Ateneo - UPO

Il Modulo del Corso si prefigge di offrire agli Studenti di Laurea Triennale in Scienze Biologiche una rassegna esaustiva di metodiche chimiche strumentali di caratterizzazione molecolare, con attenzione rivolta principalmente ad ambiti applicativi nel contesto organico-biologico.

D.A. Skoog, F.J. Holler, S.R. Crouch, Chimica Analitica Strumentale, EdiSES.

Gli Studenti sono formati verso l'acquisizione di conoscenze critiche circa le potenzialità analitiche di una tecnica, le conoscenze fisiche di base della metodica e le principali caratteristiche applicative operative.

Conoscenze acquisite dai Corsi di Chimica Generale ed Inorganica e di Fisica Sperimentale, erogati per gli Studenti di Scienze Biologiche.

Lezioni frontali in Aula, Dispense del Corso fornite dal Docente integrate dagli Appunti di Lezione.

Avvisi e notifiche disponibili sulla piattaforma DIR UPO.

Esame scritto (2 h), 3 domande aperte sugli argomenti del Corso, di cui una a libera scelta da parte dello Studente.

Introduzione al Corso. Scopo tecnico-applicativo delle metodiche di analisi. Integrazione con la Ricerca Microbiologica. Materiale didattico. Modalità d'Esame. Energia e calore nell'Universo. Trasferimento dell'energia. Convezione, conduzione, irraggiamento. Emissione ed assorbimento. Le onde elettromagnetiche. Caratteristiche periodiche. Il trasporto dell'energia mediante irraggiamento. Legge di Planck. Nuclei atomici. Condizioni di stabilità. Legge di Einstein. Applicazione della legge alle onde elettromagnetiche. Legge ondulatoria di De Broglie. Dualismi onda-energia, energia-massa, massa-onda. Applicazioni alle onde elettromagnetiche. Lo spettro elettromagnetico. Raggi Gamma, X, UV-VIS-NIR, IR, microonde, onde radio. Caratteristiche e contesti applicativi nelle tecniche spettroscopiche. Spettrofotometria UV-VIS-NIR. Richiami alla teoria dell'orbitale molecolare LCAO. Cenni alle regole di transizione elettronica. Assorbimenti caratteristici dei principali gruppi organico-biologici. Schema costruttivo di uno spettrofotometro UV-VIS-NIR. Strumenti a raggio singolo e doppio. Metodiche di misura. Sorgenti. Fenditure. Monocromatori. Il reticolo a gradini. Celle di misura. Rivelatori. Spettri, analisi qualitativa e quantitativa. L'Assorbanza. Legge di Lambert-Beer. Trasmittanza e assorbanza. Esempi. Moti vibrazionali molecolari. Derivazione dei modi vibrazionali per una data molecola. Quantizzazione dei livelli vibrazionali. Oscillatori caratteristici di gruppi organico-biologici. Spettroscopia IR. Interazione onda-molecola. Variazioni dei momenti di dipolo. Vibrazioni IR-attive. Metodiche analitiche. Pastigliatura dei campioni. Valore analitico qualitativo della tecnica IR. Spettroscopia FT-IR. Significato e vantaggi della metodica FT. L'interferometro di Michelson e Morley. Fenomeni ottici non lineari. Effetto Raman. Spettrofotometria Raman. Interazioni fotone-molecola, vibrazioni Raman-attive. Vantaggi e svantaggi della tecnica Raman. Spettrofotometro Raman. Sorgenti LASER. Spettrometria di massa. Tipologia di strumentazioni. Sorgenti di ionizzazione hard (EI, FAB) e mild (ESI, MALDI). Analizzatori di massa a settore magnetico e a trappola ionica. Il Quadrupolo di massa. Analizzatore TOF (MALDI-TOF). Esempi analitici biologici. Cenni di spettroscopia NMR. Lo spin. Il momento giromagnetico quantizzato. Spettroscopia NMR. Il Chemical Shift. Nuclei geminali e vicinali. La popolazione di spin nucleare. Molteplicità statistica dei segnali NMR. Applicazioni spettrali semplici di 1H-NMR. Cenni alle tecniche SS-NMR ed EPR. Elementi di strutturistica molecolare. Solidi cristallini. Diffrattometria di raggi-X. Legge di Bragg. Diffrattometria su cristalli singoli SC-XRD e su polveri cristalline XRPD. Colloidi e sistemi dispersi. La metodica DLS-Z Potential. CCD fotodetector. Fotocorrelazione di immagini di luce scatterata e correlazione dimensionale (DLS, PCS). Campioni mono- e poli-dispersi. Esempi. La tecnica NIBS. Il Potenziale Z. Definizione, condizioni di stabilità di un colloide. Determinazione del Potenziale Z. L'equazione di Henry. Celle elettroforetiche. Velocimetria LASER Doppler. Esempi. Analisi TGA. Principi del metodo, termogrammi. Utilità analitica, esempi dal contesto biologico. Elementi di microscopia elettronica. Lunghezza d'onda di elettroni liberi accelerati. Elettroni retrodiffusi (primari, secondari) e trasmessi in microscopia (SEM, TEM). La fluorescenza atomica di raggi X. Analisi ifenate SEM-EDX e TEM-EDX. Esempi. Analisi elementare ICP. Principi del metodo. Lo stato di plasma. Le analisi nel plasma induttivamente accoppiato. Strumentazioni ICP-OES e ICP-MS. Esempi. Mineralizzazione e digestione dei campioni. Le tecniche cromatografiche. Il coefficiente di ripartizione. Fasi mobili e stazionarie. Il tempo di ritenzione. Analisi dirette IC ed LC, inverse HPLC, GC. Analisi ad esclusione dimensionale GPC. Ifenazione della cromatografia. La tecnica GC-MS.

Ci si prefigge di produrre nello Studente una conoscenza critica efficace nel riconoscimento delle potenzialità analitiche di una tecnica, nonché nella conoscenza basilare dei fondamenti della tecnica medesima e negli aspetti pratico-applicativi.