costanti cinetiche e tempi di dimezzamento per reazioni monomolecolari secondo la formulazione
termodinamica della teoria dello stato di transizione.
Energia ed entropia negli equilibri. Analisi dei fattori energetici ed entropici sulla posizione dell'equilibrio di
dissociazione degli acidi cloroacetici. Hamiltoniano multielettronico ed approssimazione di Born-Oppenheimer.
Coordinate cartesiane ed interne per un sistema reattivo molecolare.
La superficie di energia potenziale di un sistema reattivo. Superficie di energia potenziale. Espansione quadratica
dell'energia potenziale. Gradiente ed hessiana. Punti critici e loro caratterizzazione. Specie chimicamente stabili,
intermedi di reazione e strutture di transizione. Coordinata di reazione. Problema conformazionale dell'1,2difluoroetano.
Statistica e medie termodinamiche. Medie termodinamiche nei casi quantistico e classico. Distribuzione di MaxwellBoltzmann e densita' degli stati. Densità degli stati di una particella in una buca di potenziale infinita. Funzione di
partizione traslazionale nei casi monodimensionale e tridimensionale. Energia media traslazionale. Relazione tra la
sezione d'urto e la costante cinetica bimolecolare.
Derivazione della teoria delle collisioni. Teoria delle collisioni per particlelle senza struttura. Espressioni per la
costante cinetica nei casi con e senza barriera di energia potenziale. Lunghezza d'onda di DeBroglie per elettroni e
nuclei.
Calcolo di grandezze termodinamiche: teoria. Proprietà della funzione di partizione: significato e valori dei contributi
elettronico e traslazionale. Funzione di partizione di sistemi macroscopici e microscopici. I vari contributi alla
funzione di partizione molecolare. Espressioni delle funzioni di partizione per sistemi di particelle distinguibili ed
indistinguibili. Approssimazione classica della densita' degli stati vibrazionale, della funzione di partizione e
dell'energia media vibrazionale. Funzione di partizione vibrazionale quantistica. Espressione statistica per l'energia.
Calcolo di grandezze termodinamiche: esempi. Espressione statistica per l'entropia. Relazione tra energia, entropia
e funzioni di partizione. Energie libere di Helmholtz e Gibbs. Derivazione dell'espressione statistica per la costante di
equilibrio in un sistema a temperatura e pressione costanti.
Discussione dell'espressione di Arrhenius. Reazione di alchilazione della piridina: struttura dei prodotti. Esercizi
numerici. Espressione di Arrhenius per la dipendenza della costante cinetica dalla temperatura. Linearizzazione
dell'espressione di Arrhenius. Ottenimento dei parametri di attivazione di Arrhenius per regressione non lineare.
Derivazione della teoria dello stato di transizione. Discussione della deviazione standard dei parametri di Arrhenius
per la termolisi delle N-alchil-N-nitrosoammidi. Ipotesi alla base della teoria dello stato di transizione. Derivazione e
discussione dell'espressione della costante cinetica secondo la teoria dello stato di transizione. Calcolo della
costante cinetica per la N-alchilazione della piridina in acetonitrile.
Interpretazione termodinamica della teoria dello stato di transizione. Formulazione termodinamica della teoria dello
stato di transizione per processi monomolecolari: equazione di Eyring. Relazioni tra parametri di attivazione
dell'equazione di Eyring ed i corrispondenti parametri dell'equazione di Arrhenius nel caso monomolecolare.
Formulazione termodinamica della teoria dello stato di transizione per processi bimolecolari: equazione di Eyring.
Relazioni tra parametri di attivazione dell'equazione di Eyring ed i corrispondenti parametri dell'equazione di
Arrhenius nel caso bimolecolare.
Modelli per reazioni in solvente. Energie libere di idratazione di ioni. Energie libere di trasferimento di fase per
composti ionici e polari. Esame di costanti di velocità sperimentali per processi bimolecolari e monomolecolari in
vari solventi. Entropie di attivazione sperimentali per vari processi. Complesso ammoniaca-acido cloridrico:
strutture ed energie libere in fase gassosa ed in soluzione. Metodo del mezzo continuo polarizzabile. Costanti
dielettriche dei solventi.
Metodi SCRF e della supermolecola. Metodo della supermolecola. Profili di reazione in fase gas e secondo il
modello del mezzo continuo polarizzabile. Esercitazione in aula sulla reazione di sostituzione nucleofila bimolecolare
in fase condensata. Profilo di reazione secondo il modello della supermolecola. Ruolo del controione nel
- 89 -
meccanismo di reazione.
La teoria di Lennard Jones-Devonshire per reazioni chimiche. Rivisitazione della N-alchilazione della piridina trattata
con i metodi del mezzo continuo polarizzabile. Catalisi acida nel meccanismo di epossidazione degli alcheni con
peracidi. Entropie di vaporizzazione sperimentali e calcolate con la teoria del mezzo continuo polarizzabile.
Correzioni dinamiche alle funzioni di partizione per le soluzioni. Teoria di Lennard Jones-Devonshire. Volume libero
di traslazione per soluti. Integrale configurazionale.
Il calcolo dell'entropia di attivazione. Espressione di Eyring per la funzione di partizione rotazionale in soluzione.
Confronto tra entropie di vaporizzazione sperimentali e calcolate con la teoria del mezzo continuo polarizzabile e del
campo medio.
Barriere di reazione calcolate per reazioni catalizzate da enzimi. Confronto tra le entropie di attivazione calcolate e
le corrispondenti ottenute dall'equazione di Eyring per la fase gas e la soluzione. Esemplificazione sull'alchilazione
della 3-bromopiridina. La catalisi enzimatica dai dati sperimentali. Catalisi enzimatica: introduzione. Tempi di
dimezzamento di reazioni spontanee e catalizzate da enzimi. Grafico di Harcourt. Meccanismi proposti per la catalisi.
Idrolisi di esteri catalizzata da alfa-chimotripsina. Cinetica di Michaelis-Menten. Decarbossilazione della glicina.
Decarbossilazione dell'acido amminoformilacetico: confronto tra la fase gas e la soluzione acquosa. Strategie per la
decarbossilazione enzimatica di amminoacidi: enzimi dipendenti dal piruvoile e dal piridossal fosfato. Modelli
computazionali del cammino di reazione e discussione delle barriere di reazione nei vari casi. Energetica di base
per l'idrolisi acquosa dell'acetato di metile. Effetto del sito attivo sulla barriera di reazione. Idrolisi dell'estere etilico
dell'N-acetil-L-triptofano e dell'N-acetil-L-tirosina.
La dinamica di sistemi con molte coordinate. Curvatura dei grafici di Eyring per reazioni enzimatiche. Costante
cinetica per un sistema con un oscillatore attivo. Lagrangiana di un sistema di oscillatori accoppiati. Trasferimento di
energia tra modi normali. Espressione della costante cinetica monomolecolare per un sistema con oscillatori
accoppiati alla coordinata di reazione.
Analisi della curvatura dei grafici di Eyring per processi enzimatici. Discussione della dipendenza dalla barriera di
reazione e dal numero di oscillatori attivi. Grafico di Eyring per l'idrolisi di polipeptidi catalizzata da alfachimotripsina. Confronto tra la barriera di reazione ottenuta per regressione a varie espressioni della costante
cinetica. Curvatura dei grafici di Eyring. Analisi della costante cinetica per la reazione di alchilazione della 3bromopiridina.
Esercitazioni.
Confronto tra l'effetto stabilizzante sui carbocationi dei gruppi metilico e ciclopropilico.
Reazione di trasferimento protonico ed effetto cinetico isotopico.
Reazione di sostituzione nucleofila bimolecolare ed effetto del solvente.
Sistemi diradicalici e diradicaloidi: la molecole di O2; la dissociazione omolitica di Li2.
Stati eccitati ed effetto del solvente.
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
1. Donald A. McQuarrie Physical Chemistry: A Molecular Approach University Science Books.
2. Frank Jensen Introduction to Computational Chemistry John Wiley and Sons.
3. Appunti: Gli appunti contengono (a) i contenuti fondamentali raccolti in modo sintetico (b) i dati presentati su
esempi di reattività ad esemplificazione e supporto delle teorie illustrate.
4. Dispense fornite per le esercitazioni.
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=4ga6
- 90 -
Modellistica Molecolare (Curriculum Struttura e Proprietà)
Molecular modelling
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0284
Docente:
Dott. Carlo Canepa
Dott. Giovanni Ghigo
Contatti docente:
011 670 7530, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/06 - chimica organica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Facoltativa
Tipologia esame:
Orale
OBIETTIVI FORMATIVI
La finalità del corso volge all'acquisizione da parte dello studente degli strumenti di base per la trattazione
modellistica e computazionale su base quantitativa di proprietà molecolari e della velocità di reazione in chimica
organica. Padronanza dei metodi sulla reattività illustrati nel corso e capacità operativa nella costruzione di un
modello teorico-computazionale. Capacità di analisi critica dei dati ottenuti.
PROGRAMMA
Totale
Ore
Ore di
Laboratorio Car.
Lez. Esercit.
Didattico
Ore Ore
Argomento
Dinamica dei sistemi chimici, loro modellizzazione e ruolo dei meccanismi di
reazione. Accuratezza dei calcoli quantomeccanici su sistemi molecolari.
Ruolo dell'energia cinetica e potenziale nell'evoluzione di un sistema chimico
in fase gas ed in fase condensata.
2
2
Dipendenza della costante cinetica dalla temperatura per reazioni in fase gas.
Caso della sostituzione nucleofila bimolecolare. Reazioni con e senza barriera
energetica. Relazione tra barriere in energia libera, costanti cinetiche e tempi 2
di dimezzamento per reazioni monomolecolari secondo la formulazione
termodinamica della teoria dello stato di transizione.
2
Problema conformazionale dell'1,2-difluoroetano. Medie termodinamiche nei
casi quantistico e classico. Energia media traslazionale, rotazionale,
2
vibrazionale.
2
Espressione statistica per la costante di equilibrio. Calcolo della resa per
reazioni in soluzione. Reazione di alchilazione della piridina: struttura dei
prodotti. Esercizi numerici.
2
2
2
2
Espressione di Arrhenius per la dipendenza della costante cinetica dalla
temperatura. Ottenimento dei parametri di attivazione. Linearizzazione
dell'espressione di Arrhenius. Ipotesi alla base della teoria dello stato di
- 91 -
transizione.
Derivazione e discussione dell'espressione della costante cinetica secondo la
teoria dello stato di transizione. Calcolo della costante cinetica per la N2
alchilazione della piridina in acetonitrile.
2
Ottenimento di costanti cinetiche da dati sperimentali: discussione della
procedura e dei risultati. Formulazione termodinamica della teoria dello stato
di transizione: equazione di Eyring. Relazioni tra parametri di attivazione
2
dell'equazione di Eyring ed i corrispondenti parametri dell'equazione di
Arrhenius.
2
Rotazione intorno al legame ammidico dell'N,O-dimetiltiocarbammato e
dell'N,S-dimetiltiocarbammato. Analisi della superficie di energia potenziale e
delle frequenze di rotazione. Energie libere di idratazione di ioni. Energie
2
libere di trasferimento di fase per composti ionici e polari. Esame di costanti
di velocita' sperimentali per processi bimolecolari e monomolecolari in vari
solventi.
2
Entropie di attivazione sperimentali per vari processi. Complesso ammoniacaacido cloridrico: strutture ed energie libere in fase gassosa ed in soluzione.
Metodi del mezzo continuo polarizzabile e della supermolecola. Costanti
2
dielettriche dei solventi. Rivisitazione dell'analisi conformazionale dell'N,Odimetiltiocarbammato e della N-alchilazione della piridina trattati con i metodi
del mezzo continuo polarizzabile.
2
Esercitazione in aula sulla reazione di sostituzione nucleofila bimolecolare in
fase condensata. Profili di reazione in fase gas e secondo il modello del mezzo 2
continuo polarizzabile.
2
Esercitazione in aula sulla reazione di sostituzione nucleofila bimolecolare in
fase condensata. Profilo di reazione secondo il modello della supermolecola.
2
Ruolo del controione nel meccanismo di reazione. Catalisi acida nel
meccanismo di epossidazione degli alcheni con peracidi.
2
Catalisi enzimatica: introduzione. Meccanismi proposti per la catalisi. Grafico di
Harcourt. Decarbossilazione dell'acido amminoformilacetico: confronto tra la
2
fase gas e la soluzione acquosa.
Strategie per la decarbossilazione enzimatica di amminoacidi: enzimi
dipendenti dal piruvoile e dal piridossal fosfato. Modelli computazionali del
cammino di reazione e discussione delle barriere di reazione nei vari casi.
Cinetica di Michaelis-Menten.
2
2
2
Idrolisi di esteri catalizzata da chimotripsina. Energetica di base per l'idrolisi
acquosa dell'acetato di metile. Effetto del sito attivo sulla barriera di reazione. 2
Idrolisi dell'estere etilico dell'N-acetil-L-triptofano e dell'N-acetil-L-tirosina.
2
Barriere di reazione per il trasferimento di ossigeno dalla C4 αidroperossiflavina al dimetil solfuro. Effetto del controione. Costante cinetica
2
per un sistema con un oscillatore attivo. Lagrangiana di un sistema di oscillatori
accoppiati. Trasferimento di energia tra modi normali.
2
Espressione della costante cinetica monomolecolare per un sistema con
oscillatori accoppiati alla coordinata di reazione. Discussione della
2
dipendenza dalla barriera di reazione e dal numero di oscillatori attivi. Grafico
di Eyring per l'idrolisi di polipeptidi catalizzata da chimotripsina.
2
Confronto tra l'effetto stabilizzante sui carbocationi dei gruppi metilico e
ciclopropilico.
4
4
Reazione di trasferimento protonico ed effetto cinetico isotopico.
4
4
- 92 -
Reazione di trasferimento protonico ed effetto cinetico isotopico.
4
4
Reazione di sostituzione nucleofila bimolecolare ed effetto del solvente.
4
4
Sistemi diradicalici e diradicaloidi: la molecole di O2; la dissociazione
omolitica di Li2. Stati eccitati ed effetto del solvente.
4
4
16
56
Totale
40
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
1. Donald A. McQuarrie Physical Chemistry: A Molecular Approach University Science Books.
2. Frank Jensen Introduction to Computational Chemistry John Wiley and Sons.
3. Appunti: Gli appunti contengono
(a) i contenuti fondamentali raccolti in modo sintetico
(b) i dati presentati su esempi di reattività ad esemplificazione e supporto delle teorie illustrate.
4. Dispense fornite per le esercitazioni.
NOTA
NB: La frequenza alle esercitazioni è OBBLIGATORIA.
Mutuato da: 6
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=9e0e
- 93 -
NUOVI ORIENTAMENTI IN SINTESI ORGANICA
New trends in organic synthesis
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0275
Docente:
Prof. Cristina Prandi (Titolare del corso)
Dott. Margherita Barbero (Titolare del corso)
Contatti docente:
0116707643, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/06 - chimica organica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Facoltativa
Tipologia esame:
Orale
PREREQUISITI
italiano
Stereochimica, Gruppi Funzionali, Reattività Meccanismi di reazione
english
Stereochemistry, organic functional groups, reactivity and reaction mechanisms.
OBIETTIVI FORMATIVI
italiano
L'insegnamento si propone di fornire agli studenti gli strumenti per comprendere e pianificare sintesi di molecole
naturali biologicamente attive con la piena valutazione delle implicazioni stereochimiche.
inglese
The course main objective is to provide students with the capacity of planning and understanding complex synthesis
of organic natural compounds and evaluate the stereochemical implications.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
italiano
AI termine dell'insegnamento lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di comprendere ed applicare alcuni
importanti concetti generali riguardanti le reazioni diastereo- ed enantio selettive in sintesi organica che trovano
applicazione nel campo delle sostanze naturali e biologicamente attive. Dovrà inoltre saper pianificare una sintesi
sia attraverso l'utilizzo della chimica organometallica e le reazioni di cross coupling sia attraverso l'impiego di
condizioni di reazioni tipiche della green chemistry, in particolare solventi e fonti energetiche non convenzionali.
inglese
At the end of the course the student should be confident with the comprehension and application of the main
- 94 -
general concepts about diastereoselective and enatioselective reactions in the synthesis of natural products.
Furthermore he should be able to plan and design synthetic paths relying both on organometallic and cross coupling
reactions and on non conventional reaction conditions, typical of the green chemistry, such as green solvents and
MWs/US heating.
MODALITA' DI INSEGNAMENTO
italiano
Modalità di insegnamento Lezioni frontali: 64 ore;
La frequenza alle lezioni è facoltativa.
inglese
Teaching methods Lectures: 64 hours ;
Attendance is optional .
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
italiano
L'esame consiste in una prova orale articolata in 4 domande, 2 per la parte relativa alla sintesi e due per la parte
relativa alla green chemistry. Ogni parte viene valutata in 30esimi, il voto finale corrisponde alla media matematica
dei due voti.
inglese
The exam consists of an oral test structured in 4 questions , 2 for the part relating to the synthesis and two for the
part on the green chemistry . Each part is evaluated in 30th , the final grade corresponds to the average of the two
marks.
PROGRAMMA
italiano
Metalli di transizione in sintesi organica. Reazioni catalizzate da Pd (0), Pd(II) e altri metalli di transizione Concetti
fondamentali di stereochimica nei composti organici. Sintesi enantioselettive con esempi. Sintesi
diastereoselettive con esempi. Separazione di stereoisomeri.
Green chemistry: i 12 principi fondamentali. Atom economy (esempi). Solventi non convenzionali con esempi di
applicazione in sintesi organica: sistemi solvent-free; fluidi supercritici (CO2 e H2O); acqua; liquidi ionici (struttura,
proprietà). Fonti energetiche alternative: fotochimica, ultrasuoni e microonde; esempi di utilizzo delle diverse
condizioni, anche combinate. Catalisi e green chemistry: catalisi omogenea ed eterogenea; biocatalisi.
Organocatalisi: principi e recenti applicazioni in sintesi asimmetrica.
inglese
Transition-metals in organic synthesis. Pd catalysed organic reactions. Stereochemistry. Diastereoselective and
enantioselective syntheses with examples. Separation of stereoisomers.
Green chemistry: the 12 principles. Atom economy (with examples). Green solvents in organic synthesis: solventfree conditions; supercritical fluids (CO2 and H2O); water; ionic liquids (structure and properties). Non conventional
heating: fotochemistry, sonication and microwave heating; examples of applications of both single and combined
methods . Catalysis and green chemistry: homogeneous and heterogeneous conditions; biocatalysis.
Organocatalysis: principles and recent applications in asymmetric synthesis.
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
italiano
Il materiale didattico verrà fornito dai docenti in forma di appunti. Pagina web del corso:
- 95 -
http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=52da
english
Educ ational material supplied by teachers.
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=r5ar
- 96 -
Nuovi orientamenti in sintesi organica (Curriculum Reattività e Catalisi)
New trends in organic synthesis
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0275
Docente:
Prof. Cristina Prandi
Prof. Paolo Venturello
Contatti docente:
0116707643, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Affine o integrativo
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/06 - chimica organica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Facoltativa
Tipologia esame:
Orale
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Sintesi organica mediata da metalli di transizione. Introduzione di alcuni importanti concetti generali riguardanti le
reazioni diastereo- e enantioselettive in sintesi organica che trovano applicazione nel campo delle sostanze naturali
e biologicamente attive. Reazioni organiche condotte in condizioni non convenzionali. Capacità di pianificare e
comprendere sintesi anche complesse di molecole naturali e biologicamente attive.
PROGRAMMA
Argomento
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
I metalli di transizione in sintesi organica
Reazioni catalizzate da Pd (0), Pd(II) e altri metalli di transizione
Concetti fondamentali di stereochimica nei composti organici
Il materiale didattico verrà fornito dai docenti in
forma di appunti
Pagina web del corso:
http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?
_id=7fbb
Sintesi enantioselettive con esempi
Sintesi diastereoselettive con esempi
Separazione di stereoisomeri
Metodologie sintetiche non convenzionali
- 97 -
Nuovi orientamenti in sintesi organica (Curriculum Reattività e Funzione)
New trends in organic synthesis
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0275
Docente:
Prof. Cristina Prandi (Titolare del corso)
Dott. Margherita Barbero (Titolare del corso)
Contatti docente:
0116707643, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Affine o integrativo
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/06 - chimica organica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Facoltativa
Tipologia esame:
Orale
PREREQUISITI
Stereochimica, Gruppi Funzionali, Reattività Meccanismi di reazione
OBIETTIVI FORMATIVI
Capacità di pianificare e comprendere sintesi anche complesse di molecole naturali e biologicamente attive.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Introduzione ed acquisizione di alcuni importanti concetti generali riguardanti le reazioni diastereo- ed
enantioselettive in sintesi organica che trovano applicazione nel campo delle sostanze naturali e biologicamente
attive. Reazioni organiche condotte in condizioni non convenzionali.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
L'esame si svolge, di norma, come segue: prova orale
PROGRAMMA
Ore Ore
Argomento
Lez. Esercit.
Ore
Totale Ore di
Laboratorio Car. Didattico
Metalli di transizione in sintesi organica
2
Reazioni catalizzate da Pd (0), Pd(II) e altri metalli di transizione
4
Concetti fondamentali di stereochimica nei composti organici
2
Sintesi enantioselettive con esempi
12
Sintesi dias tereoselettive con esempi
2
Separazione di stereoisomeri
2
Liquidi ionici: struttura, proprietà, utilizzi
7
7
Green chemistry; atom economy.
2
2
Solventi per la green chemistry: sistemi solvent-free; fluidi
- 98 -
Solventi per la green chemistry: sistemi solvent-free; fluidi
supercritici (CO2 and H2O); acqua.
5
5
Fonti energetiche alternative: fotochimica, ultrasuoni e microonde.
4
4
Catalisi e green chemistry: catalisi omogenea ed eterogenea;
biocatalisi.
1
1
Organocatalisi in sintesi asimmetrica
4
4
Fonti rinnovabili
1
1
Totale
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Il materiale didattico verrà fornito dai docenti in forma di appunti.
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=52da
- 99 -
Nuovi orientamenti in sintesi organica - curriculum "Sintesi e reattività organica"
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: S8264
Docente:
Prof. Cristina Prandi (Titolare del corso)
Prof. Paolo Venturello (Titolare del corso)
Contatti docente:
0116707643, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/06 - chimica organica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Facoltativa
Tipologia esame:
Orale
OBIETTIVI FORMATIVI
L'allievo dovrà essere in grado di affrontare con spirito critico l'esecuzione di sintesi organiche, fornendo anche
suggerimenti personali al fine di ottimizzare i risultati voluti.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
La parte di lezioni in aula intende presentare alcune metodologie di sintesi non sviluppate o non considerate
durante il triennio: Reazioni catalizzate da metalli di transizione, cross-couplings. Sintesi asimmetrica. Organocatalisi
in sintesi organica, esempi di sintesi complesse e multistadio.
PROGRAMMA
Argomento
Ore Lez. Ore Eserc. Totale ore di Car. Didattico
Reazioni di cross-coupling
9
Sintesi asimmetrica
9
CORSO: Organic Chemistry di
Clayden Greeves, Warren e
Wothers; Oxford University
Press Alcuni Oxford Chemistry
Primers; Oxford Science
Publication Dispense
PowerPoint nel materiale
didattico del corso
La sintesi di un farmaco:il crixivam 5
Organocatalisi in sintesi organica 9
Retrosintesi
8
Esempi di sintesi
8
TESTI CONSIGLIATI E
BIBLIOGRAFIA
NOTA
Totale
48
32
56
Propedeuticità: I Corsi di
chimica organica della laurea
triennale in Chimica
Metodi avanzati di sintesi
organica Strumentale
Modalità della didattica: Lezioni, esercitazioni, homework, prove in itinere… Assegnata una sintesi, più o meno
complessa, lo studente dovrà sviluppare un programma di lavoro che potrà essere variato o corretto, se
necessario, al fine di conseguire i risultati voluti.
Modalità di esame: Corso in aula: esame orale
- 100 -
Laboratorio: la valutazione viene effettuata sulla base di una relazione scritta
Frequenza:La frequenza alle attività di esercitazione e laboratorio interne ai corsi è obbligatoria, a meno di dispensa
da parte del docente responsabile e per solidi motivi di carattere didattico (per esempio, forte attinenza
dell'esercitazione con l'attività lavorativa di uno studente-lavoratore).
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=6a6a
- 101 -
RISONANZE MAGNETICHE
MRI
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN1503
Docente:
Prof. Mario Chiesa (Titolare del corso)
Prof. Roberto Gobetto (Titolare del corso)
Contatti docente:
011/670 7529, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
1° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Facoltativa
Tipologia esame:
Scritto
OBIETTIVI FORMATIVI
italiano
Il corso presenta le nozioni di base delle tecniche di risonanza magnetica nucleare (NMR) ed elettronica (EPR).
Obiettivo del corso è quello di fornire allo studente le nozioni principali per poter interpretare con sicurezza i
parametri fondamentali degli spettri NMR e EPR. Nella parte pratica verranno effettuati esperimenti NMR ed EPR e
verranno interpretati i relativi spettri.
english
Fundamentals of nuclear and electron magnetic resonance
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
italiano
Lo studente deve dimostrare di conoscere i principi fondamentali e le principali applicazioni della spettroscopia
NMR ed EPR. Deve saper scegliere gli opportuni esperimenti di risonanza magnetica rispetto alle informazioni
strutturali che intende acquisire. Deve saper interpretare gli spettri ed assegnarne la stuttura chimica
corrispondente.
English
The student have to demonstrate the knowledge of basic principles and main application of NMR and EPR
spectroscopies. The student have to perform the more appropriate magnetic experiment for acquiring information
on the molecular structure. The student have to assign the NMR and EPR spectra and propose the corresponding
chemical structure
MODALITA' DI INSEGNAMENTO
italiano
Lezione frontale corredata di slides, esercitazioni in aula e alla strumentazione NMR ed EPR aventi lo scopo di
mettere in grado lo studente di orientarsi nella scelta delmigliore esperimento atto a risolvere il problema di
caratterizzazione strutturale , nella acquisizione e interpretazione degli spettri di risonanza magnetica.
English
Lectures will be delivered with help of slides. Tutorial examples will be delivered together with practical lab
- 102 -
sessions in order to provide the students with practicals skills in the set-up and interpretation of magnetic
resonance experiments (NMR and EPR)
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
italiano
Esame scritto
english
Written examination
PROGRAMMA
italiano
Principi base della risonanza magnetica in trasformata di Fourier I parametri NMR: chemical shift, costanti di
accoppiamento, tempi di rilassamento Nuclei della Tavola Periodica e proprietà NMR Sequenze di impulso 1D e 2D
Interpretazione di spettri protonici e 13C Principi di NMR stato solido Utilizzo della strumentazione NMR/esercitazioni
pratiche Concetti fondamentali di spettroscopia EPR. Comportamento di un elettrone in un campo magnetico.
L'effetto Zeeman. Crystal field splitting e accoppiamento spin-orbita. Il fattore g Interazione di un elettrone spaiato
con nuclei dotati di spin nucleare. L'interazione iperfine. Contatto di Fermi e interazione dipolare. Il caso S=1/2, I=1/2.
Interazione forte e debole L'Hamiltoniano di spin Tempi di rilassamento e forma di riga Impulsi a microonde e
dinamica di spin. Spettri EPR in onda continua e pulsata. Interpretazione di spettri EPR di sistemi paramagnetici in
soluzione e stato solido Spettri EPR di metalli di transizione esercitazioni pratiche e teorich
english
Basic Concepts of FT NMR, NMR parameters: chemical shift, coupling constant, relaxation time. NMR and the
periodic table. 1D and 2D pulse sequences. Interpretation of 1H and 13C spectra. Basic Concepts of solid state NMR.
NMR instrumentation Basic concepts of EPR spectroscopy. Zeeman effect, Crystal field splitting, spin orbit coupling.
The g factor The hyperfine interaction. Fermi contact and dipolar interaction. The case of S=1/2, I=1/2. The spin
Hamiltonian. Relaxation times and lineshapes. Microwave pulses and spin dynamics. CW and pulse EPR spectra. EPR
spectra in liquid phase and solid state. EPR spectra of transition metal ions
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
italiano
Testi consigliati e bibliografia Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso: i docenti e il sito del
corso I testi base consigliati per il corso sono: Dispense e materiale didattico forniti dai docenti E' fortemente
consigliato l'utilizzo del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni: Corso NMR di base – M. Botta, S.
Chimichi, M. Fasano, R. Gobetto Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy – R.K. Harris; EPR – M.Chiesa, E.
Giamello - EAC Wiley Infine sono di seguito indicati siti internet di interesse: www.quantumphysics.polytechnique.fr/¿ http://www.easyspin.org/
english
Material provided by the instructors
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=ewgx
- 103 -
Risonanze magnetiche
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN1503
Docente:
Prof. Roberto Gobetto (Titolare del corso)
Prof. Mario Chiesa (Titolare del corso)
Contatti docente:
+39 011-6707520, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
1° anno
Tipologia:
--- Nuovo Ordinamento ---
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Erogazione:
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Tipologia esame:
PREREQUISITI
Chimica fisica, chimica di coordinazione, chimica organica
OBIETTIVI FORMATIVI
Il corso presenta le nozioni di base delle tecniche di risonanza magnetica nucleare (NMR) ed elettronica (EPR).
Obiettivo del corso è quello di fornire allo studente le nozioni principali per poter interpretare con sicurezza i
parametri fondamentali degli spettri NMR e EPR. Nella parte pratica verranno effettuati esperimenti NMR ed EPR e
verranno interpretati i relativi spettri.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Fornire le basi teoriche e pratiche delle risonanze magnetiche NMR e EPR
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
L'esame si svolge, di norma, come segue: Prova scritta sul programma svolto nelle lezioni teoriche comprendente
anche il riconoscimento e l'analisi di spettri NMR e EPR
PROGRAMMA
Totale
Ore
Ore di
Laboratorio Car.
Lez. Esercit.
Didattico
Ore Ore
Argomento
Principi base della risonanza magnetica in trasformata di Fourier
4
I parametri NMR: chemical shift, costanti di accoppiamento, tempi di
rilassamento
4
Nuclei della Tavola Periodica e proprietà NMR
2
Sequenze di impulso 1D e 2D
4
Interpretazione di spettri protonici e 13C
4
Principi di NMR stato solido
2
Utilizzo della strumentazione NMR/esercitazioni pratiche
8
- 104 -
Concetti fondamentali di spettroscopia EPR. Comportamento di un elettrone
in un campo magnetico. L'effetto Zeeman. Crystal field splitting e
accoppiamento spin-orbita. Il fattore g
4
Interazione di un elettrone spaiato con nuclei dotati di spin nucleare.
L'interazione iperfine. Contatto di Fermi e interazione dipolare. Il caso S=1/2,
I=1/2. Interazione forte e debole
4
L'Hamiltoniano di spin
4
Tempi di rilassamento e forma di riga
2
Impulsi a microonde e dinamica di spin. Spettri EPR in onda continua e pulsata.
Interpretazione di spettri EPR di sistemi paramagnetici in soluzione e stato
solido
4
2
Spettri EPR di metalli di transizione esercitazioni pratiche e teorich
Totale
8
40
16
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso: i docenti e il sito del corso
I testi base consigliati per il corso sono: Dispense e materiale didattico forniti dai docenti
E' fortemente consigliato l'utilizzo del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni: Corso NMR di base –
M. Botta, S. Chimichi, M. Fasano, R. Gobetto Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy – R.K. Harris; EPR –
M.Chiesa, E. Giamello - EAC Wiley
Infine sono di seguito indicati siti internet di interesse: www.quantum-physics.polytechnique.fr/​
http://www.easyspin.org/
NOTA
L'esame si svolge, di norma, come segue: Prova scritta sul programma svolto nelle lezioni teoriche comprendente
anche il riconoscimento e l'analisi di spettri.
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=8b12
- 105 -
Simulazione Molecolare
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: S8267
Docente:
Prof. Roberto Dovesi (Titolare del corso)
Dott. Anna Maria Ferrari
Contatti docente:
0116707561, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 509)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
3
SSD attvità didattica:
CHIM/02 - chimica fisica
Erogazione:
Lingua:
Frequenza:
Tipologia esame:
OBIETTIVI FORMATIVI
Approfondimento delle conoscenze nel campo della simulazione molecolare con strumenti quanto-meccanici ed
uso di programmi di calcolo in ambito molecolare e cristallino.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Sapere programmare lo studio di proprietà di varia natura di molecole e solidi attraverso l'uso ragionato di
programmi quanto-meccanici pubblici. Sapere correttamente formulare un input e interpretare l'output relativo.
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Appunti del docente (copisteria "I duplicanti", C.so Raffaello 3). Manuali programmi di simulazione CRYSTAL e
GAUSSIAN.
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=7fa0
- 106 -
SINTESI E MECCANISMI IN CHIMICA ORGANICA
Synthesis and Mechanisms in Organic Chemistry
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0268
Docente:
Prof. Paolo Venturello (Titolare del corso)
Prof. Glauco Tonachini (Titolare del corso)
Dott. Stefano Dughera (Titolare del corso)
Contatti docente:
+39 0116707646, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
1° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
8
SSD attvità didattica:
CHIM/06 - chimica organica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Tipologia esame:
Orale
PREREQUISITI
Conoscenza delle principali tecniche di sintesi, nozioni di base di chimica organica e chimica fisica.
OBIETTIVI FORMATIVI
L'allievo dovrà essere in grado di affrontare con spirito critico la progettazione di sintesi organiche, fornendo anche
suggerimenti personali al fine di ottimizzare i risultati voluti; di esaminare passaggi di reazione valutandone la
fattibilità dal punto di vista elettronico. Fornire tramite esercitazioni di laboratorio gli strumenti per la messa a punto
di sintesi complesse.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
Prova orale.
Relazione scritta sull'attività di laboratorio
PROGRAMMA
italiano
Sistemi macrociclici Reagenti supportati Catalisi di trasferimento di fase Funzioni protettive Retrosintesi Esempi di
sintesi Teoria degli Orbitali di Frontiera e Regole di Woodward e Hoffmann Diagrammi di correlazione di MO,
configurazioni elettroniche, stati elettronici Incroci reali ed evitati, transizioni diabatiche, legge di Landau-Zener
Sintesi multistadio e studi di meccanismi di reazione Attività di laboratorio: sintesi multistep di molecole organiche.
english
Macrocycles Imobilized reagents Phase transfer catalysis Protecting groups Retrosynthetic analysis Examples of
syntheses Frontier Orbitals Theory and Woodward-Hoffmann rules Correlation diagrams for MOs, electron
configurations, and electronic states. Real and avoided crossings, diabatic transitions, Landau-Zener law Multistep
synthesis and studies of mechanisms of reaction
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
I testi base consigliati per il corso sono: Organic Chemistry di Clayden Greeves, Warren e Wothers; Oxford
University Press E' fortemente consigliato l'utilizzo del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni: Alcuni
- 107 -
Oxford Chemistry Primers; Oxford Science Publication Dispense PowerPoint nel materiale didattico del corso Ian
Fleming Frontiers Orbitals and Organic Chemical Reactions John Wiley and Sons, 1998. Addy Pross Theoretical and
Physical Principles of Organic Reactivity John Wiley and Sons, 1995. Infine sono di seguito indicati siti internet di
interesse: http://www.organic-chemistry.org/ http://www.chempensoftware.com/organicreactions.htm
http://www.princeton.edu/~dmacgr/chemlinks.html
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=v30a
- 108 -
Sintesi e meccanismi in Chimica Organica
Synthesis and Mechanisms in Organic Chemistry
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0268
Docente:
Prof. Glauco Tonachini (Titolare del corso)
Prof. Paolo Venturello (Titolare del corso)
Dott. Stefano Dughera (Titolare del corso)
Contatti docente:
011-670 7648, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
1° anno
Tipologia:
Di base
Crediti/Valenza:
8
SSD attvità didattica:
CHIM/06 - chimica organica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Facoltativa
Tipologia esame:
Scritto ed orale
OBIETTIVI FORMATIVI
La parte di lezioni relative alla sintesi intende presentare alcune metodologie non sviluppate o non considerate
durante il triennio: Catalisi di trasferimento di fase; sintesi con reagenti immobilizzati su fase solida; funzioni
protettive; approccio retrosintetica; sintesi ed applicazioni di sistemi macrociclici; esempi di sintesi complesse e
multistadio. Fornire semplici strumenti teorici atti a razionalizzare o a predire in termini qualitativi l'andamento di una
reazione. Mettere in grado lo studente di elaborare una razionalizzazione dei motivi per cui una reazione è comune
oppure non osservata. Fornire tramite esercitazioni di laboratorio gli strumenti per la messa a punto di sintesi
complesse.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
L'allievo dovrà essere in grado di affrontare con spirito critico la progettazione di sintesi organiche, fornendo anche
suggerimenti personali al fine di ottimizzare i risultati voluti
PROGRAMMA
Ore Ore
Argomento
Lez. Esercit.
Ore
Totale Ore di Car.
Laboratorio Didattico
Sistemi macrociclici
4
4
Reagenti supportati
4
4
Catalisi di trasferimento di fase
3
3
Funzioni protettive
4
4
Retrosintesi
3
3
Esempi di sintesi
10
10
Teoria degli Orbitali di Frontiera e Regole di Woodward e
Hoffmann
12
12
Diagrammi di correlazione di MO, configurazioni elettroniche,
stati elettronici
10
10
Incroci reali ed evitati, transizioni diabatiche, legge di Landau- 109 -
Incroci reali ed evitati, transizioni diabatiche, legge di LandauZener
2
Sintesi multistadio e studi di meccanismi di reazione
Totale
52
2
16
16
16
68
Ore Ore
Ore
Totale Ore di Car.
Laboratorio
Didattico
Lez. Esercit.
Argomento
Macrocycles
4
4
Imobilized reagents
4
4
Phase transfer catalysis
3
3
Protecting groups
4
4
Retrosynthetic analysis
3
3
Examples of syntheses
10
10
Frontier Orbitals Theory and Woodward-Hoffmann rules
12
12
Correlation diagrams for MOs, electron configurations, and
electronic states.
10
10
2
2
Real and avoided crossings, diabatic transitions,
Landau-Zener law
Multistep synthesis and studies of mechanisms of reaction
Total
52
16
16
16
68
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Testi consigliati e bibliografia I testi base consigliati per il corso sono: Organic Chemistry di Clayden Greeves,
Warren e Wothers; Oxford University Press E' fortemente consigliato l'utilizzo del seguente materiale per
approfondimenti e integrazioni: Alcuni Oxford Chemistry Primers; Oxford Science Publication Dispense PowerPoint
nel materiale didattico del corso Ian Fleming Frontiers Orbitals and Organic Chemical Reactions John Wiley and
Sons, 1998. Addy Pross Theoretical and Physical Principles of Organic Reactivity John Wiley and Sons, 1995.
NOTA
L'esame si svolge, di norma, come segue: orale, a tavolino, con carta e penna
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=97c1
- 110 -
Sintesi inorganiche avanzate
Advanced inorganic syntheses
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN1611
Docente:
Prof. Eliano Diana (Titolare del corso)
Prof. Mario Chiesa (Titolare del corso)
Contatti docente:
011 6707572, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Obbligatoria
Tipologia esame:
Orale
PREREQUISITI
Chimica Inorganica Chimica Organica Chimica Fisica
OBIETTIVI FORMATIVI
Progettazione ed esecuzione di sintesi inorganiche utilizzando tecniche avanzate sia in soluzione che allo stato
solido. Purificazione e caratterizzazione strutturale e spettroscopica dei composti preparati.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Acquisizione delle corrette procedure sintetiche e di caratterizzazione caratteristiche della chimica inorganica.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
Preparazione di una relazione sulle esperienze svolte e discussione orale.
Relazione in forma di presentazione delle esperienze svolte nel corso del laboratorio
PROGRAMMA
Tecniche di sintesi in atmosfera controllata. Richiami di spettroscopia vibrazionale (IR e Raman) ed elettronica
applicate alla chimica inorganica (6 ore)
Sintesi del cloruro di nichel a partire dal nichel metallico.
Sintesi, purificazione e caratterizzazione del nichelocene.
Preparazione del litio metile.
Sintesi,purificazione e caratterizzazione di derivati del nichelocene.
Tecniche di sintesi di solidi inorganici: sol-gel, metodo idrotermale, reazione chimica da fase vapore (CVR).
Sintesi di ossidi semiconduttori (TiO2). Modificazione delle proprieta' ottiche, magnetiche ed elettroniche tramite
drogaggio con etero elementi.
- 111 -
Sintesi di un ossido isolante ad elevato sviluppo superficiale (MgO)
Sintesi di un ossido misto poroso (Ca12Al14O33)
Sintesi di silicati porosi drogati con Ti in coordinazione tetraedrica.
Reattivita' all'interfaccia superficie-gas e fotochimica di superficie.
Caratterizzazione mediante XRD di polvere e spettroscopia EPR
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
RUREN XU, WENQIN PANG, QISHENG HUO, Modern inorganic synthetic chemistry, Elsevier
Articoli su rivista forniti dai docenti
ORARIO LEZIONI
Giorni
Ore
Aula
Lezioni: dal 02/02/2015 al 13/02/2015
Nota: Tutti gli studenti sono convocati i giorni 2 e 9 febbraio presso i laboratori di via Quarello 11, alle ore 14. Il
giorno 3 febbraio tutti gli studenti svolgeranno il laboratorio presso il laboratorio di preparazioni inorganiche in via
Giuria 7, sempre alle ore 14
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=a9s1
- 112 -
Solidi difettivi e superfici
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: S8268
Docente:
Prof. Anna Chiorino (Titolare del corso)
Dott. Anna Maria Ferrari (Titolare del corso)
Contatti docente:
+39 0116707540, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 509)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/02 - chimica fisica
Erogazione:
Lingua:
Frequenza:
Tipologia esame:
OBIETTIVI FORMATIVI
Fare in modo che lo studente utilizzi in maniera attiva le conoscenze, nuove e già acquisite, per approfondire dal
punto di vista teorico e sperimentale il legame tra proprietà e struttura di solidi difettivi e delle superfici.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
-ripasso del linguaggio e dei fondamenti della meccanica quantistica, della termodinamica e della chimica fisica
dello stato solido -studio teorico e sperimentale dell'influenza di difetti e impurezze sulle proprietà dei solidi -studio
teorico delle proprietà delle superfici, con particolare attenzione ai fenomeni di catalisi eterogenea -confronto tra
tecniche di indagine sperimentali e approccio modellistico
PROGRAMMA
Pre requisiti (in ingresso): buone basi di fisica e chimica fisica (struttura atomica, legame chimico, chimica
quantistica, termodinamica e termochimica, elementi basilari di cristallografia, conoscenza di tecniche
spettroscopiche di indagine…)
Competenze minime (in uscita): capacità di correlare le caratteristiche strutturali, elettroniche e difettive dei
materiali solidi con le loro proprietà.
Ripasso dei concetti di massa efficace e di hole, funzione densità degli stati per elettroni di banda: distinzione tra
metalli, isolanti e semiconduttori. Struttura a bande e superfici a energia costante per semiconduttori reali.
Semiconduttori omogenei: intrinseci, per impurezza, teoria elementare delle impurezze. Ionizzazione termica
completa e incompleta delle impurezze e individuazione delle regioni di temperatura ideali per il funzionamento di
dispositivi a semiconduttore. Effetto Hall. Giunzioni p-n: teoria, applicazioni. Assorbimenti caratteristici dei
semiconduttori: dovuti a transizioni fondamentali e da livello impurezza.
Difetti reticolari termodinamici intrinseci: difetti di Schottky e di Frenkel, numero di difetti di Schottky in equilibrio ad
una certa temperatura. Evidenze sperimentali. Conducibilità ionica: energie di attivazione per la migrazione e
conducibilità in solidi con difetti di Schottky e di Frenkel. Caratteristiche di un buon conduttore ionico. Esempi di
elettroliti solidi: AgIRb, ZrCaO, Na-beta-allumina e loro applicazioni, cenni all'uso di ZrCaO come sonda di O2 nelle
marmitte catalitiche e di Na-beta-Al2O3 come elettrolita solido in batterie Na-S.
Difetti di stechiometria: calcolo della p necessaria per avere una certa deviazione dalla stechiometricità per un dato
disordine intrinseco. Range di esistenza delle fasi non stechiometriche: deviazioni piccole e grandi dalla
stechiometria, ordinamento di difetti con o senza segregazione di nuove fasi, esempi.
- 113 -
Proprietà termodinamiche delle superfici. Interazione molecole-superfici: modelli teorici per la fisisorzione e la
chemisorzione. La catalisi eterogenea. Cenni sulle tecniche sperimentali di analisi delle superfici.
Utilizzo del programma di simulazione quanto-meccanica ab-initio CRYSTAL per la modellizzazione delle superfici di
solidi cristallini (www.crystal.unito.it), per lo studio delle proprietà di superfici di ossidi, per lo studio di processi di
fisisorzione sulla superficie, per lo studio di processi di chemisorzione.
Illustrazione dell'oggetto della esercitazione pratica riguardante lo studio mediante spettroscopia IR della
interazione con CO su un catalizzatore metallico supportato su ossidi non stechiometrici. Eventuali spettri di
riflettanza Nir-UV-Vis e analisi immagini HRTEM dei materiali oggetto della esercitazione.
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Per il modulo Prof. Chiorino: diapositive delle lezioni in formato pdf scaricabili dal sito e, per approfondimenti, A. R.
West, Solid state chemistry and its applications (Biblioteca Chimica Ponzio) e N. W. Ashcroft, N. D. Mermin, Solid state
physics (Biblioteca Chimica Ponzio). Per il modulo Dott. Ferrari: appunti forniti dalla docente, testo di "Chimica Fisica,
un approfondimento molecolare" di D.A. McQuarrie e J.D. Simon; manuale del programma CRYSTAL e tutorial del
programma CRYSTAL
NOTA
l'esame prevede una relazione scritta sulle esperienze di laboratorio e interrogazione orale sul programma delle
lezioni frontali
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=f251
- 114 -
Sostanze organiche naturali
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: S8269
Docente:
Dott. Margherita Barbero (Titolare del corso)
Contatti docente:
0116707645, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 509)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
2
SSD attvità didattica:
CHIM/06 - chimica organica
Erogazione:
Lingua:
Frequenza:
Tipologia esame:
NOTA
curriculum "Organica"
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=afea
- 115 -
Spettroscopie magnetiche e ottiche
Magnetic and Optical Spectroscopies
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Docente:
Prof. Roberto Gobetto (Titolare del corso)
Prof. Giuseppe Spoto (Titolare del corso)
Prof. Mario Chiesa (Titolare del corso)
Contatti docente:
+39 011-6707520, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
1° anno
Tipologia:
--- Nuovo Ordinamento ---
Crediti/Valenza:
8
SSD attvità didattica:
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Erogazione:
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Tipologia esame:
OBIETTIVI FORMATIVI
Il corso presenta le nozioni di base delle tecniche di risonanza magnetica nucleare (NMR) ed elettronica (EPR), e
delle spettroscopie ottiche (vibrazionali ed elettroniche) con attenzione ad alcune applicazioni recenti.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Obiettivo del corso è quello di fornire allo studente le nozioni principali per poter interpretare con sicurezza i
parametri fondamentali degli spettri NMR e EPR. Nella parte pratica verranno effettuati esperimenti NMR ed EPR e
verranno interpretati i relativi spettri. Per la parte di spettroscopie ottiche l'obiettivo è l'approfondimento di nozioni
già acquisite nei corsi della laurea triennale e l'introduzione ad applicazioni avanzate delle tecniche IR, Raman e UVVis.
PROGRAMMA
Totale
Ore
Ore di
Laboratorio
Car.
Lez. Esercit.
Didattico
Ore Ore
Argomento
Principi base della risonanza magnetica in trasformata di Fourier
4
I parametri NMR: chemical shift, costanti di accoppiamento, tempi di
rilassamento
4
Nuclei della Tavola Periodica e proprietà NMR
2
Sequenze di impulso 1D e 2D
4
Interpretazione di spettri protonici e 13C
4
Principi di NMR stato solido
2
Utilizzo della strumentazione NMR
8
Concetti fondamentali di spettroscopia EPR. Comportamento di un elettrone
4
- 116 -
in un campo magnetico. L'effetto Zeeman. Crystal field splitting e
accoppiamento spin-orbita. Il fattore g
Interazione di un elettrone spaiato con nuclei dotati di spin nucleare.
L'interazione iperfine. Contatto di Fermi e interazione dipolare. Il caso S=1/2,
I=1/2. Interazione forte e debole
L'Hamiltoniano di spin
4
4
4
Tempi di rilassamento e forma di riga
2
Impulsi a microonde e dinamica di spin. Spettri EPR in onda continua e pulsata.
Interpretazione di spettri EPR di sistemi paramagnetici in soluzione e stato
solido
4
2
Spettri EPR di metalli di transizione
8
Richiami di spettroscopia vibrazionale ed elettronica.
2
Spettri rotovibrazionali di molecole lineari: modi paralleli e modi
perpendicolari; spettri di molecole centro simmetriche. Cenni sugli spettri di
molecole poliatomiche non lineari.
4
Esercitazione: spettroscopia delle molecole HCN, CO2 e C2H2
2
Applicazioni avanzate della tecnica IR: spettroscopia risolta nel tempo (Rapid
Scan e Step Scan); spettri a temperatura variabile (VTIR); ottenimento di dati
termodinamici da misure spettroscopiche.
4
Esercitazione: Spettroscopia VTIR di idrogeno adsorbito.
2
Spettri elettronici dei complessi dei metalli di transizione. Teoria del campo
dei leganti.
3
Spettroscopia Raman, principi: polarizzabilità, scattering elastico ed
anelastico della radiazione, regole di selezione, applicazioni. Spettroscopia
Raman, impieghi avanzati: Raman risonante e SERS (Surface Enhanced Raman 3
Spectroscopy). Esercitazione: spettro rotazionale, vibrazionale e roto
vibrazionale della molecola di H2.
2
Totale
52
22
Totale
- 117 -
Totale
Ore
Ore di
Laboratorio Car.
Lez. Esercit.
Didattico
Ore Ore
Argomento
Basic Concepts of FT NMR
4
NMR parameters: chemical shift, coupling constant, relaxation time
4
NMR and the periodic table
2
1D and 2D pulse sequences
4
Interpretation of 1H and 13C spectra
4
Basic Concepts of solid state NMR
2
NMR instrumentation
8
Basic concepts of EPR spectroscopy. Zeeman effect, Crystal field splitting,
spin orbit coupling. The g factor
4
The hyperfine interaction. Fermi contact and dipolar interaction. The case of
S=1/2, I=1/2
4
The spin Hamiltonian
4
Relaxation times and lineshapes
2
Microwave pulses and spin dynamics. CW and pulse EPR spectra
4
EPR spectra of transition metal ions
8
EPR spectra in liquid phase and solid state
2
Basic principles of vibrational and electronic spectroscopies.
2
Vibrorotational spectra of linear molecules: parallel and perpendicular
modes; spectroscopy of centrosymmetrical molecules. Notes on the spectra
4
of non-linear molecules.
Practice: spectra of HCN, CO2 and C2H2
2
Advanced applications of IR: time resolved spectroscopy (Rapid Scan and
Step Scan); variable temperature IR spectroscopy (VTIR); getting
thermodynamic data from spectroscopic measurements.
4
Practice: VTIR spectroscopy of adsorbed hydrogen..
2
Electronic spectra of transition metal complexes. Ligands field theory.
Raman spectroscopy, basic principles: polarizability, elastic and inelastic
- 118 -
3
scattering of radiation, selection rules, applications. Advanced Raman
spectroscopy: Raman resonance and SERS (Surface Enhanced Raman
Spectroscopy)
3
Practice: rotational, vibrational and rotovibrational raman spectrum of H2.
2
Totale
55
22
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Testi consigliati e bibliografia Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso:
http://chimica.campusnet.unito.it I testi base consigliati per il corso sono: Corso NMR di base – M. Botta, S. Chimichi,
M. Fasano, R. Gobetto Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy – R.K. Harris EPR – M.Chiesa, E. Giamello - EAC
Wiley
NOTA
L'esame si svolge, di norma, come segue: Prova scritta sul programma svolto nelle lezioni teoriche comprendente
anche il riconoscimento e l'analisi di spettri.
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=fc54
- 119 -
Stereochimica organica
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: S8270
Docente:
Prof. Giancarlo CRAVOTTO (Titolare del corso)
Contatti docente:
0116707684, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 509)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
2
SSD attvità didattica:
CHIM/06 - chimica organica
Erogazione:
Lingua:
Frequenza:
Tipologia esame:
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=76df
- 120 -
STRATEGIE DI CHIMICA ANALITICA
Analytical Chemistry Strategies
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN1290
Docente:
Dott. Silvia Berto (Titolare del corso)
Prof. Pier Giuseppe Daniele (Assistente)
Contatti docente:
0039 011 6705279, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
1° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/01 - chimica analitica
Erogazione:
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Tipologia esame:
Orale
PREREQUISITI
italiano
Chimica di equilibrio_Chimica analitica I Analisi strumentale_Chimica analitica strumentale II Pratica di laboratorio
analitico_Laboratorio di Chimica Analitica I e II
english
Equilibrium chemistry_Chimica analitica I Instrumental analytical chemistry_Chimica analitica strumentale II
Laboratory practice for analytical chemistry_Laboratorio di Chimica Analitica I e II
PROPEDEUTICO A
italiano
Non è propedeutico a nessun corso successivo
english
It is not a prerequisite to other courses
OBIETTIVI FORMATIVI
italiano
L'obiettivo prioritario è centrato sullo sviluppo della capacità di scelta in campo analitico. L'ottimizzazione di una
strategia analitica deve contemperare un bilancio realistico tra lo scopo dell'analisi, il tempo, i costi e i mezzi a
disposizione. Lo scopo dell'analisi (analisi di tracce, analisi di screening, analisi merceologica di routine, analisi
clinica, ecc.) guida i criteri di scelta di ogni fase analitica e impone le modalità di presentazione del risultato analitico.
Un ulteriore obiettivo riguarda l'ampliamento della latitudine culturale generale, con riferimento particolare a tutti gli
aspetti della chimica che è importante saper richiamare e padroneggiare per ottimizzare una strategia di analisi
mirata e corretta.
english
Evaluation if the criteria employed to plan a chemical analysis as a function of a specific target (trace analysis,
screening analysis, routine analysis, clinical analysis, and so on) on real organic or inorganic matrices. Analytical
steps considered: sampling, sample pretreatment, selection of the measurement technique, results discussion.
Examples will be developed (lessons and laboratory) considering specific analytes in real matrices as: water,
- 121 -
fertilizers, food oils and fats and alcoholic beverages. Speciation analysis: concentration evaluation of analytes in
chemical equilibrium. Selection of those analytical methods which does not alter the chemical equilibrium and
hyphenation with simulation computing techniques to obtain, as an output calculation, the required
equilibrium concentration of the species under analysis.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
italiano
Conoscenze necessarie alla selezione consapevole dei mezzi e dei modi
per conseguire il risultato analitico desiderato, senza spreco di risorse e
con riferimento circostanziato alla qualità richiesta. Altre competenze in
us c ita:
validazione dei metodi analitici,
metodi di trattamento del campione organico e inorganico,
criteri di scelta della tecnica di misurazione,
analisi di specie in equilibrio chimico e speciazione
english
knowledge for choose the correct way to achieve the analytical result, without wasting resources and with the
required quality. Validation of analytical methods, methods of treatment of organic and inorganic samples, criteria
for the selection of the measurement technique, analysis of species in chemical equilibrium and speciation.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
italiano
- L'esame si svolge, di norma, come segue: relazione di laboratorio e verifica orale.
- L'esame prevede: una valutazione in trentesimi
english
laboratory report and oral exam
PROGRAMMA
italiano
Studio dei criteri di scelta che guidano l'impostazione di un'analisi chimica in funzione della specifica finalità (analisi
di tracce, analisi di screening, analisi merceologica di routine, analisi clinica, ecc.) su matrice reale inorganica o
organica a livello di metodi di campionamento, tecniche di trattamento del campione, scelta della tecnica di
misurazione, discussione dei risultati. Saranno sviluppati esempi di analisi di analiti specifici in matrice reali come
fertilizzanti, oli e grassi alimentari e bevande alcoliche. Analisi in laboratorio su matrici reali con sviluppo e messa a
punto dell'intera procedura analitica, elaborazione dei dati ed espressione del risultato.
Analisi di speciazione: valutazione della concentrazione di analiti in equilibrio e concetto di speciazione chimica.
Abbinamento di metodi di misurazione che non perturbano lo stato d'equilibrio del campione e di tecniche di
simulazione che forniscono, come output di calcolo, il risultato analitico d'interesse.
Ore Ore
Argomento
Lez. Esercit.
Criteri per lo sviluppo di strategie di chimica analitica
4
Metodi di campionamento
2
Metodi di trattamento del campione
2
Selezione di analisi chimiche applicate rappresentative
8
Analisi di equilibri multi-componente
4
Qualità delle misure ed espressione dei risultati
4
Laboratorio analitico su campione reale ed elaborazione dei
- 122 -
Ore
Laboratorio
48
Totale Ore di Car.
Didattico
Laboratorio analitico su campione reale ed elaborazione dei
dati ottenuti
Totale
48
24
48
72
english
Evaluation of the criteria employed to plan a chemical analysis as a function of a specific target (trace analysis,
screening analysis, routine analysis, clinical analysis, and so on) on real organic or inorganic matrices. Analytical
steps considered: sampling, sample pretreatment, selection of the measurement technique, results discussion.
Examples will be developed (lessons and laboratory) considering specific analytes in real matrices as: water,
fertilizers, food oils and fats and alcoholic beverages.
Speciation analysis: concentration evaluation of analytes in chemical
equilibrium. Selection of those analytical methods which does not alter
the chemical equilibrium and hyphenation with simulation computing
techniques to obtain, as an output calculation, the required equilibrium
concentration of the species under analysis.
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
italiano
• Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso: i docenti
• E' fortemente consigliato l'utilizzo del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni: dispense del corso
english
educational materials provided by the teacher.
NOTA
italiano
Frequenza:
Facoltativa per le ore di lezione frontale.
Obbligatoria per l'attività di laboratorio.
english
Attendance:
Optional for the hours of lectures.
Required for laboratory activities.
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=95ko
- 123 -
Strategie di Chimica Analitica
Analytical Chemistry Strategies
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0269
Docente:
Dott. Silvia Berto (Titolare del corso)
Prof. Pier Giuseppe Daniele (Assistente)
Contatti docente:
0039 011 6705279, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
1° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/01 - chimica analitica
Erogazione:
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Tipologia esame:
PREREQUISITI
Chimica di equilibrio Analisi strumentale Pratica d laboratorio analitico
OBIETTIVI FORMATIVI
L'obiettivo prioritario è centrato sullo sviluppo della capacità di scelta in campo analitico. L'ottimizzazione di una
strategia analitica deve contemperare un bilancio realistico tra lo scopo dell'analisi, il tempo, i costi e i mezzi a
disposizione. Lo scopo dell'analisi (analisi di tracce, analisi di screening, analisi merceologica di routine, analisi
clinica, ecc.) guida i criteri di scelta di ogni fase analitica e impone le modalità di presentazione del risultato analitico.
Un ulteriore obiettivo riguarda l'ampliamento della latitudine culturale generale, con riferimento particolare a tutti gli
aspetti della chimica che è importante saper richiamare e padroneggiare per ottimizzare una strategia di analisi
mirata e corretta.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Fornire gli strumenti di conoscenza necessari alla selezione consapevole dei mezzi e dei modi per conseguire il
risultato analitico desiderato, senza spreco di risorse e con riferimento circostanziato alla qualità richiesta.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
- L'esame si svolge, di norma, come segue: relazione di laboratorio e verifica orale. - L'esame prevede: una
valutazione in trentesimi
PROGRAMMA
Studio dei criteri di scelta che guidano l'impostazione di un'analisi chimica in funzione della specifica finalità (analisi
di tracce, analisi di screening, analisi merceologica di routine, analisi clinica, ecc.) su matrice reale inorganica o
organica a livello di metodi di campionamento, tecniche di trattamento del campione, scelta della tecnica di
misurazione, discussione dei risultati. Saranno sviluppati esempi di analisi di analiti specifici in matrice reali come
fertilizzanti, oli e grassi alimentari e bevande alcoliche. Analisi in laboratorio su matrici reali con sviluppo e messa a
punto dell'intera procedura analitica, elaborazione dei dati ed espressione del risultato.
Analisi di speciazione: valutazione della concentrazione di analiti in equilibrio e concetto di speciazione chimica.
Abbinamento di metodi di misurazione che non perturbano lo stato d'equilibrio del campione e di tecniche di
simulazione che forniscono, come output di calcolo, il risultato analitico d'interesse.
- 124 -
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Ore Ore
Argomento
Lez. Esercit.
Criteri per lo sviluppo di strategie di chimica analitica
4
Metodi di campionamento
2
Metodi di trattamento del campione
2
Selezione di analisi chimiche applicate rappresentative
8
Analisi di equilibri multi-componente
4
Qualità delle misure ed espressione dei risultati
4
Laboratorio analitico su campione reale ed elaborazione dei
dati ottenuti
Totale
Ore
Laboratorio
Totale Ore di Car.
Didattico
48
24
48
72
• Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso: i docenti
• E' fortemente consigliato l'utilizzo del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni: dispense del corso
NOTA
L'esame si svolge, di norma, come segue: relazione di laboratorio e verifica orale.
L'esame prevede: una valutazione in trentesimi
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=15dd
- 125 -
Strategie di Chimica Analitica
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: CHIM/01 - chimica analitica
Docente:
Dott. Silvia Berto (Titolare del corso)
Prof. Pier Giuseppe Daniele (Assistente)
Prof. Enrico Prenesti (Titolare del corso)
Contatti docente:
0039 011 6705279, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
1° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
8
SSD attvità didattica:
CHIM/01 - chimica analitica
Erogazione:
Lingua:
Frequenza:
Tipologia esame:
OBIETTIVI FORMATIVI
Il corso si propone di integrare e sviluppare le conoscenze di chimica analitica del triennio nell'ottica di acquisire
competenze per lo sviluppo di strategie di analisi su matrice reale che sappiano rispondere a esigenze specifiche. Il
corso sarà centrato sui criteri di scelta che devono guidare l'impostazione di un'analisi chimica su matrice reale
inorganica (es.: acciai, fertilizzanti) o organica (es.: oli e grassi alimentari, bevande alcoliche) a livello di
campionamento, trattamento del campione, scelta della tecnica di misurazione, discussione dei risultati. Si prevede
di sviluppare le conoscenze nei campi della validazione dei metodi analitici, della valutazione del bilancio di
incertezza e della chimica analitica di specie in equilibrio (analisi di speciazione). L'obiettivo prioritario è centrato
sullo sviluppo della capacità di scelta in campo analitico. L'ottimizzazione di una strategia analitica deve
contemperare un bilancio realistico tra lo scopo dell'analisi, il tempo, i costi e i mezzi a disposizione. Lo scopo
dell'analisi (analisi di tracce, analisi di screening, analisi merceologica di routine, analisi clinica, ecc.) guida i criteri di
scelta di ogni fase analitica: obiettivo del corso è fornire gli strumenti di conoscenza necessari alla selezione
consapevole dei mezzi per conseguire il risultato desiderato senza spreco di risorse e con riferimento
circostanziato alla qualità richiesta. Un ulteriore obiettivo riguarda l'ampliamento della latitudine culturale generale,
con riferimento particolare a tutti gli aspetti della chimica che è importante saper richiamare e padroneggiare per
ottimizzare una strategia di analisi mirata e corretta.
PROGRAMMA
Studio dei criteri di scelta che guidano l'impostazione di un'analisi chimica in funzione della specifica finalità (analisi
di tracce, analisi di screening, analisi merceologica di routine, analisi clinica, ecc.) su matrice reale inorganica o
organica a livello di metodi di campionamento, tecniche di trattamento del campione, scelta della tecnica di
misurazione, discussione dei risultati. Saranno sviluppati esempi di analisi di analiti specifici in matrice reali come
acque, acciai, fertilizzanti, oli e grassi alimentari e bevande alcoliche. Analisi in laboratorio su matrici reali con
riferimento agli argomenti sviluppati a lezione.
Analisi di speciazione: valutazione della concentrazione di analiti in equilibrio e concetto di speciazione chimica.
Abbinamento di metodi di misurazione che non perturbano lo stato d'equilibrio del campione e di tecniche di
simulazione che forniscono, come output di calcolo, il risultato analitico d'interesse. Esempi concreti saranno
considerati a livello di lezione (teoria), di laboratorio (acquisizione dei dati d'equilibrio) e di esercitazione di calcolo
(elaborazione dei dati e ottenimento del risultato).
Criteri di validazione dei metodi analitici alla luce della normativa consensuale UNI CEI EN ISO/IEC 17025:2000.
Individuazione delle componenti significative dell'incertezza di misura e impostazione del bilancio di incertezza sulla
base della normativa consensuale UNI CEI ENV 13005:2000. Sviluppo del bilancio di incertezza su un'analisi chimica
- 126 -
svolta in laboratorio.
Argomento
Ore Ore
Lez. Esercit.
Criteria to develop analytical chemistry strategies
4
Validation of analytical methods
6
Sampling techniques
4
Methods of sample treatment
4
Ore Laboratorio Totale Ore di Car. Didattico
Selection of representative applied chemical analysis 14
Multi-components equilibrium analysis
8
Handling of equilibrium analysis
Expression of results and uncertainty budget
4
4
Laboratory
Totale
32
44
4
32
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Il materiale didattico verrà fornito dai docenti in forma di appunti
NOTA
L'esame si svolge, di norma, come segue: relazione di laboratorio e verifica orale.
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=8df8
- 127 -
80
Strutture cristalline
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: S8271
Docente:
Prof. Giuliana Gervasio (Titolare del corso)
Dott. Domenica Marabello
Contatti docente:
+39 011 6707504, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 509)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
2
SSD attvità didattica:
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Erogazione:
Lingua:
Frequenza:
Tipologia esame:
NOTA
curriculum "Modellistica"
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=b650
- 128 -
STRUTTURISTICA
Structural Chemistry
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0278
Docente:
Prof. Piero Ugliengo (Titolare del corso)
Contatti docente:
+39-011-6704596, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Caratterizzante
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/02 - chimica fisica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Obbligatoria
Tipologia esame:
Scritto
PREREQUISITI
italiano
Buone basi di fisica, matematica e chimica fisica (struttura atomica, legame chimico, conoscenza di tecniche
spettroscopiche di indagine)
english
Good foundation of physics, mathematics, physical chemistry (atomic structure, chemical bond, spectroscopic
concepts)
PROPEDEUTICO A
italiano
Nessuna propedeuticità
english
The course is not preparatory to future courses
OBIETTIVI FORMATIVI
Italiano
Illustrare allo studente quali sono gli approcci moderni per la determinazione
della struttura molecolare a risoluzione atomica. Lo studente acquisirà conoscenze
sulle proprietà della materia cristallina e sulla sua interazione con radiazione-x.
Lo studente dovrà comprendere la letteratura moderna nella quale l'informazione
strutturale è di importanza fondamentale (biochimica, scienza dei materiali, catalisi).
Lo studente dovra' inoltre essere capace di rappresentare l'informazione strutturale
proveniente da database cristallografici mediante opportuni programmi di grafica molecolare.
English
To show to the student what is the modern approach for the detrmination of the molecular structure
with atomic resolution. The student will acquire the basic concepts on matter in the crystalline state
and on the interaction between crystals and x-ray radiation. The student should be able to understand the
- 129 -
modern literature in which structural information is the key factor (biochemistry, material science,
catalysis, etc.). He/she will also be able to visualize with proper graphical tools the structural
data from crystallographic databases.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Italiano
Al termine dell'insegnamento lo studente dovra' essere in grado di:
1) conoscere i fondamenti della cristallografia geometrica tra cui i concetti di:
reticolo cristallino, simmetria reticolare, gruppi punto e spaziali in 2D e 3D,
struttura cristallina, piani cristallografici, indici di Miller,
tensore metrico, matrici di ortonormalizzazione,
rappresentazione matriciale degli operatori di simmetria.
2) conoscere le basi della interazione tra raggi-X e materia cristallina, tra cui concetti quali:
descrizione di un'onda, principio di sovrapposizione, interferenza e diffrazione delle onde.
3) conoscere le leggi della diffrazione dei raggi-X da parte dei cristalli,
quali le equazioni di Ewald, la legge di Bragg.
4) conoscere i metodi di soluzione della struttura cristallina, quali: il metodo di Patterson,
il metodo dell'atomo pesante, la sostituzione isomorfa, i metodi diretti.
English
At the end of the course the student should be able to:
1) understand concepts about the foundation of crystallography like: cristalline lattice,
lattice symmetry, point and
space groups in 2D and 3D, crystal structure,
crystallographic planes, Miller indexes, metric tensor, orthonormalization matrices,
matrix representation of symmetry operators.
2) understand concepts related to the foundation of the interaction between x-rays and crystals like: mathematical
representation of waves, wave superposition principle, interference and diffraction of waves.
3) understand the laws of the x-ray diffraction by crystals like: the Ewald equations and the Bragg law.
4) understand the methods to solve a crystal structure, like: the Patterson method, the heavvy atom method, the
isomorphous substitution and the direct methods.
MODALITA' DI INSEGNAMENTO
Italiano
L'insegnamento viene erogato in forma tradizionale con lezioni frontali.
Le lezioni vengono svolte alla lavagna con lo svolgimento dei passagi matematici e non viene fatto
ricorso a proiezioni con Powerpoint.
Lo scopo e' trasmettere una metodologia di soluzione di problemi di interesse
cristallografico mediante una serie razionale di eleaborazioni formali.
In funzione della numerosita' e' possibile svolgere alcune sessioni esercitative al
calcolatore mirate al reperimento dell'informazione strutturale da banche dati cristallografiche
- 130 -
e alla loro visualizzazione mediante programmi di grafica molecolare.
English
The classes are taught by a classical approach based on lessons at the blackboard.
All mathematical details will be reported at the blackboard and no recourse to PowerPoint is
usually made. The purpose is to teach the proper methodology to arrive at the results through formal
and rigorous mathematical steps. As a function of the number of students, few classes can be devoted to
do computer exercises focused on the search for structural information from strucural data bank and
on the visualization through molecular graphic programs.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
Italiano
L'esame si svolge in forma scritta. Lo scritto consiste di circa 20 domande aperte
che mirano a verificare i risultati dell'apprendimento attesi. Le domande riguardano
i principali concetti illustrati e discussi nell'insegnamento.
La valutazione dell'elaborato e' globale e non viene assegnato un punteggio
per ogni esercizio ma si valuta:
1) la chiarezza espositiva dei concetti
2) la gravita' degli errori compiuti relativamente alla loro importanza rispetto
ai risultati dell'apprendimento attesi.
Per esempio, verra' dato molto peso ad
errori concettuali sulle leggi fondamentali della cristallografia o sui fondamenti delle
metodologie di risoluzione strutturale. La valutazione dell'elaborato e' sempre motivata
allo studente con il commento puntuale degli errori commessi.
English
The final exam is in a written form and consists of about 20 open questions
devoted to check the student's learning of the basic concepts. The questions are
focusing on the main concepts explained in the classes. The evaluation of the exam
is not based on assigning fixed score to each question. Rather is the results of an integrated
evaluation where questions can have different weight in the final score based on the importance of
the concepts. The evaluation is based on:
1) clarity in the exposition of the concepts.
2) the weight of each uncorrected answers is proportional to the planned learning results.
For example, conceptual errors on fundamental laws of crystallography or on foundations of the
structural solution methods are more serious than other minor flaws. The evaluation of the
written exam is critically discussed with the student to make comments on specific points.
ATTIVITÀ DI SUPPORTO
Italiano
Il docente e' disponibile a discutere, spiegare e commentare gli argomenti
trattati a lezione in qualunque momento.
English
The teacher is available to discuss, explain or comment any of the topics of each class.
PROGRAMMA
Italiano
- 131 -
Il corso fornisce le basi per comprendere come si possa arrivare alla conoscenza
accurata della struttura molecolare con un approccio sperimentale.
Partendo dai concetti fondamentali di cristallografia geometrica si passa a studiare dettagliatamente il
fenomeno della interazione tra sistemi cristallini e raggi-X. L'interpretazione di questi esperimenti
tramite un approccio matematico (si utilizzano le serie e le trasformate di Fourier) porterà a comprendere
come si possano determinare le posizioni atomiche all'interno dei cristalli con grande accuratezza.
Stati della materia. Anisotropia. Significato di ordine. Equilibrio termico. Stato solido: ordine o disordine? Stato
amorfo.
Elementi di cristallografia geometrica. Reticolo monodimensionale. Elementi di simmetria 1D. Stato cristallino 2D.
Elementi di simmetria 2D. Reticolo Tridimensionale. Tensore metrico. Matrici di ortonormalizzazione.
Rappresentazione matriciale degli operatori di simmetria.
Descrizione matematica delle onde elettromagnetiche. Principio di sovrapposizione. Interferenza e diffrazione.
Generazione e definizione di raggi-x. Interazione raggi-x materia. Diffrazione da parte di un reticolo 3D finito.
Figure di diffrazione di un reticolo 3D finito. Diffrazione di un reticolo 3D infinito. Equazioni di Laue.
Analogie con l'ottica classica. Limiti sperimentali. Legge di Bragg.
Cerchio (2D) e sfera (3D) di Ewald. Reticolo reciproco e diffrazione. Metodo delle polveri (Debye-Scherrer).
Diffusione di raggi-x da una distribuzione di elettroni. Figura di diffrazione del motivo strutturale.
Sintesi di Fourier. Simmetria della figura di diffrazione. Legge di Friedel. Assenze sistematiche.
Funzioni di Patterson e struttura cristallina. Forma della funzione di Patterson. Significato della
funzione di Patterson. Metodi di soluzione basati sulla funzione di Patterson. Mappe di Patterson.
I metodi di soluzione. Metodo dell'atomo pesante. Caso centro e non-centro simmetrico.
Metodi diretti (solo teoremi fondamentali).
Metodi per l'affinamento delle strutture cristalline. Affinamento di Fourier ciclico.
Sintesi di Fourier differenza. Metodo dei minimi quadrati (solo cenni).
English
The classes provide the conceptual base to understand how to get accurate molecular structures from an
experimental
approach. Starting from foundation of geometrical crystallography it then addresses the interaction between
crystals and
x-ray. The interpretation of the outcome of these experiments through a mathematical approach (through Fourier
series and Fourier
transform) brings to understand how atomic positions in the crystals can be determined with very high precision.
States of the matter. Anysotropy. Meaning of order. Thermal equilibrium. Solid state: order or disorder?
Amorphous state. Elements of geometrical crystallography. Monodimensional lattice. Symmetry elements in 1D.
Crystalline state in 2D. Symmetry elements in 2D. Tridimensional lattice. Metric tensor. Orthonormalization matrices.
Matrix representation of symmetry operators.
Mathematical description of electromagnetic waves. Wave superposition principle. Interference and diffraction.
Generation and definition of x-ray. Interaction betwen x-ray and matter. Diffraction by a 3D finite lattice.
Diffraction pattern of a finite 3D lattice. Diffraction by a 3D infinite lattice. Laue equations.
Analogies with the classical optics. Experimental limits. Bragg law.
Ewald circle (2D) and sphere (3D). Reciprocal lattice and diffraction. Powder method (Debye-Scherrer).
X-ray scattering of an electron distribution. Diffraction pattern of the structural motif. Fourier synthesis.
Symmetry of the diffraction pattern. Friedel law. Systematic absences. Patterson function and crystalline structure.
Shape of the Patterson function. Meaning of the Patterson function. Solution methods based on Patterson function.
Patterson maps. The solution methods. The heavvy atom method. Presence/absence of the inversion centre.
Direct methods (only fundamental theorems). Refinement of crystal structures. Cyclic Fourier refinement.
Synthesis of the Fourier difference. Method of the Least square minima.
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
- 132 -
Italiano
Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile come file pdf.
P. Ugliengo, Strutturistica Chimica, appunti delle lezioni.
G. Rigault, Introduzione alla Cristallografia, Levrotto e Bella, Torino, 1978.
G. Rigault e G. Graziosi, Complementi ed Esercizi di Cristallografia, Levrotto e Bella, Torino, 1972.
C. Ciacovazzo e altri autori, Fundamentals of Crystallography, Oxford University Press, Oxford, 1992.
Infine sono di seguito indicati alcuni siti internet di interesse:
http://lcr.epfl.ch/page-6443.html
http://escher.epfl.ch/escher/
http://www.moldraw.unito.it
https://sites.google.com/site/cristallografia /
English
Teaching material as discussed in the classes is available as a pdf in the Teaching material link.
P. Ugliengo, Strutturistica Chimica, source of classes teaching material.
G. Rigault, Introduzione alla Cristallografia, Levrotto e Bella, Torino, 1978.
G. Rigault e G. Graziosi, Complementi ed Esercizi di Cristallografia, Levrotto e Bella, Torino, 1972.
C. Ciacovazzo e altri autori, Fundamentals of Crystallography, Oxford University Press, Oxford, 1992.
Of particular interest are these link:
http://lcr.epfl.ch/page-6443.html
http://escher.epfl.ch/escher/
http://www.moldraw.unito.it
https://sites.google.com/site/cristallografia /
NOTA
italiano
Nessuna
english
None
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=7ijv
- 133 -
Strutturistica (Curriculum Reattività e Catalisi)
Structural Chemistry
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0278
Docente:
Prof. Piero Ugliengo
Contatti docente:
+39-011-6704596, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Affine o integrativo
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/02 - chimica fisica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Obbligatoria
Tipologia esame:
Scritto
OBIETTIVI FORMATIVI
Italiano
Illustrare allo studente quali sono gli approcci moderni per la determinazione
della struttura molecolare a risoluzione atomica. Lo studente acquisirà conoscenze
sulle proprietà della materia cristallina e sulla sua interazione con radiazione-x.
Lo studente dovrà comprendere la letteratura moderna nella quale l'informazione
strutturale è di importanza fondamentale (biochimica, scienza dei materiali, catalisi).
Lo studente dovra' inoltre essere capace di rappresentare l'informazione strutturale
proveniente da database cristallografici mediante opportuni programmi di grafica molecolare.
English
To show to the student what is the modern approach for the detrmination of the molecular structure
with atomic resolution. The student will acquire the basic concepts on matter in the crystalline state
and on the interaction between crystals and x-ray radiation. The student should be able to understand the
modern literature in which structural information is the key factor (biochemistry, material science,
catalysis, etc.). He/she will also be able to visualize with proper graphical tools the structural
data from crystallographic databases.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Italiano
Al termine dell'insegnamento lo studente dovra' essere in grado di:
1) conoscere i fondamenti della cristallografia geometrica tra cui i concetti di:
reticolo cristallino, simmetria reticolare, gruppi punto e spaziali in 2D e 3D,
struttura cristallina, piani cristallografici, indici di Miller,
tensore metrico, matrici di ortonormalizzazione,
rappresentazione matriciale degli operatori di simmetria.
2) conoscere le basi della interazione tra raggi-X e materia cristallina, tra cui concetti quali:
- 134 -
descrizione di un'onda, principio di sovrapposizione, interferenza e diffrazione delle onde.
3) conoscere le leggi della diffrazione dei raggi-X da parte dei cristalli,
quali le equazioni di Ewald, la legge di Bragg.
4) conoscere i metodi di soluzione della struttura cristallina, quali: il metodo di Patterson,
il metodo dell'atomo pesante, la sostituzione isomorfa, i metodi diretti.
English
At the end of the course the student should be able to:
1) understand concepts about the foundation of crystallography like: cristalline lattice,
lattice symmetry, point and
space groups in 2D and 3D, crystal structure,
crystallographic planes, Miller indexes, metric tensor, orthonormalization matrices,
matrix representation of symmetry operators.
2) understand concepts related to the foundation of the interaction between x-rays and crystals like: mathematical
representation of waves, wave superposition principle, interference and diffraction of waves.
3) understand the laws of the x-ray diffraction by crystals like: the Ewald equations and the Bragg law.
4) understand the methods to solve a crystal structure, like: the Patterson method, the heavvy atom method, the
isomorphous substitution and the direct methods.
MODALITA' DI INSEGNAMENTO
Modalita' di insegnamento
Italiano
L'insegnamento viene erogato in forma tradizionale con lezioni frontali.
Le lezioni vengono svolte alla lavagna con lo svolgimento dei passagi matematici e non viene fatto
ricorso a proiezioni con Powerpoint.
Lo scopo e' trasmettere una metodologia di soluzione di problemi di interesse
cristallografico mediante una serie razionale di eleaborazioni formali.
In funzione della numerosita' e' possibile svolgere alcune sessioni esercitative al
calcolatore mirate al reperimento dell'informazione strutturale da banche dati cristallografiche
e alla loro visualizzazione mediante programmi di grafica molecolare.
English
The classes are taught by a classical approach based on lessons at the blackboard.
All mathematical details will be reported at the blackboard and no recourse to PowerPoint is
usually made. The purpose is to teach the proper methodology to arrive at the results through formal
and rigorous mathematical steps. As a function of the number of students, few classes can be devoted to
do computer exercises focused on the search for structural information from strucural data bank and
on the visualization through molecular graphic programs.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
Italiano
L'esame si svolge in forma scritta. Lo scritto consiste di circa 20 domande aperte
che mirano a verificare i risultati dell'apprendimento attesi. Le domande riguardano
i principali concetti illustrati e discussi nell'insegnamento.
- 135 -
La valutazione dell'elaborato e' globale e non viene assegnato un punteggio
per ogni esercizio ma si valuta:
1) la chiarezza espositiva dei concetti
2) la gravita' degli errori compiuti relativamente alla loro importanza rispetto
ai risultati dell'apprendimento attesi.
Per esempio, verra' dato molto peso ad
errori concettuali sulle leggi fondamentali della cristallografia o sui fondamenti delle
metodologie di risoluzione strutturale. La valutazione dell'elaborato e' sempre motivata
allo studente con il commento puntuale degli errori commessi.
English
The final exam is in a written form and consists of about 20 open questions
devoted to check the student's learning of the basic concepts. The questions are
focusing on the main concepts explained in the classes. The evaluation of the exam
is not based on assigning fixed score to each question. Rather is the results of an integrated
evaluation where questions can have different weight in the final score based on the importance of
the concepts. The evaluation is based on:
1) clarity in the exposition of the concepts.
2) the weight of each uncorrected answers is proportional to the planned learning results.
For example, conceptual errors on fundamental laws of crystallography or on foundations of the
structural solution methods are more serious than other minor flaws. The evaluation of the
written exam is critically discussed with the student to make comments on specific points.
ATTIVITÀ DI SUPPORTO
Italiano
Il docente e' disponibile a discutere, spiegare e commentare gli argomenti
trattati a lezione in qualunque momento.
English
The teacher is available to discuss, explain or comment any of the topics of each class.
PROGRAMMA
Italiano
Il corso fornisce le basi per comprendere come si possa arrivare alla conoscenza
accurata della struttura molecolare con un approccio sperimentale.
Partendo dai concetti fondamentali di cristallografia geometrica si passa a studiare dettagliatamente il
fenomeno della interazione tra sistemi cristallini e raggi-X. L'interpretazione di questi esperimenti
tramite un approccio matematico (si utilizzano le serie e le trasformate di Fourier) porterà a comprendere
come si possano determinare le posizioni atomiche all'interno dei cristalli con grande accuratezza.
Stati della materia. Anisotropia. Significato di ordine. Equilibrio termico. Stato solido: ordine o disordine? Stato
amorfo.
Elementi di cristallografia geometrica. Reticolo monodimensionale. Elementi di simmetria 1D. Stato cristallino 2D.
Elementi di simmetria 2D. Reticolo Tridimensionale. Tensore metrico. Matrici di ortonormalizzazione.
Rappresentazione matriciale degli operatori di simmetria.
Descrizione matematica delle onde elettromagnetiche. Principio di sovrapposizione. Interferenza e diffrazione.
Generazione e definizione di raggi-x. Interazione raggi-x materia. Diffrazione da parte di un reticolo 3D finito.
Figure di diffrazione di un reticolo 3D finito. Diffrazione di un reticolo 3D infinito. Equazioni di Laue.
Analogie con l'ottica classica. Limiti sperimentali. Legge di Bragg.
Cerchio (2D) e sfera (3D) di Ewald. Reticolo reciproco e diffrazione. Metodo delle polveri (Debye-Scherrer).
- 136 -
Diffusione di raggi-x da una distribuzione di elettroni. Figura di diffrazione del motivo strutturale.
Sintesi di Fourier. Simmetria della figura di diffrazione. Legge di Friedel. Assenze sistematiche.
Funzioni di Patterson e struttura cristallina. Forma della funzione di Patterson. Significato della
funzione di Patterson. Metodi di soluzione basati sulla funzione di Patterson. Mappe di Patterson.
I metodi di soluzione. Metodo dell'atomo pesante. Caso centro e non-centro simmetrico.
Metodi diretti (solo teoremi fondamentali).
Metodi per l'affinamento delle strutture cristalline. Affinamento di Fourier ciclico.
Sintesi di Fourier differenza. Metodo dei minimi quadrati (solo cenni).
English
The classes provide the conceptual base to understand how to get accurate molecular structures from an
experimental
approach. Starting from foundation of geometrical crystallography it then addresses the interaction between
crystals and
x-ray. The interpretation of the outcome of these experiments through a mathematical approach (through Fourier
series and Fourier
transform) brings to understand how atomic positions in the crystals can be determined with very high precision.
States of the matter. Anysotropy. Meaning of order. Thermal equilibrium. Solid state: order or disorder?
Amorphous state. Elements of geometrical crystallography. Monodimensional lattice. Symmetry elements in 1D.
Crystalline state in 2D. Symmetry elements in 2D. Tridimensional lattice. Metric tensor. Orthonormalization matrices.
Matrix representation of symmetry operators.
Mathematical description of electromagnetic waves. Wave superposition principle. Interference and diffraction.
Generation and definition of x-ray. Interaction betwen x-ray and matter. Diffraction by a 3D finite lattice.
Diffraction pattern of a finite 3D lattice. Diffraction by a 3D infinite lattice. Laue equations.
Analogies with the classical optics. Experimental limits. Bragg law.
Ewald circle (2D) and sphere (3D). Reciprocal lattice and diffraction. Powder method (Debye-Scherrer).
X-ray scattering of an electron distribution. Diffraction pattern of the structural motif. Fourier synthesis.
Symmetry of the diffraction pattern. Friedel law. Systematic absences. Patterson function and crystalline structure.
Shape of the Patterson function. Meaning of the Patterson function. Solution methods based on Patterson function.
Patterson maps. The solution methods. The heavvy atom method. Presence/absence of the inversion centre.
Direct methods (only fundamental theorems). Refinement of crystal structures. Cyclic Fourier refinement.
Synthesis of the Fourier difference. Method of the Least square minima.
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Italiano
Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile come file pdf.
P. Ugliengo, Strutturistica Chimica, appunti delle lezioni.
G. Rigault, Introduzione alla Cristallografia, Levrotto e Bella, Torino, 1978.
G. Rigault e G. Graziosi, Complementi ed Esercizi di Cristallografia, Levrotto e Bella, Torino, 1972.
C. Ciacovazzo e altri autori, Fundamentals of Crystallography, Oxford University Press, Oxford, 1992.
Infine sono di seguito indicati alcuni siti internet di interesse:
http://lcr.epfl.ch/page-6443.html
http://escher.epfl.ch/escher/
http://www.moldraw.unito.it
https://sites.google.com/site/cristallografia /
English
- 137 -
Teaching material as discussed in the classes is available as a pdf in the Teaching material link.
P. Ugliengo, Strutturistica Chimica, source of classes teaching material.
G. Rigault, Introduzione alla Cristallografia, Levrotto e Bella, Torino, 1978.
G. Rigault e G. Graziosi, Complementi ed Esercizi di Cristallografia, Levrotto e Bella, Torino, 1972.
C. Ciacovazzo e altri autori, Fundamentals of Crystallography, Oxford University Press, Oxford, 1992.
Of particular interest are these link:
http://lcr.epfl.ch/page-6443.html
http://escher.epfl.ch/escher/
http://www.moldraw.unito.it
https://sites.google.com/site/cristallografia /
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=c296
- 138 -
Strutturistica (Curriculum Reattività e Funzione)
Structural Chemistry
Anno accademico:
2015/2016
Codice attività didattica: MFN0278
Docente:
Prof. Piero Ugliengo
Contatti docente:
+39-011-6704596, [email protected]
Corso di studio:
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno:
2° anno
Tipologia:
Affine o integrativo
Crediti/Valenza:
6
SSD attvità didattica:
CHIM/02 - chimica fisica
Erogazione:
Tradizionale
Lingua:
Italiano
Frequenza:
Facoltativa
Tipologia esame:
Scritto
PREREQUISITI
Buone basi di fisica, matematica e chimica fisica (struttura atomica, legame chimico, conoscenza di tecniche
spettroscopiche di indagine)
OBIETTIVI FORMATIVI
Italiano
Illustrare allo studente quali sono gli approcci moderni per la determinazione
della struttura molecolare a risoluzione atomica. Lo studente acquisirà conoscenze
sulle proprietà della materia cristallina e sulla sua interazione con radiazione-x.
Lo studente dovrà comprendere la letteratura moderna nella quale l'informazione
strutturale è di importanza fondamentale (biochimica, scienza dei materiali, catalisi).
Lo studente dovra' inoltre essere capace di rappresentare l'informazione strutturale
proveniente da database cristallografici mediante opportuni programmi di grafica molecolare.
English
To show to the student what is the modern approach for the detrmination of the molecular structure
with atomic resolution. The student will acquire the basic concepts on matter in the crystalline state
and on the interaction between crystals and x-ray radiation. The student should be able to understand the
modern literature in which structural information is the key factor (biochemistry, material science,
catalysis, etc.). He/she will also be able to visualize with proper graphical tools the structural
data from crystallographic databases.
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO ATTESI
Italiano
Al termine dell'insegnamento lo studente dovra' essere in grado di:
- 139 -
1) conoscere i fondamenti della cristallografia geometrica tra cui i concetti di:
reticolo cristallino, simmetria reticolare, gruppi punto e spaziali in 2D e 3D,
struttura cristallina, piani cristallografici, indici di Miller,
tensore metrico, matrici di ortonormalizzazione,
rappresentazione matriciale degli operatori di simmetria.
2) conoscere le basi della interazione tra raggi-X e materia cristallina, tra cui concetti quali:
descrizione di un'onda, principio di sovrapposizione, interferenza e diffrazione delle onde.
3) conoscere le leggi della diffrazione dei raggi-X da parte dei cristalli,
quali le equazioni di Ewald, la legge di Bragg.
4) conoscere i metodi di soluzione della struttura cristallina, quali: il metodo di Patterson,
il metodo dell'atomo pesante, la sostituzione isomorfa, i metodi diretti.
English
At the end of the course the student should be able to:
1) understand concepts about the foundation of crystallography like: cristalline lattice,
lattice symmetry, point and
space groups in 2D and 3D, crystal structure,
crystallographic planes, Miller indexes, metric tensor, orthonormalization matrices,
matrix representation of symmetry operators.
2) understand concepts related to the foundation of the interaction between x-rays and crystals like: mathematical
representation of waves, wave superposition principle, interference and diffraction of waves.
3) understand the laws of the x-ray diffraction by crystals like: the Ewald equations and the Bragg law.
4) understand the methods to solve a crystal structure, like: the Patterson method, the heavvy atom method, the
isomorphous substitution and the direct methods.
MODALITA' DI INSEGNAMENTO
Italiano
L'insegnamento viene erogato in forma tradizionale con lezioni frontali.
Le lezioni vengono svolte alla lavagna con lo svolgimento dei passagi matematici e non viene fatto
ricorso a proiezioni con Powerpoint.
Lo scopo e' trasmettere una metodologia di soluzione di problemi di interesse
cristallografico mediante una serie razionale di eleaborazioni formali.
In funzione della numerosita' e' possibile svolgere alcune sessioni esercitative al
calcolatore mirate al reperimento dell'informazione strutturale da banche dati cristallografiche
e alla loro visualizzazione mediante programmi di grafica molecolare.
English
The classes are taught by a classical approach based on lessons at the blackboard.
All mathematical details will be reported at the blackboard and no recourse to PowerPoint is
usually made. The purpose is to teach the proper methodology to arrive at the results through formal
and rigorous mathematical steps. As a function of the number of students, few classes can be devoted to
do computer exercises focused on the search for structural information from strucural data bank and
on the visualization through molecular graphic programs.
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
- 140 -
Italiano
L'esame si svolge in forma scritta. Lo scritto consiste di circa 20 domande aperte
che mirano a verificare i risultati dell'apprendimento attesi. Le domande riguardano
i principali concetti illustrati e discussi nell'insegnamento.
La valutazione dell'elaborato e' globale e non viene assegnato un punteggio
per ogni esercizio ma si valuta:
1) la chiarezza espositiva dei concetti
2) la gravita' degli errori compiuti relativamente alla loro importanza rispetto
ai risultati dell'apprendimento attesi.
Per esempio, verra' dato molto peso ad
errori concettuali sulle leggi fondamentali della cristallografia o sui fondamenti delle
metodologie di risoluzione strutturale. La valutazione dell'elaborato e' sempre motivata
allo studente con il commento puntuale degli errori commessi.
English
The final exam is in a written form and consists of about 20 open questions
devoted to check the student's learning of the basic concepts. The questions are
focusing on the main concepts explained in the classes. The evaluation of the exam
is not based on assigning fixed score to each question. Rather is the results of an integrated
evaluation where questions can have different weight in the final score based on the importance of
the concepts. The evaluation is based on:
1) clarity in the exposition of the concepts.
2) the weight of each uncorrected answers is proportional to the planned learning results.
For example, conceptual errors on fundamental laws of crystallography or on foundations of the
structural solution methods are more serious than other minor flaws. The evaluation of the
written exam is critically discussed with the student to make comments on specific points.
ATTIVITÀ DI SUPPORTO
Italiano
Il docente e' disponibile a discutere, spiegare e commentare gli argomenti
trattati a lezione in qualunque momento.
English
The teacher is available to discuss, explain or comment any of the topics of each class.
PROGRAMMA
Italiano
Il corso fornisce le basi per comprendere come si possa arrivare alla conoscenza
accurata della struttura molecolare con un approccio sperimentale.
Partendo dai concetti fondamentali di cristallografia geometrica si passa a studiare dettagliatamente il
fenomeno della interazione tra sistemi cristallini e raggi-X. L'interpretazione di questi esperimenti
tramite un approccio matematico (si utilizzano le serie e le trasformate di Fourier) porterà a comprendere
come si possano determinare le posizioni atomiche all'interno dei cristalli con grande accuratezza.
Stati della materia. Anisotropia. Significato di ordine. Equilibrio termico. Stato solido: ordine o disordine? Stato
amorfo.
Elementi di cristallografia geometrica. Reticolo monodimensionale. Elementi di simmetria 1D. Stato cristallino 2D.
Elementi di simmetria 2D. Reticolo Tridimensionale. Tensore metrico. Matrici di ortonormalizzazione.
Rappresentazione matriciale degli operatori di simmetria.
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Descrizione matematica delle onde elettromagnetiche. Principio di sovrapposizione. Interferenza e diffrazione.
Generazione e definizione di raggi-x. Interazione raggi-x materia. Diffrazione da parte di un reticolo 3D finito.
Figure di diffrazione di un reticolo 3D finito. Diffrazione di un reticolo 3D infinito. Equazioni di Laue.
Analogie con l'ottica classica. Limiti sperimentali. Legge di Bragg.
Cerchio (2D) e sfera (3D) di Ewald. Reticolo reciproco e diffrazione. Metodo delle polveri (Debye-Scherrer).
Diffusione di raggi-x da una distribuzione di elettroni. Figura di diffrazione del motivo strutturale.
Sintesi di Fourier. Simmetria della figura di diffrazione. Legge di Friedel. Assenze sistematiche.
Funzioni di Patterson e struttura cristallina. Forma della funzione di Patterson. Significato della
funzione di Patterson. Metodi di soluzione basati sulla funzione di Patterson. Mappe di Patterson.
I metodi di soluzione. Metodo dell'atomo pesante. Caso centro e non-centro simmetrico.
Metodi diretti (solo teoremi fondamentali).
Metodi per l'affinamento delle strutture cristalline. Affinamento di Fourier ciclico.
Sintesi di Fourier differenza. Metodo dei minimi quadrati (solo cenni).
English
The classes provide the conceptual base to understand how to get accurate molecular structures from an
experimental
approach. Starting from foundation of geometrical crystallography it then addresses the interaction between
crystals and
x-ray. The interpretation of the outcome of these experiments through a mathematical approach (through Fourier
series and Fourier
transform) brings to understand how atomic positions in the crystals can be determined with very high precision.
States of the matter. Anysotropy. Meaning of order. Thermal equilibrium. Solid state: order or disorder?
Amorphous state. Elements of geometrical crystallography. Monodimensional lattice. Symmetry elements in 1D.
Crystalline state in 2D. Symmetry elements in 2D. Tridimensional lattice. Metric tensor. Orthonormalization matrices.
Matrix representation of symmetry operators.
Mathematical description of electromagnetic waves. Wave superposition principle. Interference and diffraction.
Generation and definition of x-ray. Interaction betwen x-ray and matter. Diffraction by a 3D finite lattice.
Diffraction pattern of a finite 3D lattice. Diffraction by a 3D infinite lattice. Laue equations.
Analogies with the classical optics. Experimental limits. Bragg law.
Ewald circle (2D) and sphere (3D). Reciprocal lattice and diffraction. Powder method (Debye-Scherrer).
X-ray scattering of an electron distribution. Diffraction pattern of the structural motif. Fourier synthesis.
Symmetry of the diffraction pattern. Friedel law. Systematic absences. Patterson function and crystalline structure.
Shape of the Patterson function. Meaning of the Patterson function. Solution methods based on Patterson function.
Patterson maps. The solution methods. The heavvy atom method. Presence/absence of the inversion centre.
Direct methods (only fundamental theorems). Refinement of crystal structures. Cyclic Fourier refinement.
Synthesis of the Fourier difference. Method of the Least square minima.
TESTI CONSIGLIATI E BIBLIOGRAFIA
Italiano
Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile come file pdf.
P. Ugliengo, Strutturistica Chimica, appunti delle lezioni.
G. Rigault, Introduzione alla Cristallografia, Levrotto e Bella, Torino, 1978.
G. Rigault e G. Graziosi, Complementi ed Esercizi di Cristallografia, Levrotto e Bella, Torino, 1972.
C. Ciacovazzo e altri autori, Fundamentals of Crystallography, Oxford University Press, Oxford, 1992.
Infine sono di seguito indicati alcuni siti internet di interesse:
http://lcr.epfl.ch/page-6443.html
- 142 -
http://escher.epfl.ch/escher/
http://www.moldraw.unito.it
https://sites.google.com/site/cristallografia /
English
Teaching material as discussed in the classes is available as a pdf in the Teaching material link.
P. Ugliengo, Strutturistica Chimica, source of classes teaching material.
G. Rigault, Introduzione alla Cristallografia, Levrotto e Bella, Torino, 1978.
G. Rigault e G. Graziosi, Complementi ed Esercizi di Cristallografia, Levrotto e Bella, Torino, 1972.
C. Ciacovazzo e altri autori, Fundamentals of Crystallography, Oxford University Press, Oxford, 1992.
Of particular interest are these link:
http://lcr.epfl.ch/page-6443.html
http://escher.epfl.ch/escher/
http://www.moldraw.unito.it
https://sites.google.com/site/cristallografia /
Pagina web del corso: http://mca.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=f78d
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Stampato il 14/02/2016 05:31 - by CampusNet
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