Obiettivi Formativi

Approfondire conoscenze su: Strutturistica chimica, geometrie molecolari, correlazione tra struttura dei solidi e proprietà, analisi strutturali e tecniche spettroscopiche, elementi di chimica computazionale.

Learning Goals

To deepen knowledge of: structural chemistry, molecular geometry, structure and properties correlation in the solids, structure investigations and spectroscopy methods, elements of computational chemistry.

Prerequisiti

Conoscenza di Chimica Generale: teoria atomica e tabella periodica, legami chimici, atomi e molecole, elementi e composti, nomenclatura chimica, soluzioni, reazioni chimiche, stechiometria, analisi matematica, calcolo differenziale.

Prerequisites

General knowledge of chemistry: atomic theory and periodic table, chemical bonds, atoms and molecules, elements and compounds, chemical nomenclature, solutions, chemical reactions, stoichiometry, math calculus, differential calculus.

Programma del Corso

Proprietà periodiche degli elementi, legame chimico. Classi di composti Organici, Inorganici e metallorganici. Teoria degli orbitali: atomici, molecolari e reticolari, metodo LCAO-MO. Geometria molecolare: generalità, stereochimica, metodo VSEPR. Simmetria molecolare: elementi di simmetria, simmetria puntuale, teoria dei gruppi, tavola dei caratteri. Stati di aggregazione. Solidi: tipologia, classificazione, allotropia ed isomorfismo. Cristallografia: impaccamento compatto, reticoli cristallini, simmetria, gruppi spaziali, difetti cristallini, amorfi. Superfici: crescita dei cristalli, composizione e struttura delle superfici, adsorbimento e desorbimento fisico e chimico, attività catalitica delle superfici. Proprietà e struttura dei materiali. Conducibilità: generalità, conducibilità ionica, superconduttori ionici, superconduttori organici e inorganici, ossidi misti di rame, applicazioni. Magnetismo: classificazione del magnetismo, magnetismo molecolare, magnetismo cooperativo, scambio magnetico, magneti hard e soft, applicazioni. Ottica: generalità, luminescenza e fotoluminescenza in solidi inorganici, esempi di ottica non lineare, applicazioni. Esempi di materiali avanzati. Spettroscopia atomica e molecolare. Struttura e livelli energetici dell'atomo di idrogeno. Spettri dell'elio e dei metalli alcalini. Simboli di termini e termini spettroscopici. Struttura degli atomi polielettronici. Orbitali del campo autocoerente. Esperimento di Stern-Gerlach. Interazione spin-orbita. L'effetto dei campi magnetici: Zeeman e Zeeman anomalo. Regole di selezione. Righe e bande, larghezza delle bande, effetto Doppler. Trasformata di Fourier in spettroscopia. Spettroscopia rotazionale: rotatori sferici, simmetrici, lineari. Spettroscopia vibrazionale: anarmonicità, spettri di molecole poliatomiche, simmetria e spettri vibrazionali, spettroscopia Raman vibrorotazionale. Transizioni elettroniche: principio e fattori di Franck-Condon, processi dissipativi di energia radiativi e non radiativi, aspetti cinetici e termodinamici dei processi fotochimici, processi fotoindotti di trasferimento energetico ed elettronico, chemiluminescenza. Tecniche di risonanza: rilassamento nucleare, rilassamento spin-spin, tempi di rilassamento, spostamento chimico, aspetti pratici della spettroscopia NMR, ESR, spettroscopia Mössbauer. Tecniche diffrattometriche: sintesi di Fourier e determinazione strutturale, metodi delle polveri e del cristallo singolo, diffrazione di elettroni e neutroni.

Course Syllabus

Periodic properties of elements, chemical bonding. Classes of compounds Organic, Inorganic and organometallic. Orbital theory: atomic, molecular and lattice, LCAO-MO method. Molecular geometry: general, stereochemistry, VSEPR method. Molecular symmetry: the elements of symmetry, symmetry on time, group theory, character table. States of aggregation. Solids: type, classification, and allotropic isomorphism. Crystallography: compact packing, lattices, symmetry, space groups, crystal defects, amorphous. Surface: crystal growth, composition and surface structure, physical and chemical adsorption and desorption, catalytic activity of surfaces. Properties and structure of materials. Conductivity: general, ionic conductivity, ionic superconductors, organic and inorganic superconductors; mixed oxides of copper, applications. Magnetism: classification of magnetism, molecular magnetism, cooperative magnetism, magnetic exchange, hard and soft magnets, applications. Optics: general, luminescence and photoluminescence in inorganic solid, examples of nonlinear optics, applications. Examples of advanced materials. Atomic and molecular spectroscopy: structure and energy levels of the hydrogen atom. Spectra of helium and alkali metals. Symbols of terms and spectroscopic terms. Structure of poly-electron atoms. Orbitals of auto-coherent field. Stern-Gerlach experiment. Spin-orbit interaction. The effect of magnetic fields: Zeeman and Zeeman abnormal. Selection rules. Peaks and bands, band width, the Doppler effect. Fourier transform spectroscopy. Rotational spectroscopy: spherical, symmetrical, linear rotators. Vibrational spectroscopy: anharmonicity, the spectra of polyatomic molecules, symmetry and vibrational spectra; roto-vibrational Raman spectroscopy. Electronic transitions: the beginning and the Franck-Condon factors, radiative and non radiative energy dissipative processes, kinetic and thermodynamic aspects of photochemical processes, photoinduced processes of energetic and electronic transfer; chemiluminescence. Resonance techniques: nuclear relaxation, spin-spin relaxation times, chemical shift, the practical aspects of NMR spectroscopy, ESR, Mössbauer spectroscopy. Diffractometric techniques: Fourier synthesis and structural determination, dust and single crystal methods, diffraction of electrons and neutrons.