Obiettivi Formativi

Conoscere le teorie per la descrizione del legame chimico. Conoscere la simmetria e le sue applicazioni basilari in ambito chimico. Conoscere le caratteristiche e le proprietà dei principali elementi e dei loro composti inorganici incluse le relazioni fra i gruppi e gli andamenti nella tavola periodica. Conoscere la struttura, il legame, la reattività e le proprietà dei composti di coordinazione. Conoscenza dell’impiego delle principali tecniche di sintesi e caratterizzazione di composti inorganici. Comprensione del ruolo dei solventi e delle moderne teorie per la descrizione delle interazioni tra ioni metallici e i leganti. Acquisire la conoscenza delle proprietà fondamentali di complessi di ioni metallici attraverso semplici esperienze di laboratorio e la loro discussione critica.

Learning Goals

To acquire knowledge on the modern description of chemical bonds. To know symmetry concepts and their basic application to chemical problems. To know properties of the principal elements and their inorganic compounds, including the trends in the periodic table. To acquire knowledge on structure, bond, reactivity and properties of coordination compounds. To acquire knowledge on the main techniques for synthesis and characterization of inorganic compounds. To understand the role of solvents and to manage the modern theories describing the interaction between metal ions and ligands. To learn the fundamental properties of metal ions complexes through simple experiments in the laboratory and their critical evaluation.

Metodi didattici

Lezioni frontali alla lavagna e per mezzo di presentazioni PowerPoint, esercitazioni in aula svolte dal docente ed esperienze in laboratorio. Accesso a laboratorio didattico ed impiego di piccola strumentazione ed apparecchiature scientifiche. L'accertamento della frequenza al modulo di laboratorio (obbligatoria come da regolamento) sarà effettuato dal docente ad ogni inizio di lezione.

Teaching Methods

The lessons of this class will be given through blackboard and PowerPoint presentations, classroom exercises carried out by the teacher as well as through the execution of experimental activities in the laboratory. Access to educational laboratory and use of small instrumentation and scientific equipments. Attendance of the laboratory module (which, as stated in the course guidelines, is compulsory) will be verified by the lecturer at the beginning of each laboratory session.

Prerequisiti

Conoscenze di base nel campo della Chimica Generale. La frequenza contemporanea dei due moduli o precedente del corso di Chimica Inorganica

Prerequisites

Basic knowledge on “General Chemistry”. In addition to the concurrent or previous participation in the lessons of the “Inorganic Chemistry Laboratory” course

Verifiche dell'apprendimento

Relazioni scritte sulle esperienze di laboratorio da consegnare al docente prima degli esami. Esami orali finali congiunti di Chimica Inorganica e Laboratorio di Chimica Inorganica, con voto espresso in trentesimi, per acquisire i CFU previsti.

Assessment

Written report on the laboratory experiences, delivered to the lecturer before the exam. The final oral examinations will be taken by discussing arguments focused on the topics of both teaching units, inorganic chemistry and the lab course. The final marks will be reported in x/30, in order to acquire the corresponding educational CFUs.

Programma del Corso

------------------------------------------------------------ Modulo: 978/1 - CHIMICA INORGANICA ------------------------------------------------------------ Applicazione dei potenziali redox alla chimica inorganica. Simmetria ed applicazioni di base alla chimica (spettri vibrazionali, chiralità, polarità ed orbitali molecolari). Chimica sistematica degli elementi del blocco sp. Chimica di coordinazione. Cenni su composti organometallici (metallocarbonili).​​​​​​​ Programma esteso: a) Potenziali redox ed applicazioni della termodinamica alla chimica inorganica: Stabilità in acqua. Stabilità degli stati di ossidazione. Diagrammi di Latimer e Frost. Diagrammi di Ellingham. b) Simmetria: Tabella dei caratteri. Applicazione a chiralità, polarità e vibrazioni molecolari. Applicazioni alla costruzione di orbitali molecolari in  molecole multi-atomiche. c) Chimica di coordinazione: Numeri di coordinazione. Geometrie molecolari. Leganti. Isomeria. Teorie del legame (campo cristallino, campo dei leganti, MO). Magnetismo. Spettri elettronici. Reattività. d) Chimica sistematica dei gruppi del blocco sp: Idrogeno, Gruppi 1-2, Gruppi 13-18 (proprietà chimico-fisiche, presenza in natura, preparazione, reattività e composti comuni) e) Lantanidi ed attinidi: Proprietà chimico-fisiche, presenza in natura, preparazione, reattività e composti comuni. f) Cenni su composti metallo carbonilici ed organometallici: Tipologia del legame. Regola dei 18 elettroni. Strutture di metallo carbonili semplici e multinucleari. Cluster metallo carbonilici. ------------------------------------------------------------ Modulo: 978/2 - LABORATORIO DI CHIMICA INORGANICA ------------------------------------------------------------ Tecniche di base per la sintesi di composti inorganici. Metodi spettroscopici per la caratterizzazione di composti inorganici (spettroscopia vibrazionale ed elettronica). Programma esteso: a)  Solventi, soluzioni, acidi e basi. Teoria Acido-Base Hard-Soft (HSAB). Effetto del solvente. Parametri di solvatazione e le correlazioni termodinamiche. b)   Principali metodologie di caratterizzazione dei complessi di coordinazione: applicazione della spettroscopia IR e spettroscopia raman nella risoluzione di casi di isomeria geometrica e di legame. c)   Analisi degli spettri elettronici di complessi di coordinazione: Parametri di Racah e applicazione dei Diagrammi di Orgel e di Tanabe-Sugano. Esperienze di laboratorio: Sintesi del complesso esamminocobalto(III) cloruro. Ossidazione del tartrato con perossido di idrogeno catalizzata da sali di Cobalto(II). Analisi degli spettri elettronici di alcuni complessi di coordinazione. Sintesi di un derivato metallico della tetrafenilporfirina (TPP) e analisi degli spettri elettronici. Proprietà redox del rame. Blu di Prussia e isomeria di legame.

Course Syllabus

------------------------------------------------------------ Modulo: 978/1 - CHIMICA INORGANICA ------------------------------------------------------------ Redox potentials applied to inorganic chemistry. Symmetry and its basics applications to chemistry (vibrational spectroscopy, chirality, polarity, molecular orbitals). Systematic Chemistry of sp-block elements. Coordination chemistry. Basic survey on organometallic chemistry (Metal carbonyl compounds). Extended Program: a) Redox potentials and thermodynamics in inorganic chemistry: Stability in aqueous solutions. Stability of oxidation states. Latimer’s and Frost’s diagrams. Ellingham’s diagram. b) Simmetry: elements and symmetry operations. Classification in  symmetry groups. Character table. Applications to molecular chirality, polarity, vibrations and molecular orbitals of polyatomic molecules. c) Coordination chemistry: Coordination numbers. Molecular geometries. Ligands. Isomerism. Bonding theories (Cristal-Field, Ligand-Field and M.O.). Magnetism. Electronic spectra. Reactivity. d) Systematic Chemistry of sp-block elements: Hydrogen,Groups 1-2, Groups 13-18 (physico-chemical properties, occurrence and extraction, applications, reactivity of the elements and their usual compounds). e) f-block metals, lanthanoids and actinoids: physico-chemical properties, occurrence and extraction, applications, reactivity of the elements and their usual compounds. f) Metal carbonyl compounds: bonding theory. 18e rule. Structures of mono and polymetallic carbonyl complexes. Metal carbonyl clusters. ------------------------------------------------------------ Modulo: 978/2 - LABORATORIO DI CHIMICA INORGANICA ------------------------------------------------------------ Basic techniques for the synthesis of inorganic compounds. Spectroscopic methods for the characterization of inorganic compounds (vibrational and electronic spectroscopy). Extended program: a)   Solvents, solutions, acids and bases. Hard-Soft Acid-Base Theory (HSAB). Solvent effect. Solvation parameters and the thermodynamic correlations. b) Basic techniques used in the characterization of coordination compounds: application of infrared and raman spectroscopy in solving problems concerning both geometric and linkage isomerism. c) Analysis of electronic spectra of coordination compounds: Racah parameters and application of both Orgel and Tanabe-Sugano diagrams (TS). Laboratory experiences: Synthesis of Hexaamminecobalt(III) chloride. Oxidation of potassium sodium tartrate by hydrogen peroxide catalyzed by cobalt(II) salts. Analysis of the electronic spectra of some coordination compounds. Synthesis of the metal derivative of the Tetraphenylporphyrin (TPP) and electronic spectra analysis. Redox properties of copper ions. Prussian blue and linkage isomerism.