Ateneo - UPO

Il corso si propone di fornire informazioni sulle interazioni tra energia e materia dal livello microscopico a quello macroscopico proponendo i concetti fondamentali della spettroscopia molecolare (vibrazionale ed elettronica), della termodinamica, dell’elettrochimica e della cinetica chimica.
Verranno presi in considerazione i principi della spettroscopia molecolare, della termodinamica classica con particolare attenzione alla termochimica, dell’elettrochimica negli scambi cellulari e della cinetica chimica.

Libro di testo: “Chimica Fisica” di P. Atkins e J. De Paula (Zanichelli editore). Appunti delle lezioni forniti dal docente.

Conoscenze e capacità di comprensione: acquisire solide conoscenze degli aspetti fondamentali delle proprietà chimico-fisiche alla base dei metodi di studio di sistemi di interesse biotecnologico, biologico e farmaceutico.
Conoscenze e capacità di comprensione applicate: acquisire la capacità di saper valutare, alla luce delle nozioni apprese durante il corso, quali siano i metodi chimico-fisici più idonei allo studio di determinati sistemi.
Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare un lessico appropriato in relazione agli argomenti ed alle tecniche trattati nel corso.
Autonomia di giudizio: capacità di analizzare con senso critico gli elementi legati alla chimica-fisica in problemi complessi e realistici.

Nozioni acquisite con lo studio degli argomenti di Chimica Generale ed Inorganica, Matematica e Fisica.

Lezioni frontali in aula con proiezione di slide, filmati ed esercizi svolti. Il materiale didattico (file pdf) utilizzato durante le lezioni sarà disponibile sulla piattaforma DIR.

Esame orale

Introduzione alla chimica-fisica e sue applicazioni ai sistemi biologici e biotecnologici. Transizione dal mondo macroscopico al mondo micro e nanoscopico per la comprensione dei fenomeni chimici e biologici.
Interazione energia-materia con attenzione ai meccanismi che riguardano l’assorbimento e l’emissione di radiazione elettromagnetica. Proprietà dello spettro elettromagnetico e il suo utilizzo come sorgente per le tecniche di spettroscopia molecolare. Verranno prese in considerazione le spettroscopie ottiche quali le spettroscopie vibrazionali (FTIR e Raman) e le spettroscopie elettroniche (UV-Vis e luminescenza) esaminando i principi teorici che regolano le transizioni tra livelli rotazionali, vibrazionali ed elettronici e le applicazioni per il riconoscimento di molecole e per lo studio della struttura di biomolecole e di sistemi complessi. Le spettroscopie elettroniche prese in considerazioni saranno la spettroscopia di assorbimento UV-Vis e di luminescenza (fluorescenza e fosforescenza) e i processi di decadimento dagli stati elettronici eccitati con emissione di radiazione elettromagnetica o con scambi di energia come il meccanismo FRET o meccanismi di fotodinamica.
Termodinamica biochimica nello studio delle conversioni di energia. I tre principi della termodinamica e lo zeresimo principio. Spontaneità e reversibilità delle reazioni chimiche e reazioni all’equilibrio.
Termodinamica ed elettrochimica del traporto di ioni e di elettroni: trasporto di ioni attraverso le membrane biologiche, le reazioni di ossidoriduzione e applicazioni del potenziale standard.
Cinetica Chimica: relazione tra cinetica e termodinamica. Definizione di velocità ed ordine di reazione. Leggi cinetiche e integrazione. Determinazione dell’ordine di reazione e della costante cinetica. Stadio determinante la velocità di reazione e approssimazione dello stato stazionario. Velocità di reazione e temperatura: legge di Arrhenius. Relazione tra costante di equilibrio e costante cinetica. Meccanismi delle reazioni chimiche. Cinetica enzimatica.

Al termine del corso lo studente avrà acquisito la conoscenza dei principali metodi chimico-fisici applicabili allo studio di sistemi di interessi biotecnologico e farmaceutico e saprà valutarne le potenzialità e l’applicabilità.