Ateneo - UPO

Il corso si compone di una parte teorica e di una di laboratorio. Il corso teorico è incentrato sullo studio della chimica dei metalli di transizione: loro proprietà, formazione e reattività di composti di coordinazione ed organometallici, catalisi omogenea. Seguono cenni di chimica nucleare ed introduzione alla chimica bioinorganica. Il corso di laboratorio si articolerà in una parte di descrizione delle tecniche di laboratorio, nell’esecuzione di una serie di esperienze in cui verranno sintetizzati e caratterizzati alcuni composti di coordinazione e metallo-organici, e nella discussione delle esperienze sulla base dei concetti teorici di chimica inorganica.

Saranno messe a disposizione su D.I.R. copie delle slides proiettate durante il corso e materiale utile per approfondimenti personali. Inoltre, sono consigliati i seguenti testi di chimica inorganica:
- G. L. Miessler, D. A. Tarr, Chimica inorganica, Piccin
- P. W. Atkins, T. Overton, J. Rourke, M. Weller, F. Armstrong, Chimica inorganica, Zanichelli
- Huheey, Keiter, Keiter, Chimica Inorganica, Piccin
Per la parte di caratterizzazione spettroscopica è utile consultare:
- R. M. Silverstein, Identificazione spettrometrica di composti organici, Ed. CEA.

CHIMICA INORGANICA: Lo studente deve acquisire solide conoscenze sulle proprietà dei metalli di transizione e delle terre rare, le loro applicazioni industriali e il loro impatto ambientale. Sono altresì impartite nozioni di radiochimica e chimica bioinorganica. Inoltre, lo studente dovrà acquisire l’abilità di applicare le nozioni apprese alla soluzione di semplici esercizi.
Tra le abilità comunicative lo studente deve acquisire e saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Autonomia di giudizio: gli studenti devono acquisire la capacità di analisi critica e di operare scelte comparate.
LABORATORIO: In questo modulo di laboratorio la preparazione degli studenti viene completata con esercitazioni pratiche nel campo della chimica inorganica. Conoscenze: in particolare, saranno trattati la teoria crystal field vs orbitali molecolari, l’effetto chelante, la costante di formazione e i principi base di spettroscopia NMR e le applicazioni a complessi metallici di conducibilità, spettroscopia UV-visibile e NMR, cromatografia e titolazioni.
Lo studente dovrà sviluppare l’abilità di eseguire corrette operazioni unitarie di laboratorio e procedure di sintesi, purificazione e caratterizzazione di complessi metallici e l’abilità di trarre conclusioni sui risultati degli esperimenti in relazione ad alcuni dei concetti appresi nel corso teorico (capacità di giudizio). Inoltre, lo studente svilupperà le proprie abilità comunicative acquisendo ed utilizzando un lessico chimico appropriato agli argomenti del corso, arrivando a scrivere e poi discutere oralmente una relazione sui risultati ottenuti nelle esperienze pratiche e compilando il quaderno di laboratorio. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare il senso critico che permette allo studente di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati.
Verrà stimolata la capacità di utilizzare il materiale fornito per uno studio critico e ragionato e come punto di partenza per un approfondimento autonomo (capacità di apprendimento).

Chimica Generale, , Chimica Fisica I, conoscenza di base delle principali tecniche spettroscopiche e cromatografiche.

Lezioni frontali ed esercizi in aula con discussione collegiale. Lezioni teoriche relative alle esperienze pratiche, esercitazioni in laboratorio finalizzate all’applicazione di concetti base della chimica inorganica e discussione collegiale. Lo studente dovrà compilare un quaderno di laboratorio e lavorerà in gruppo sia nello svolgere le esperienze di laboratorio che nel preparare una relazione scritta sul lavoro svolto. Apposito materiale verrà messo a disposizione dello studente per un apprendimento in autonomia.

L’apprendimento in itinere verrà verificato con esercizi in aula e discussione collegiale. La parte teorica del corso è completata da quella di laboratorio e pertanto molti dei concetti teorici verranno ripresi nelle esercitazioni in laboratorio: il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato attraverso la discussione dei risultati sperimentali al termine delle esperienze di laboratorio e discussioni collegiali.

CHIMICA INORGANICA: Esame scritto della durata di 2 ore consistente in 6 domande aperte di tipo teorico e applicativo (max 4 punti ciascuna). Le domande saranno scelte in modo da coprire tutto il programma (a rotazione riguarderanno: teorie del legame, teoria HSAB, catalisi, teoria crystal field o orbitali molecolari, isomeria, diagrammi di Pourbaix, radiochimica, composti organometallici, chelanti, etc.), affinché lo studente possa dimostrare di conoscere e di aver compreso i concetti fondamentali della chimica inorganica e di saperli applicare. Il livello di difficoltà corrisponde al programma svolto e ai testi di riferimento indicati. La prova scritta si ritiene superata con una conoscenza dei concetti base corrispondente ad una somma dei punteggi non inferiore a 13 punti (13/30). Il massimo punteggio sarà raggiunto dimostrando l’acquisizione di tutte le conoscenze ed abilità/capacità indicate. Questa modalità d’esame permette di verificare le conoscenze teoriche di chimica inorganica, la capacità di applicarle, l’acquisizione di un corretto linguaggio scientifico e l’autonomia di giudizio (attraverso la richiesta di operare scelte ed esprimere giudizi critici). Al punteggio raggiunto con lo scritto verranno aggiunti i punti relativi alla relazione di laboratorio (v. sotto).
LABORATORIO: È obbligatoria la frequenza del laboratorio e lo studente dovrà tenere un quaderno di laboratorio per sviluppare l’abilità di descrivere un’esperienza svolta e raccogliere dati in modo corretto.
Al termine delle attività di laboratorio lo studente dovrà produrre una relazione scritta sulle esperienze svolte, contenente un’analisi critica dei risultati ottenuti nelle esperienze per sviluppare la capacità di trarre conclusioni dalle esperienze effettuate e le abilità comunicative. La relazione dovrà anche includere un approfondimento personale su uno degli argomenti trattati in laboratorio. La consegna dell'elaborato sarà condizione necessaria per l'accesso all'esame scritto del corso e l'elaborato stesso verrà valutato dalla commissione, contestualmente all'esame scritto del corso, fino ad un massimo di 6 punti.
Questa modalità di valutazione permetterà di valutare le conoscenze teoriche acquisite, l’abilità di applicarle a casi reali, la capacità di raccogliere e di analizzare criticamente i risultati ottenuti, le abilità comunicative nell’esporre il lavoro svolto, le capacità di apprendimento. Lo studente che avrà mostrato tutte le abilità e capacità elencate (v. risultati di apprendimento attesi) raggiungerà il punteggio massimo.

CHIMICA INORGANICA: Il corso tratta i seguenti argomenti fondamentali. Teorie del legame: simmetria, teoria dei gruppi, orbitali molecolari. I metalli di transizione: proprietà, stati di ossidazione, diagrammi di Latimer, Frost e Pourbaix. Composti di coordinazione: reazioni acido-base secondo Lewis; principio HSAB di Pearson, complessi acquosi. Costanti di formazione. Effetto chelante e complessi interni. Stechiometria e geometria dei complessi. Teoria CF e teoria LF: complessi a geometria ottaedrica, tetraedrica e planare quadrata; complessi ad alto e basso spin; proprietà magnetiche. Effetto Jahn-Teller; spettri elettronici e serie spettrochimica. Leganti s-donatori, leganti p-donatori e p-accettori. Regola EAN. Reattività dei complessi: effetto della complessazione sui potenziali redox dei cationi metallici. Meccanismi elementari di sostituzione nei complessi. Composti organometallici: composti metallo-carbonilici binari, leganti organici più comuni, metalloceni. Legame metallo-metallo e cluster metallici. Radiochimica: stabilità nucleare, emissioni nucleari, decadimento, bilanciamento delle reazioni nucleari, principali famiglie di radioisotopi naturali, rilevatori di particelle, applicazioni pacifiche della fissione nucleare, arricchimento in 235-U, scorie radioattive.
LABORATORIO: il corso si propone di fornire gli elementi indispensabili per completare le conoscenze di chimica inorganica già illustrate nel corso teorico (crystal field theory vs orbitali molecolari, costanti di formazione, effetto chelante, conducibilità e spettroscopia UV-visibile e NMR applicate a complessi). Esso si articolerà in una parte di descrizione delle esperienze di laboratorio (con la spiegazione dei passaggi chiave delle reazioni da eseguire e l’illustrazione di alcune tecniche che verranno impiegate) ed una parte più propriamente sperimentale. In quest’ultima verrà eseguita una serie di esperienze da tutti gli studenti a rotazione e divisi in piccoli gruppi di due o tre persone. In particolare, verranno sintetizzati e purificati alcuni composti di coordinazione di cobalto e di nichel e composti metallo-organici come i derivati del ferrocene. Per alcuni di essi verrà effettuata la caratterizzazione spettroscopica (UV-visibile o NMR) o conduttimetrica. Inoltre, verrà illustrato come determinare la costante di formazione di un complesso mediante titolazione e come determinare la stechiometria di un complesso con il metodo di Job. Verranno presentate modalità efficaci per redigere il quaderno di laboratorio e una relazione scientifica e come utilizzare il materiale didattico per un futuro approfondimento.

Conoscenza e comprensione: conoscenza delle proprietà dei metalli di transizione e dei composti di coordinazione; conoscenza base di metallurgia, catalisi, radiochimica e chimica bioinorganica; conoscenza della teoria crystal field vs orbitali molecolari, dell’effetto chelante, della costante di formazione, dei principi base di spettroscopia NMR; conoscenza delle applicazioni a complessi metallici di conducibilità, spettroscopia UV-visibile e NMR, cromatografia e titolazioni.
Capacità di applicare conoscenza e Comprensione: abilità di applicare le conoscenze teoriche alla risoluzione di semplici esercizi di chimica inorganica; abilità di raccogliere dati in modo corretto e di tenere un quaderno di laboratorio; abilità di applicare le conoscenze teoriche all’esecuzione e comprensione degli esperimenti di laboratorio e all’interpretazione dei risultati ottenuti.
Autonomia di giudizio: capacità di valutare con senso critico le nozioni apprese; capacità di analizzare con senso critico i risultati ottenuti nelle esperienze pratiche, individuando eventuali errori e proponendo soluzioni.
Abilità comunicative: capacità di esporre argomenti relativi alla chimica inorganica con appropriato linguaggio scientifico per sapersi esprimere in maniera precisa, concisa e chiara; abilità di relazionare sul lavoro svolto (e più in generale su argomenti chimico-scientifici) in maniera precisa, concisa e chiara, sia per iscritto che oralmente; capacità di scrivere in modo efficace il quaderno di laboratorio e una relazione scientifica. Acquisizione di appropriato linguaggio scientifico.
Capacità di apprendimento: capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato, anche per una successiva autonoma acquisizione di conoscenze superiori e per un aggiornamento continuo. In particolare, verrà stimolato l’apprendimento autonomo attraverso la richiesta di un approfondimento di uno degli argomenti trattati.