Obiettivi Formativi

Lo studente acquisirà̀ conoscenze generali di Chimica, della natura della materia, delle sue trasformazioni e delle leggi che la governano. Verranno fornite informazioni su elementi chimici e composti di interesse biologico e molecolare, con particolare attenzione a quelli che sono rilevanti nello studio delle biotecnologie.

Learning Goals

​​​​​​​Students will be taught to understand chemical properties of elements and their importance in a biological and molecular setting. The bare knowledge of the basic algebra, including natural, relative, rational, irrational and real numbers. Moreover, it is mandatory to know the basic quantities, equivalences and quantity calculations, along with the exponential decimal labelling also expressed by the multiple and submultiple quantities

Metodi didattici

Metodi Didattici Gli strumenti didattici sono basati sull'utilizzo di proiezioni dimostrative, esercizi alla lavagna, esercitazioni in laboratorio, ma anche uso di programmi al computer per visualizzazione  3D di molecole, proteine e macromolecole di interesse biologico e analisi statistiche. La frequenza alle lezioni è obbligatoria. Le attestazioni di frequenza verranno rilasciate a seguito del raggiungimento di almeno il 75% di presenza di quanto erogato.​​​​​​​

Teaching Methods

Teaching Tools The teaching tools are mostly based on the slides of the theoretical features, but also many “blackboard exercises” will be performed as well as the report of laboratory experiences and computer aided science. Attendance is mandatory, with the presence of at least 75% attendance to fulfill the course.

Prerequisiti

​​​​​​​Buona conoscenza dell'algebra di base, i numeri naturali, relativi, razionali, irrazionali e reali. Conoscenze di base sulle grandezze fondamentali, equivalenze e calcoli dimensionali, della notazione esponenziale e relativi multipli e sottomultipli delle grandezze.

Prerequisites

Good basic knowledge of scientific contents, algebra, natural, relative, rational and real numbers, exponential notations, order of magnitude, easy transformations and measure units.

Verifiche dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento sarà effettuata secondo calendario didattico con esame finale orale (voto in trentesimi) che accerti la preparazione del candidato. La valutazione della preparazione finale terrà conto dell’impegno dimostrato durante il corso delle lezioni, del grado di preparazione raggiunto, della proprietà di linguaggio in relazione agli argomenti trattati e delle capacità espositive. Verrà valutata insufficiente una preparazione con lacune grossolane in uno o più argomenti trattati; la sufficienza prevede la conoscenza non frammentaria degli argomenti

Assessment

An oral final exam will take into account the commitment shown by the candidate, the degree of knowledge, the use of a proper language relative to the topics, and presentation skills. An insufficient score will be attributed for flows in one or more topics; the achievement of sufficiency will require a global knowledge of topics.

Programma del Corso

La chimica e le sostanze chimiche - Definizione di proprietà e trasformazioni delle sostanze - Misure ed unità di misura - La composizione della materia, proprietà atomiche e la tavola periodica - La struttura dell’atomo e i modelli atomici, cenni di chimica quantistica e Planck, l’equazione di Schröedinger - I postulati di Bohr, gli spettri atomici e i numeri quantici, il principio di esclusione di spin elettronico (Pauli) - Definizione degli atomi polielettronici  - De Broglie (dualismo particella-onda) - Il principio di indeterminazione di Heisenberg – - Rappresentazioni grafiche di orbitali, energie degli orbitali e schermatura elettronica. Termochimica - Principi generali, spontaneità dei processi ed energie coinvolte - Reazioni esoergoniche ed endoergoniche; esotermiche e endotermiche Legame chimico - Legame covalente puro e eteropolare legami covalenti singoli e multipli, sigma e pigreco - Legame covalente dativo - Legame ionico - Legame metallico - Strutture di Lewis di molecole poliatomiche - Numero sterico e configurazioni geometriche - Risonanza - Ottetti espansi e ottetti incompleti - Valenza e numeri di ossidazione - Polarità di legami - Teoria del legame di valenza (VBT) - Ibridizzazione - Proprietà magnetiche - Diamagnetismo, paramagnetismo, ferromagnetismo - Definizione di orbitali molecolari (MOT) - Interazioni intermolecolari - Interazioni deboli - Forze di Van der Waals - Interazioni ione-dipolo e processi di solvatazione - legami intermolecolari - I gas e i liquidi - Leggi universali dei gas- legge di Avogadro - distribuzione statistica delle velocità molecolari - Proprietà dei liquidi - Le proprietà dei liquidi - Solubilità - Concentrazione delle soluzioni: concetto e calcolo di molarità e normalità - Proprietà colligative - Pressione osmotica e fenomeni biologici correlati - coefficiente di Van’t Hoff - Osmosi inversa - Proprietà elettriche delle soluzioni - Sistemi dispersi: stato colloidale. Reazioni ed equilibrio chimico - Equilibrio e legge di Gouldberg Waage - Principio di Le Chatelier - Relazioni Termodinamiche equilibri in soluzione - Autoionizzazione dell’acqua - Acidi e basi deboli, pH e pOH - Misura del pH  - Acidi poliprotici - Curve di speciazione (grado di protonazione) al varare del pH - Sali e sali acidi - Idrolisi e Sali di Idrolisi - Soluzioni tampone - Definizione di ossido riduzioni - Numero di ossidazione - Solvatazione e sfera di solvatazione

Course Syllabus

Chemistry and chemicals - Definition of properties and transformations of substances - Measurements and universal measurement units - The structure of matter, atomic properties and periodic table - Atomic structure and atomic models, elements of quantum chemistry and Planck law and Schröedinger equation - Bohr's postulates, atomic spectra and quantum numbers, the exclusion principle of electronic spin (Pauli) - Definition of polyelectronic atoms - De Broglie (particle-wave dualism) - Heisenberg's uncertainty principle - Graphic representations of orbitals, orbitals energies and electronic shielding. Thermodynamics - General principles, spontaneity of the processes and energies involved - Exoergonic and endergonic reactions Chemical bond and Intermolecular interactions Pure and heteropolar covalent bond single and multiple covalent bonds, sigma and pigreco - Dative covalent bond - Ionic bond - Metallic bond - Lewis structures of polyatomic molecules - Steric number and geometric configurations - Resonance - Expanded octets and incomplete octets - Valence number and oxidation numbers - Bond polarity - Valence bond theory (VBT) - Hybridization - Magnetic properties - Diamagnetism, paramagnetism, ferromagnetism - Definition of molecular orbitals (MOT) Intermolecular interactions - Weak interactions - Van der Waals forces - Ion-dipole interactions and solvation processes - Intermolecular bonds - Gases and Liquids - Universal gas laws - Avogadro's law - Statistical distribution of molecular speeds Liquid properties - The properties of liquids - Solubility - Concentration of solutions: concept and calculation of molarity and normality - Colligative properties - Osmotic pressure and related biological phenomena - Van't Hoff coefficient - Reverse osmosis - Electrical properties of solutions - Dispersed systems: colloidal state . Reactions and chemical equilibrium - Equilibrium and Gouldberg Waage's law - Le Chatelier's principle - Thermodynamic relations equilibrium in solution - Water autoionization equilibrium - Weak acids and bases, pH and pOH - pH measurement - Polyprotic acids - Distribution curves of species with different degrees protonation (speciation) - Salts and acid salts - Hydrolysis - Buffer solutions - Definition of redox reactions - Oxidation number - Solvation and solvation sphere