Laurea Magistrale in Scienze Chimiche

Insegnamenti matricole

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Insegnamento
CHIMICA ORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO
Codice
MF0694
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica Verde
Responsabile didattico
TEI LORENZO
Docenti
Tei Lorenzo, Stefania Rachele
CFU
12.0
Ore di lezione
96.0
Ore di studio individuale
0.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/06 - CHIMICA ORGANICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa integrata
Fruizione insegnamento
OBB
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Modulo Chimica Organica Superiore Il corso tratta le reazioni di sintesi stereoselettiva, l’utilizzo della riserva chirale o di ausiliari chirali oltre che di catalizzatori chirali (organici o complessi metallici) per la sintesi asimmetrica. Varranno approfondite le reazioni pericicliche e di cicloaddizione comprese le reazioni click; la sintesi di eterocicli aromatici e saturi, la loro reattività e stereochimica; le reazioni radicaliche e di riarrangiamento. Infine si tratteranno metodi si sintesi non convenzionali come l’utilizzo della sonochimica, meccanochimica, microonde e chimica a flusso. Modulo Laboratorio Il corso di laboratorio ha lo scopo di fornire allo studente un quadro avanzato della chimica organica sintetica nonché abilità adeguate ad affrontare problemi più complessi.
Module Advanced Organic Chemistry The course covers stereoselective syntheses, the use of chiral pool, chiral auxiliaries other than chiral catalysts (organic or metal complexes) for asymmetric synthesis. Then, various types of pericyclic and cycloaddition reactions, including click reactions will be examined. Aromatic and saturated heterocyclic chemistry, radicalic and rearrangement reactions will be also considered. Finally, non-conventional synthetic approaches such as sonochemistry, mechanochemistry, microwave and flow chemistry will be analyzed. Module Laboratory The laboratory course aims to provide the student with an advanced picture of synthetic organic chemistry as well as adequate skills to tackle more complex problems.
Testi di riferimento/Textbooks
Modulo Chimica Organica Superiore J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, Chimica Organica; PICCIN (ISBN 978-88-299-3233-7). F. A. Carey, R. J. Sundberg, Advanced Organic Chemistry, Part B: Reaction and Synthesis, Springer (ISBN 978-0-387-71481-3). Slides e altro materiale fornito dal docente. Modulo laboratorio Carey, Sundberg, "Advanced Organic Chemistry: Reactions and Synthesis” Springer. J. Leonard, B. Lygo, G. Procter «Advanced Practical Organic Chemistry», 3rd ed. (2013), Taylor & Francis-CRC.
Module Advanced Organic Chemistry J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, Organic Chemistry , 2nd Edition, Oxford University Press 2012 (ISBN 978-0-19-927029-3). F. A. Carey, R. J. Sundberg, Advanced Organic Chemistry, Part B: Reaction and Synthesis, Springer (ISBN 978-0-387-71481-3). Slides and other material given by the teacher. Module laboratory Carey, Sundberg, "Advanced Organic Chemistry: Reactions and Synthesis” Springer. J. Leonard, B. Lygo, G. Procter «Advanced Practical Organic Chemistry», 3rd ed. (2013), Taylor & Francis-CRC.
Obiettivi formativi/Mission
Modulo Chimica Organica Superiore Il corso si propone di fornire allo studente approfondite conoscenze di chimica organica esaminando importanti classi di reazioni, composti organici e strategie sintetiche non trattate nei precedenti insegnamenti di chimica organica. Gli studenti acquisiranno i principi delle moderne strategie sintetiche: reazioni pericicliche, sintesi asimmetrica e chimica degli eterocicli utilizzando anche metodi di sintesi non convenzionali e più “green”. Modulo laboratorio Il corso si propone di fornire allo studente conoscenze associate alla sintesi asimmetrica, alla progettazione e valutazione di sintesi di molecole organiche complesse. Gli studenti metteranno in pratica alcune delle moderne reazioni organiche: reazioni pericicliche, sintesi asimmetrica e chimica degli eterocicli utilizzando anche metodi di sintesi non convenzionali e più “green”.
Module Advanced Organic Chemistry The course is designed to increase the organic chemistry knowledge by studying important class of organic reactions and synthetic strategies not explained on other organic chemistry courses. The students will obtain the principles of modern synthetic strategies: pericyclic reactions, asymmetric synthesis, heterocyclic chemistry using also non-conventional and greener approaches. Module Laboratory The course aims to provide the student with knowledge associated with asymmetric synthesis, with the design and synthesis evaluation of complex organic molecules. The students will put into practice some of the modern organic reactions: pericyclic reactions, asymmetric synthesis and heterocyclic chemistry also using unconventional and "greener" synthesis methods.
Prerequisiti/Required background knowledge
Modulo di Chimica Organica Superiore Sono prerequisiti del corso le nozioni di acquisite nei corsi di Chimica Organica della Laurea Triennale. Modulo Laboratorio Fondamenti di chimica organica, stereochimica e struttura e reattività dei composti organici e organometallici. Tecniche sperimentali di base del laboratorio di chimica organica. Caratterizzazione dei composti organici mediante 1H NMR e 13C NMR. Fondamenti di cromatografia. Capacità di effettuare ricerche in banche dati chimiche (es. SciFinder) per proprietà, metodi di preparazione e di caratterizzazione di composti chimici organici. Esperienza nella stesura di una relazione scientifica.
Module Advanced Organic Chemistry Contents of the Organic Chemistry courses of the Batchelor Degree. Module laboratory • Fundamentals of organic chemistry, stereochemistry and structure and reactivity of organic and organometallic compounds. • Basic experimental techniques of the organic chemistry laboratory. • Characterization of organic compounds by 1H NMR and 13C NMR. • Fundamentals of chromatography. • Ability to search chemical databases (eg SciFinder) for properties, methods of preparation and characterization of organic compounds. • Experience in writing a scientific report.
Metodi didattici/Teaching methods
Modulo Chimica Organica Superiore Lezioni frontali ed esercitazioni in aula. Nel corso delle lezioni verranno forniti gli estremi di letteratura di riferimento per i vari argomenti al fine di permettere approfondimenti ed incoraggiare a prendere visione della letteratura primaria. I concetti oggetto del corso verranno discussi collegialmente in aula e applicati direttamente durante esercitazioni in aula. Modulo laboratorio Il corso prevede un certo numero di sintesi a più stadi di molecole organiche polifunzionalizzate, la loro purificazione e caratterizzazione mediante spettroscopia 1H e 13C NMR e spettrometria di massa, generalmente condotte a gruppi di due. Il docente fornisce un manuale di laboratorio che riporta la traccia del lavoro sperimentale da eseguire per quella determinata reazione.
Module Advanced Organic Chemistry The course is based on classroom lectures and exercises. During the lessons, the literature references for various topics will be given to enable further investigation and encourage the student to read the primary literature. The concepts of the course will be discussed in the classroom and applied directly during exercises in the classroom. Module laboratory The course includes a certain number of multistep synthesis (generally conducted in groups of two students) of polyfunctionalized organic molecules, their purification and characterization with 1H and 13C NMR spectroscopy and mass spectrometry. The teacher will provide a laboratory manual which shows the outline of the experimental work to be performed for that specific reaction.
Altre informazioni/Further information
Modulo Chimica Organica Superiore Il docente è a disposizione dello studente per eventuali chiarimenti o spiegazioni degli argomenti trattati durante il corso. L’apprendimento in itinere verrà valutato tramite esercitazioni in aula e discussioni collegiali. Modulo laboratorio Il controllo dell’apprendimento viene verificato all’inizio di ogni seduta di laboratorio: uno studente a turno viene chiamato alla lavagna e gli viene chiesto di esporre in dettaglio la reazione del giorno precedente, evidenziando i perché di ogni passaggio, il meccanismo, ed i risultati ottenuti, se aderenti o diversi da quelli attesi. La discussione è collettiva: gli altri studenti sono tenuti ad intervenire nella spiegazione e soprattutto nell’analisi del risultato finale.
Module Advance Organic Chemistry The teacher is available to the student for any clarification or explanation of the topics covered during the course. Ongoing learning will be assessed through classroom exercises and collegial discussions. Module laboratory The learning is checked at the beginning of each laboratory session: a student is called to the blackboard and asked to explain in detail the reaction of the previous day, highlighting the key steps, the mechanism and the results obtained. The discussion is collective: the other students are required to participate to the discussion.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Modulo Chimica Organica Superiore L’esame consiste in due parti: prima una presentazione di una ricerca su un argomento specifico scelto dallo studente in cui si evidenzi anche la parte di sintesi sperimentale, seguito da una discussione orale di 2-3 domande che vertono sull’intero programma del corso. La valutazione verrà effettuata in base all’efficacia della presentazione e dell’esposizione e successivamente verificando il grado di raggiungimento degli obiettivi formativi indicati in precedenza. La sufficienza viene raggiunta dimostrando di avere compreso e di essere in grado di utilizzare anche attraverso gli esercizi i concetti fondamentali degli argomenti trattati durante il corso. Imprescindibile al superamento dell’esame è la capacità di scrivere correttamente formule e meccanismi di reazione alla lavagna. Modulo laboratorio Alla fine del corso, gli studenti dovranno portare il quaderno di laboratorio, debitamente compilato, esperienza per esperienza. La relazione finale di ciascun gruppo di lavoro è inviata al docente per la valutazione almeno due settimane prima dell’esame orale del primo membro del gruppo interessato a sostenere la prova. La valutazione consisterà in almeno tre domande aperte sulle reazioni effettuate in laboratorio, in modo da valutare le capacità comunicative, le conoscenze teorico-pratiche e l’autonomia di giudizio nel motivare le scelte operate. Il voto finale verrà formulato in modo collegiale a partire dalla media pesata dei voti del corso teorico e di laboratorio, tenuto conto della capacità di dimostrare da parte dello studente di aver assimilato i concetti dei due moduli ed essere in grado di applicare le conoscenze teoriche acquisite.
Module Advanced Organic Chemistry The exam consists of a presentation of a research carried out by the student on a particular chosen subject specifying also the experimental part, followed by an oral examination consisting of 2-3 questions on the entire program of the course. The evaluation will take place based on the efficacy of the presentation and by testing the level of the learning objectives previously described. The passing grade is achieved by demonstrating that the student has understood the subject and is able to use the basic concepts of the topics covered during the course through the exercises. The ability to correctly write formulas and reaction mechanisms in the written exam and on the blackboard is also essential in order to pass the exam. Module laboratory At the end of the course, the students shall bring the lab notebook to the teacher, correctly compiled for every experience carried out. The final report of each working group is sent to the teacher for evaluation at least two weeks before the oral exam of the first member of the group interested in taking the test. The examination will feature at least three open questions concerning the reactions performed in the lab, as to evaluate the students' communication skills, and both her/his theoretical and practical knowledge. The final grade will be formulated in a collegial way starting from the weighted average of the grades of the theoretical and laboratory course, considering the ability of the student to have assimilated the concepts of the two modules and to be able to apply the theoretical knowledge acquired.
Programma esteso/Content
Modulo Chimica Organica Superiore Centri pro-chirali e stereoselettività nelle reazioni di addizione ad alcheni e a carbonili. Modello di Felkin-Ahn e effetto chelato. Riserva chirale; ausiliari chirali; eccesso enantiomerico. Catalisi asimmetrica nelle reazioni di idrogenazione, epossidazione e diossidrilazione. Reagente CBS e BINAP. Formazione asimmetrica di legami carbonio-carbonio. Reazioni aldoliche asimmetriche. Enzimi come catalizzatori. Stereoselettività nelle molecole cicliche. Reazioni pericicliche: cicloaddizioni 1,3-dipolari, click chemistry, riarrangiamenti sigmatropici e reazioni elettrocicliche. Composti eterociclici e loro derivati (principali composti eterociclici con uno e con due eteroatomi, pirrolo, furano, tiofene, diazoli, piridina, diazine, triazine, indolo). Funzionalizzazione di piridine; sintesi di eterocicli all’azoto mediante cicloaddizioni e riarrangiamenti sigmatropici; sintesi e chimica degli azoli e altri eterocicli con due o più eteroatomi. Reazioni di riarrangiamento: partecipazione del gruppo vicinale; riarrangiamenti di Payne, pinacolico e di Favorskii; migrazioni a eteroatomi: riarrangiamenti di Baeyer-Villiger e di Beckmann; frammentazioni ed espansioni d’anello; migrazioni a carbeni e nitreni. Reazioni radicaliche, analisi di esempi e applicazioni. Metodi si sintesi non convenzionali come l’utilizzo della sonochimica, meccanochimica, microonde e chimica a flusso. Esempi di applicazioni sintetiche e industriali. Modulo laboratorio In laboratorio verranno svolte le seguenti reazioni, seguite dalla purificazione e caratterizzazione dei prodotti: 1)Condensazione aldolica asimmetrica 2)Determinazione eccesso enantiomerico tramite derivatizzazione con acido di Mosher (NMR) 3)Reazione click azide-alchino 4)Riarrangiamenti di Bayer Villiger e di Beckmann dal ciclododecanone 5)Sintesi di un chelante bifunzionale (sintesi multistep) 6)Reazione di Diels-Alder seguita da riarrangiamento di Curtius.
Module Advanced Organic Chemistry Pro-chiral centres and stereoselectivity in additions to alkenes and carbonyls: Felkin-Ahn model and chelate effect. Chiral pool and chiral auxiliary; enantiomeric excess. Asymmetric catalysis in hydrogenation, epoxidation and dihydroxylation reactions. CBS reagent and BINAP. Asymmetric synthesis of C-C bonds. Asymmetric aldolic reactions. Enzymes as catalysts. Stereoselectivity in cyclic molecules. Pericyclic reactions: 1,3-dipolar cycloadditions; click chemistry; sigmatropic rearrangements, electrocyclic reactions. Heterocyclic compounds and their derivatives (main heterocyclic compounds with one and with two heteroatoms, pyrrole, furan, thiophene, diazoles, pyridine, diazines, triazines, indole). Functionalization of pyridines; synthesis of aza-heterocycles via cycloaddition and sigmatropic rearrangements; synthesis and chemistry of azoles and other heterocycles with two or more heteroatoms. Rearrangement reactions: vicinal group participation; Payne, pinacol, and Favorskii rearrangement: migration to heteroatoms: Baeyer-Villiger and Beckmann rearrangement; fragmentations and ring expansions; migrations to carbenes and nitrenes. Radicalic reactions: analysis of examples and applications. Non-conventional synthetic approaches such as sonochemistry, mechanochemistry, microwave and flow chemistry. Examples of synthetic and industrial applications. Module laboratory The following reactions will be carried out in the laboratory, followed by the purification and characterization of the products: 1) Asymmetric aldol condensation 2) Determination of enantiomeric excess by derivatization with Mosher's acid (NMR) 3) Azide-alkyne click reaction 4) Bayer Villiger and Beckmann rearrangements from cyclododecanone 5) Synthesis of a bifunctional chelator (multistep synthesis) 6) Diels-Alder reaction followed by Curtius rearrangement.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Modulo Chimica Organica Superiore Obiettivo 1: Conoscenza e capacità di comprensione. Conoscere i principi delle sintesi stereoselettive e stereospecifiche. Conoscere la teoria degli orbitali di frontiera e l’uso per spiegare la reattività, stereospecificità e regioselettività delle reazioni pericicliche. Conoscere le proprietà dei sistemi eterociclici. Obiettivo 2: capacità di applicare conoscenza e comprensione. Essere in grado di progettare una sintesi anche stereoselettiva e stereospecifica. Essere in grado di elucidare i meccanismi di reazione. Capacità di utilizzare la teoria degli orbitali di frontiera per spiegare reattività, stereospecificità e regioselettività delle reazioni pericicliche. Capacità di confrontare le proprietà dei sistemi eterociclici e di proporre delle strategie di sintesi e di funzionalizzazione. Effettuare ricerche bibliografiche e strutturali di molecole o reazioni organiche. Individuare una sintesi stereoselettiva per una molecola chirale. Saper spiegare l’andamento e la stereochimica di una reazione in base al meccanismo della stessa. Sapere discutere in base alla struttura dei reagenti e alle condizioni di reazione il/un possibile cammino di reazione. Obiettivo 3: Autonomia di giudizio. Essere in grado di valutare in base alla struttura di un composto quali previsioni possono essere fatte circa le proprietà molecolari. Acquisizione della capacità di interpretare e razionalizzare le reazioni organiche in termini di meccanismo di reazione e di affrontare lo studio della materia mediante un apprendimento critico e non mnemonico. Obiettivo 4: Abilità comunicative. Capacità di preparare ed esporre una presentazione chiara e funzionale su un argomento o un articolo scientifico avanzato. Capacità di collegamento-confronto di argomenti diversi. Capacità di organizzare ed esporre con chiarezza la propria risposta e l’acquisizione della appropriata terminologia. Obiettivo 5: Capacità d’apprendimento. Acquisizione della capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato. Capacità di aggiornamento e ampliamento delle conoscenze sulla disciplina attraverso la consultazione di testi didattici più avanzati e pubblicazioni scientifiche del settore. Modulo laboratorio 1. Conoscenza e capacità di comprensione: la conoscenza e comprensione delle reazioni basilari della chimica organica sintetica è ritenuta risultato essenziale di questo corso. Inoltre si richiede la conoscenza dei principi teorico-pratici della operatività in un laboratorio di chimica organica. 2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: lo studente dovrà non solo dimostrare di conoscere teoricamente gli argomenti di cui sopra, ma anche e soprattutto di saperli applicare alla pratica di laboratorio. Quindi ci si aspetta che lo studente sappia operare correttamente in un laboratorio di chimica organica, almeno per quanto riguarda la manualità fondamentale. Inoltre si richiede la capacità di compilare debitamente il quaderno di laboratorio. 3. abilità comunicative: saper esporre correttamente il caso studio (cioè la ricerca bibliografica), in particolare dimostrando di possedere un linguaggio scientifico appropriato. Saper compilare in modo chiaro e conciso il quaderno di laboratorio. Utilizzare una terminologia appropriata. 4. autonomia di giudizio: l’autonomia di giudizio è valutata rispetto alla capacità di confronto tra strategie di sintesi apparentemente equivalenti. 5. Capacità di apprendere: la capacità di apprendere è valutata come la capacità di affrontare in modo autonomo la ricerca bibliografica (caso studio).
Module Advanced Organic Chemistry Objective 1: Knowledge and understanding. Knowledge of the principles of stereoselective and stereospecific synthesis. Knowledge of the frontier orbital theory and its use to explain reactivity, stereospecificity and regioselectivity of periciclic reactions. Knowledge of the properties of heterocyclic systems. Objective 2: Applying knowledge and understanding. Ability to design a stereoselective and stereospecific synthesis. Ability to explain specific reaction mechanisms. Ability to apply the frontier orbital theory to explain reactivity, stereospecificity and regioselectivity of periciclic reactions. Ability to compare the properties of heterocyclic systems and to propose synthesis and functionalization strategies. Ability to carry out bibliographic and structural searches on organic molecules and reactions. Ability to find a stereoselective synthesis for a chiral molecule. Ability to explain the course and the stereochemistry of a reaction based on its mechanism. Ability to discuss the possible reaction pathway according to the structure of the reagents and the reaction conditions. Objective 3: Making judgements. Ability to evaluate from the structure of a compound which predictions can be made about its molecular properties. Ability to interpret and rationalize organic reactions in terms of reaction mechanism and to address the study of the subject through critical and non-mnemonic learning. Objective 4: Communication skills. Ability to prepare and give a presentation clear and functional on an advanced scientific paper or subject. Ability to connect and compare different topics. Ability to clearly organize and explain the answer by acquiring the appropriate terminology. Objective 5: Learning skills Ability to use teaching material for a critical and rational study. Ability to update and expand knowledge of the discipline through the consultation of more advanced teaching texts and scientific publications on the subject. Module laboratory 1. Knowledge and comprehension skills: the understanding of the basic reactions of synthetic organic chemistry is the main goal of this course. Moreover, both the theoretical, and the practical knowledge of how to operate in an organic lab, are required. 2. Ability to apply one's own comprehension and knowledge: the student will have to demonstrate her/his knowledge of the basic reactions of synthetic organic chemistry, and in addition, to be able to apply the the acquired knowledge to lab operativity. The student shall also be able to apply the above theoretical learnings to everyday laboratory practice. Hence, it is expected that he/she will be able to operate autonomously in the organic laboratory. Finally, the ability to fill in the lab notebook is requested. 3. Communication skills: the student will have to carry out the bibliographic search autonomously, demonstrating a correct exposition of the bibliographic search, demonstrating to possess an adequate scientific language. 4. Judgement ability: the pupil shall know how to discriminate among apparently equal synthetic pathways, thus showing a deep comprehension of the investigated reaction. 5. Learning abilities: they will be evaluated as the to face autonomously the study case (i.e., the bibliographic search).
Moduli
Codice Insegnamento Settore Scientifico Disciplinare (SSD) Docenti Agenda web
MF0695CHIMICA ORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA ORGANICA SUPERIORE CHIM/06 - CHIMICA ORGANICA Tei Lorenzo Non disponibile
MF0696CHIMICA ORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA ORGANICA SUPERIORE CHIM/06 - CHIMICA ORGANICA Tei Lorenzo, Stefania Rachele Non disponibile
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Insegnamento
CHIMICA ORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA ORGANICA SUPERIORE
Codice
MF0695
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica Verde
Responsabile didattico
TEI LORENZO
Docenti
Tei Lorenzo
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/06 - CHIMICA ORGANICA
Tipo di insegnamento
Modulo di sola Frequenza
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
G
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano.
Italian.
Contenuti/Content Summary
Il corso inizia ponendo particolare attenzione alle reazioni di sintesi stereoselettiva e all’utilizzo della riserva chirale o di ausiliari chirali oltre che di catalizzatori chirali (organici o complessi metallici) per la sintesi asimmetrica. Si approfondiranno quindi vari tipi di reazioni pericicliche e di cicloaddizione comprese le reazioni click; la sintesi di eterocicli aromatici e saturi, la loro reattività e stereochimica; le reazioni radicaliche e di riarrangiamento. Infine si tratteranno metodi si sintesi non convenzionali come l’utilizzo della sonochimica, meccanochimica, microonde e chimica a flusso. Per ciascuno di questi argomenti verranno fatti esempi pratici applicativi nei vari campi della chimica con particolare enfasi agli approcci di chimica verde.
The course begins by paying particular attention to stereoselective syntheses and to the use of chiral pool, chiral auxiliaries other than chiral catalysts (organic or metal complexes) for asymmetric synthesis. Then, various types of pericyclic and cycloaddition reactions, including click reactions will be examined. Aromatic and saturated heterocyclic chemistry, radicalic and rearrangement reactions will be also considered. Finally, non-conventional synthetic approaches such as sonochemistry, mechanochemistry, microwave and flow chemistry will be analyzed. For each of these subjects we will show practical application examples in the various fields of chemistry and particularly to green chemistry approaches.
Testi di riferimento/Textbooks
J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, Chimica Organica; PICCIN (ISBN 978-88-299-3233-7). F. A. Carey, R. J. Sundberg, Advanced Organic Chemistry, Part B: Reaction and Synthesis, Springer (ISBN 978-0-387-71481-3). Slides e altro materiale fornito dal docente.
J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, Organic Chemistry , 2nd Edition, Oxford University Press 2012 (ISBN 978-0-19-927029-3). F. A. Carey, R. J. Sundberg, Advanced Organic Chemistry, Part B: Reaction and Synthesis, Springer (ISBN 978-0-387-71481-3). Slides and other material given by the teacher.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si propone di fornire allo studente approfondite conoscenze di chimica organica esaminando importanti classi di reazioni, composti organici e strategie sintetiche non trattate nei precedenti insegnamenti di chimica organica. Gli studenti acquisiranno i principi delle moderne strategie sintetiche: reazioni pericicliche, sintesi asimmetrica e chimica degli eterocicli utilizzando anche metodi di sintesi non convenzionali e più “green”. Particolare importanza assume la capacita di comprensione, descrizione dettagliata e previsione dei meccanismi di reazione e la capacità di progettare sintesi di molecole organiche anche streoselettive o stereospecifiche e con approcci “green”. Capacità comunicative: lo studente approfondirà il vocabolario ed il simbolismo tipico della chimica organica. Egli inoltre acquisirà la capacità di poter approfondire e studiare autonomamente gli argomenti trattati nel corso.
The course is designed to increase the organic chemistry knowledge acquired during the Batchelor degree by studying important class of organic reactions and synthetic strategies not explained on other organic chemistry courses. The students will obtain the principles of modern synthetic strategies: pericyclic reactions, asymmetric synthesis, heterocyclic chemistry using also non-conventional and greener approaches. Special attention will be given to the ability of understanding, designing and drawing reaction mechanisms by selecting the best pathway of organic reactions, also stereoselective or sterospecific and with green chemistry approaches. Communication skills: the students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to advanced organic chemistry Learning skills and ability in making judgements about new organic reactions.
Prerequisiti/Required background knowledge
Sono prerequisiti del corso le nozioni di acquisite nei corsi di Chimica Organica della Laurea Triennale.
Contents of the Organic Chemistry courses of the Batchelor Degree.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali ed esercitazioni in aula. Nel corso delle lezioni verranno forniti gli estremi di letteratura di riferimento per i vari argomenti al fine di permettere approfondimenti ed incoraggiare a prendere visione della letteratura primaria. I concetti oggetto del corso verranno discussi collegialmente in aula e applicati direttamente durante esercitazioni in aula.
The course is based on classroom lectures and exercises. During the lessons, the literature references for various topics will be given to enable further investigation and encourage the student to read the primary literature. The concepts of the course will be discussed in the classroom and applied directly during exercises in the classroom.
Altre informazioni/Further information
Il docente è a disposizione dello studente per eventuali chiarimenti o spiegazioni degli argomenti trattati durante il corso. L’apprendimento in itinere verrà valutato tramite esercitazioni in aula e discussioni collegiali.
The teacher is available to the student for any clarification or explanation of the topics covered during the course. Ongoing learning will be assessed through classroom exercises and collegial discussions.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L’esame consiste in due parti: prima una presentazione di una ricerca su un argomento specifico scelto dallo studente studente in cui si evidenzi anche la parte di sintesi sperimentale, seguito da una discussione orale di 2-3 domande che vertono sull’intero programma del corso. La valutazione verrà effettuata in base all’efficacia della presentazione e dell’esposizione e successivamente verificando il grado di raggiungimento degli obiettivi formativi indicati in precedenza. La sufficienza viene raggiunta dimostrando di avere compreso e di essere in grado di utilizzare anche attraverso gli esercizi i concetti fondamentali degli argomenti trattati durante il corso. Imprescindibile al superamento dell’esame è la capacità di scrivere correttamente formule e meccanismi di reazione alla lavagna. Altri parametri di giudizio sono: la capacità di organizzare ed esporre con chiarezza la propria risposta e l’acquisizione della appropriata terminologia. L’eccellenza può essere conseguita dimostrando una spiccata capacità di collegamento-confronto di temi sviluppati in tempi diversi durante il corso.
The exam consists of a presentation of a research carried out by the student on a particular chosen subject specifying also the experimental part, followed by an oral examination consisting of 2-3 questions on the entire program of the course. The evaluation will take place based on the efficacy of the presentation and by testing the level of the learning objectives previously described. The passing grade is achieved by demonstrating that the student has understood the subject and is able to use the basic concepts of the topics covered during the course through the exercises. The ability to correctly write formulas and reaction mechanisms in the written exam and on the blackboard is also essential in order to pass the exam. Other parameters of judgment are: the ability to organize and clearly expose the answer and the acquisition of the appropriate terminology. Excellence can be achieved by demonstrating a strong ability to link-compare different topics covered during the course.
Programma esteso/Content
Centri pro-chirali e stereoselettività nelle reazioni di addizione ad alcheni e a carbonili. Modello di Felkin-Ahn e effetto chelato. Riserva chirale; ausiliari chirali; eccesso enantiomerico. Catalisi asimmetrica nelle reazioni di idrogenazione, epossidazione e diossidrilazione. Reagente CBS e BINAP. Formazione asimmetrica di legami carbonio-carbonio. Reazioni aldoliche asimmetriche. Enzimi come catalizzatori. Stereoselettività nelle molecole cicliche. Reazioni pericicliche: cicloaddizioni 1,3-dipolari, click chemistry, riarrangiamenti sigmatropici e reazioni elettrocicliche. Composti eterociclici e loro derivati (principali composti eterociclici con uno e con due eteroatomi, pirrolo, furano, tiofene, diazoli, piridina, diazine, triazine, indolo). Funzionalizzazione di piridine; sintesi di eterocicli all’azoto mediante cicloaddizioni e riarrangiamenti sigmatropici; sintesi e chimica degli azoli e altri eterocicli con due o più eteroatomi. Reazioni di riarrangiamento: partecipazione del gruppo vicinale; riarrangiamenti di Payne, pinacolico e di Favorskii; migrazioni a eteroatomi: riarrangiamenti di Baeyer-Villiger e di Beckmann; frammentazioni ed espansioni d’anello; migrazioni a carbeni e nitreni. Reazioni radicaliche, analisi di esempi e applicazioni. Metodi si sintesi non convenzionali come l’utilizzo della sonochimica, meccanochimica, microonde e chimica a flusso. Esempi di applicazioni sintetiche e industriali.
Pro-chiral centres and stereoselectivity in additions to alkenes and carbonyls: Felkin-Ahn model and chelate effect. Chiral pool and chiral auxiliary; enantiomeric excess. Asymmetric catalysis in hydrogenation, epoxidation and dihydroxylation reactions. CBS reagent and BINAP. Asymmetric synthesis of C-C bonds. Asymmetric aldolic reactions. Enzymes as catalysts. Stereoselectivity in cyclic molecules. Pericyclic reactions: 1,3-dipolar cycloadditions; click chemistry; sigmatropic rearrangements, electrocyclic reactions. Heterocyclic compounds and their derivatives (main heterocyclic compounds with one and with two heteroatoms, pyrrole, furan, thiophene, diazoles, pyridine, diazines, triazines, indole). Functionalization of pyridines; synthesis of aza-heterocycles via cycloaddition and sigmatropic rearrangements; synthesis and chemistry of azoles and other heterocycles with two or more heteroatoms. Rearrangement reactions: vicinal group participation; Payne, pinacol, and Favorskii rearrangement: migration to heteroatoms: Baeyer-Villiger and Beckmann rearrangement; fragmentations and ring expansions; migrations to carbenes and nitrenes. Radicalic reactions: analysis of examples and applications. Non-conventional synthetic approaches such as sonochemistry, mechanochemistry, microwave and flow chemistry. Examples of synthetic and industrial applications.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Obiettivo 1: Conoscenza e capacità di comprensione. Conoscere i principi delle sintesi stereoselettive e stereospecifiche. Conoscere la teoria degli orbitali di frontiera e l’uso per spiegare la reattività, stereospecificità e regioselettività delle reazioni pericicliche. Conoscere le proprietà dei sistemi eterociclici. Obiettivo 2: capacità di applicare conoscenza e comprensione. Essere in grado di progettare una sintesi anche stereoselettiva e stereospecifica. Essere in grado di elucidare i meccanismi di reazione. Capacità di utilizzare la teoria degli orbitali di frontiera per spiegare reattività, stereospecificità e regioselettività delle reazioni pericicliche. Capacità di confrontare le proprietà dei sistemi eterociclici e di proporre delle strategie di sintesi e di funzionalizzazione. Effettuare ricerche bibliografiche e strutturali di molecole o reazioni organiche. Individuare una sintesi stereoselettiva per una molecola chirale. Saper spiegare l’andamento e la stereochimica di una reazione in base al meccanismo della stessa. Sapere discutere in base alla struttura dei reagenti e alle condizioni di reazione il/un possibile cammino di reazione. Obiettivo 3: Autonomia di giudizio. Essere in grado di valutare in base alla struttura di un composto quali previsioni possono essere fatte circa le proprietà molecolari. Acquisizione della capacità di interpretare e razionalizzare le reazioni organiche in termini di meccanismo di reazione e di affrontare lo studio della materia mediante un apprendimento critico e non mnemonico. Obiettivo 4: Abilità comunicative. Capacità di preparare ed esporre una presentazione chiara e funzionale su un argomento o un articolo scientifico avanzato. Capacità di collegamento-confronto di argomenti diversi. Capacità di organizzare ed esporre con chiarezza la propria risposta e l’acquisizione della appropriata terminologia. Obiettivo 5: Capacità d’apprendimento. Acquisizione della capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato. Capacità di aggiornamento e ampliamento delle conoscenze sulla disciplina attraverso la consultazione di testi didattici più avanzati e pubblicazioni scientifiche del settore.
Objective 1: Knowledge and understanding. Knowledge of the principles of stereoselective and stereospecific synthesis. Knowledge of the frontier orbital theory and its use to explain reactivity, stereospecificity and regioselectivity of periciclic reactions. Knowledge of the properties of heterocyclic systems. Objective 2: Applying knowledge and understanding. Ability to design a stereoselective and stereospecific synthesis. Ability to explain specific reaction mechanisms. Ability to apply the frontier orbital theory to explain reactivity, stereospecificity and regioselectivity of periciclic reactions. Ability to compare the properties of heterocyclic systems and to propose synthesis and functionalization strategies. Ability to carry out bibliographic and structural searches on organic molecules and reactions. Ability to find a stereoselective synthesis for a chiral molecule. Ability to explain the course and the stereochemistry of a reaction based on its mechanism. Ability to discuss the possible reaction pathway according to the structure of the reagents and the reaction conditions. Objective 3: Making judgements. Ability to evaluate from the structure of a compound which predictions can be made about its molecular properties. Ability to interpret and rationalize organic reactions in terms of reaction mechanism and to address the study of the subject through critical and non-mnemonic learning. Objective 4: Communication skills. Ability to prepare and give a presentation clear and functional on an advanced scientific paper or subject. Ability to connect and compare different topics. Ability to clearly organize and explain the answer by acquiring the appropriate terminology. Objective 5: Learning skills Ability to use teaching material for a critical and rational study. Ability to update and expand knowledge of the discipline through the consultation of more advanced teaching texts and scientific publications on the subject.
Insegnamento mutuante in
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0771 CHIMICA ORGANICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0695 CHIMICA ORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA ORGANICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0228 CHIMICA ORGANICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA ORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA ORGANICA SUPERIORE
Codice
MF0696
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica Verde
Responsabile didattico
TEI LORENZO
Docenti
Tei Lorenzo, Stefania Rachele
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/06 - CHIMICA ORGANICA
Tipo di insegnamento
Modulo di sola Frequenza
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
G
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Il laboratorio di Chimica Organica Superiore ha lo scopo di fornire allo studente un quadro avanzato della chimica organica sintetica nonché abilità adeguate ad affrontare problemi più complessi.
The laboratory of Advanced Organic Chemistry aims to provide the student with an advanced picture of synthetic organic chemistry as well as adequate skills to tackle more complex problems.
Testi di riferimento/Textbooks
J. Leonard, B. Lygo, G. Procter «Advanced Practical Organic Chemistry», 3rd ed. (2013), Taylor & Francis-CRC. Alfonso et al. "Comprehensive Organic Chemistry Experiments for the Laboratory Classroom" (2016) Royal Society of Chemistry, Carey, Sundberg, "Advanced Organic Chemistry: Reactions and Synthesis” Springer.
J. Leonard, B. Lygo, G. Procter «Advanced Practical Organic Chemistry», 3rd ed. (2013), Taylor & Francis-CRC. Alfonso et al. "Comprehensive Organic Chemistry Experiments for the Laboratory Classroom" (2016) Royal Society of Chemistry, Carey, Sundberg, "Advanced Organic Chemistry: Reactions and Synthesis” Springer.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si propone di fornire allo studente conoscenze associate alla sintesi asimmetrica, alla progettazione e valutazione di sintesi di molecole organiche complesse. Gli studenti metteranno in pratica alcune delle moderne reazioni organiche: reazioni pericicliche, sintesi asimmetrica e chimica degli eterocicli utilizzando anche metodi di sintesi non convenzionali e più “green”. Le principali abilità da acquisire saranno: prevedere le proprietà e la reattività dei composti organici, saper confrontare e valutare diverse vie di sintesi al fine di saper scegliere quella più appropriata, saper eseguire in sicurezza operazioni in laboratorio per la preparazione e la purificazione di composti organici, saper interpretare spettri NMR e di massa, saper redigere una relazione concisa ed accurata dell'esperimento eseguito.
The course aims to provide the student with knowledge associated with asymmetric synthesis, with the design and synthesis evaluation of complex organic molecules. The students will put into practice some of the modern organic reactions: pericyclic reactions, asymmetric synthesis and heterocyclic chemistry also using unconventional and "greener" synthesis methods. The main skills to be acquired will be: predicting the properties and reactivity of organic compounds, knowing how to compare and evaluate different synthetic routes in order to know how to choose the most appropriate one, knowing how to safely perform laboratory operations for the preparation and purification of organic compounds , knowing how to interpret NMR and mass spectra, knowing how to draw up a concise and accurate report of the experiment performed.
Prerequisiti/Required background knowledge
Fondamenti di chimica organica, stereochimica e struttura e reattività dei composti organici e organometallici. Tecniche sperimentali di base del laboratorio di chimica organica. Caratterizzazione dei composti organici mediante 1H NMR e 13C NMR. Fondamenti di cromatografia. Capacità di effettuare ricerche in banche dati chimiche (es. SciFinder) per proprietà, metodi di preparazione e di caratterizzazione di composti chimici organici. Esperienza nella stesura di una relazione scientifica.
• Fundamentals of organic chemistry, stereochemistry and structure and reactivity of organic and organometallic compounds. • Basic experimental techniques of the organic chemistry laboratory. • Characterization of organic compounds by 1H NMR and 13C NMR. • Fundamentals of chromatography. • Ability to search chemical databases (eg SciFinder) for properties, methods of preparation and characterization of organic compounds. • Experience in writing a scientific report.
Metodi didattici/Teaching methods
Il corso prevede un certo numero di sintesi a più stadi di molecole organiche polifunzionalizzate, la loro purificazione e caratterizzazione mediante spettroscopia 1H e 13C NMR e spettrometria di massa, generalmente condotte a gruppi di due. Il docente fornisce un manuale di laboratorio che riporta la traccia del lavoro sperimentale da eseguire per quella determinata reazione. Durante lo svolgimento delle singole esperienze l’insegnante e il tutor propongono ai singoli gruppi e collegialmente un commento e una discussione sul significato delle operazioni svolte. Lo studente dovrà inoltre redigere singolarmente un quaderno di laboratorio e scrivere le relazioni di laboratorio commentando sia la parte teorica che pratica.
The course includes a certain number of multistep synthesis (generally conducted in groups of two students) of polyfunctionalized organic molecules, their purification and characterization with 1H and 13C NMR spectroscopy and mass spectrometry. The teacher will provide a laboratory manual which shows the outline of the experimental work to be performed for that specific reaction. During the individual experiences, the teacher and the tutor will propose to the individual groups and collectively a comment and a discussion on the meaning of the operations carried out. The student will also have to draw up a laboratory notebook individually and write the laboratory reports commenting on both the theoretical and practical parts.
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell’apprendimento viene verificato all’inizio di ogni seduta di laboratorio: uno studente a turno viene chiamato alla lavagna e gli viene chiesto di esporre in dettaglio la reazione del giorno precedente, evidenziando i perché di ogni passaggio, il meccanismo, ed i risultati ottenuti, se aderenti o diversi da quelli attesi. La discussione è collettiva: gli altri studenti sono tenuti ad intervenire nella spiegazione e soprattutto nell’analisi del risultato finale.
The learning is checked at the beginning of each laboratory session: a student is called to the blackboard and asked to explain in detail the reaction of the previous day, highlighting the key steps, the mechanism and the results obtained. The discussion is collective: the other students are required to participate to the discussion.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Alla fine del corso, gli studenti dovranno portare il quaderno di laboratorio, debitamente compilato, esperienza per esperienza. La relazione finale di ciascun gruppo di lavoro è inviata al docente per la valutazione almeno due settimane prima dell’esame orale del primo membro del gruppo interessato a sostenere la prova. La valutazione consisterà in almeno tre domande aperte sulle reazioni effettuate in laboratorio, in modo da valutare le capacità comunicative, le conoscenze teorico-pratiche e l’autonomia di giudizio nel motivare le scelte operate. Sarà parte integrante della valutazione l’esposizione della ricerca bibliografica su un caso studio proposto, al fine di valutare sia le capacità comunicative, che la capacità di apprendere in autonomia.
At the end of the course, the students shall bring the lab notebook to the teacher, correctly compiled for every experience carried out. The final report of each working group is sent to the teacher for evaluation at least two weeks before the oral exam of the first member of the group interested in taking the test. The examination will feature at least three open questions concerning the reactions performed in the lab, as to evaluate the students' communication skills, and both her/his theoretical and practical knowledge. In addition, each of them has to perform a bibliographic search upon a historically significant reaction of organic chemistry.
Programma esteso/Content
In laboratorio verranno svolte le seguenti reazioni, seguite dalla purificazione e caratterizzazione dei prodotti: 1)Condensazione aldolica asimmetrica 2)Determinazione eccesso enantiomerico tramite derivatizzazione con acido di Mosher (NMR) 3)Reazione click azide-alchino 4)Riarrangiamenti di Bayer Villiger e di Beckmann dal ciclododecanone 5)Sintesi di un chelante bifunzionale (sintesi multistep) 6)Reazione di Diels-Alder seguita da riarrangiamento di Curtius Consultazione delle banche dati specializzate e approccio alla soluzione di un caso studio. Compilazione del quaderno di laboratorio.
The following reactions will be carried out in the laboratory, followed by the purification and characterization of the products: 1) Asymmetric aldol condensation 2) Determination of enantiomeric excess by derivatization with Mosher's acid (NMR) 3) Azide-alkyne click reaction 4) Bayer Villiger and Beckmann rearrangements from cyclododecanone 5) Synthesis of a bifunctional chelator (multistep synthesis) 6) Diels-Alder reaction followed by Curtius rearrangement How to fill in the laboratory notebook. How to browse the on-line scientific literature, and how to carry out the study case (literature search).
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
1. Conoscenza e capacità di comprensione: la conoscenza e comprensione delle reazioni basilari della chimica organica sintetica è ritenuta risultato essenziale di questo corso. Inoltre si richiede la conoscenza dei principi teorico-pratici della operatività in un laboratorio di chimica organica. 2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: lo studente dovrà non solo dimostrare di conoscere teoricamente gli argomenti di cui sopra, ma anche e soprattutto di saperli applicare alla pratica di laboratorio. Quindi ci si aspetta che lo studente sappia operare correttamente in un laboratorio di chimica organica, almeno per quanto riguarda la manualità fondamentale. Inoltre si richiede la capacità di compilare debitamente il quaderno di laboratorio. 3. abilità comunicative: saper esporre correttamente il caso studio (cioè la ricerca bibliografica), in particolare dimostrando di possedere un linguaggio scientifico appropriato. Saper compilare in modo chiaro e conciso il quaderno di laboratorio. Utilizzare una terminologia appropriata. 4. autonomia di giudizio: l’autonomia di giudizio è valutata rispetto alla capacità di confronto tra strategie di sintesi apparentemente equivalenti. 5. Capacità di apprendere: la capacità di apprendere è valutata come la capacità di affrontare in modo autonomo la ricerca bibliografica (caso studio).
1. Knowledge and comprehension skills: the understanding of the basic reactions of synthetic organic chemistry is the main goal of this course. Moreover, both the theoretical, and the practical knowledge of how to operate in an organic lab, are required. 2. Ability to apply one's own comprehension and knowledge: the student will have to demonstrate her/his knowledge of the basic reactions of synthetic organic chemistry, and in addition, to be able to apply the the acquired knowledge to lab operativity. The student shall also be able to apply the above theoretical learnings to everyday laboratory practice. Hence, it is expected that he/she will be able to operate autonomously in the organic laboratory. Finally, the ability to fill in the lab notebook is requested. 3. Communication skills: the student will have to carry out the bibliographic search autonomously, demonstrating a correct exposition of the bibliographic search, demonstrating to possess an adequate scientific language. 4. Judgement ability: the pupil shall know how to discriminate among apparently equal synthetic pathways, thus showing a deep comprehension of the investigated reaction. 5. Learning abilities: they will be evaluated as the to face autonomously the study case (i.e., the bibliographic search).
Insegnamento mutuante in
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0696 CHIMICA ORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA ORGANICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0702 LABORATORIO DI CHIMICA ORGANICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA INORGANICA SUPERIORE
Codice
MF0690
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica Verde
Responsabile didattico
BOTTA Mauro
Docenti
Botta Mauro, Saccone Marco
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Principi fisici della Risonanza Magnetica Nucleare moderna. Spettri eteronucleari e multidimensionali per la determinazione strutturale di molecole organiche e inorganiche. Applicazioni della rilassometria a ciclo di campo per lo studio di complessi di ioni metallici paramagnetici quali sonde strutturali e diagnostiche. Chimica di coordinazione degli elementi f. Principi di chimica organometallica e catalisi omogenea.
Physical principles of modern nuclear magnetic resonance. Heteronuclear and multidimensional spectra for the structural determination of organic and inorganic molecules. Applications of field cycling relaxometry for the study of paramagnetic metal ion complexes as structural and diagnostic probes. Coordination chemistry of elements f. Principles of organometallic chemistry and homogeneous catalysis.
Testi di riferimento/Textbooks
Materiale fornito dal docente, disponibile sulla piattaforma DIR. Consultazione consigliata di: Corso on-line sul sito: http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/inside.htm (J.P. Hornak); H. Friebolin, "Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy", VCH (disponibile in biblioteca) - Huheey, Keiter, Keiter, Chimica Inorganica, Piccin
Lecture notes provided by the teacher and available on DIR platform. Recommended reading: On line course: http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/inside.htm (J.P. Hornak); H. Friebolin, "Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy", VCH (available in the library) - Huheey, Keiter, Keiter, Chimica Inorganica, Piccin
Obiettivi formativi/Mission
Solide basi dei principi avanzati ella spettroscopia di risonanza magnetica nucleare a impulsi. Conoscenza delle principali sequenze di impulso. Principi base degli spettri allo stato solido e di MRI. Uso delle tecniche rilassometriche per studiare le proprietà di complessi di ioni paramagnetici e la loro interazione con biomolecole. Abilità di interpretazione di spettri mono- e bi-dimensionali di molecole organiche e di composti inorganici alla luce dei concetti teorici. Conoscenza delle proprietà chimiche rilevanti degli f elementi nel contesto delle applicazioni moderne. Acquisire familiarità con gli aspetti di base dei composti organometallici e della catalisi omogenea. Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette allo studente di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati.
Solid basis of the advanced principles of pulse nuclear magnetic resonance spectroscopy. Knowledge of the main pulse sequences. Basic principles of the spectra in the solid state and of MRI. Using relaxometric techniques to study the properties of complexes of paramagnetic ions and their interaction with biomolecules. Ability of interpretation of mono- and bi-dimensional spectra of organic molecules and inorganic compounds based on the theoretical concepts. Knowledge of the relevant chemical properties of the f elements in the context of modern applications. Become familiar with the basics of organometallic compounds and homogeneous catalysis. Communication skills: the students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to the topics described in the course and to write report on the result obtained from the application of these techniques. He will develop the ability in making judgements and autonomously deepen the arguments treated in the course.
Prerequisiti/Required background knowledge
Contenuti dei Corsi di Chimica Inorganica e Chimica Fisica.
Content of Inorganic and Physical Chemistry courses.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali integrate con alcune esercitazioni in aula e/o sullo spettrometro e relativa discussione e analisi dei risultati. Le proprietà ottiche e magnetiche dei complessi degli elementi f e il loro impiego in biomedicina sono oggetto di trattazione seminariale e studio autonomo da parte degli studenti.
Lectures integrated with some exercises in class and/or experiments on spectrometers and related discussion and data analysis. The optical and magnetic properties of the complexes of f elements and their use in biomedicine are the object of specific seminars and left to an independent learning process by students.
Altre informazioni/Further information
I concetti oggetto del corso verranno discussi collegialmente in aula e applicati direttamente durante le esercitazioni in aula (interpretazione di spettri NMR) e sugli spettrometri.
The main topics of the course will be discussed collectively in the classroom and applied directly during exercises in class (interpretation of NMR spectra) and on spectrometers.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Esame scritto consistente di: 6 domande aperte sui più rilevanti argomenti teorici (punti 18); assegnazione degli spettri 1H e 13C di una molecola sulla base di dati sperimentali 1D e 2D (punti 4). I risultati dell’esame chiariscono la comprensione dei concetti teorici, la capacità di utilizzarli per risolvere problemi di media difficoltà, la capacità di giudizio e il grado acquisizione di un linguaggio tecnico-scientifico adeguato. La prova è superata con la conoscenza dei concetti base (13/30) mentre il massimo punteggio sarà ottenuto dimostrando tutte le abilità/capacità elencate. Al punteggio raggiunto con lo scritto verranno aggiunti i punti relativi alla relazione di laboratorio (v. Syllabus del corso integrato).
Written exam consisting of: 6 open questions on the most relevant topics (18 points); assignment of 1H and 13C spectra of an molecule based on 1D and 2D experimental data (4 points). The results of the exam clarify the understanding of theoretical concepts, the ability to use them to solve problems of medium difficulty, the skill of making judgements and the knowledge of an appropriate technical-scientific language. The student will pass the exam with the knowledge of the basic concepts (13/30) and will get the highest grade demonstrating all the listed abilities/capacities. Additional points relative to the laboratory report will be added to the score achieved with the written exam (see Syllabus of the joined course).
Programma esteso/Content
Metodi spettroscopici basati sulla Risonanza Magnetica per lo studio della struttura molecolare e dei processi dinamici. Ordine di uno spettro NMR. Cenni sui sistemi di spin di ordine superiore. Tempi di rilassamento: definizione, misura e meccanismi. Tecniche moderne: 1) doppia risonanza: disaccoppiamenti broadband (gated e off-resonance); 2) NOE: principi ed applicazioni; 3) sequenze INEPT e DEPT. 2D NMR: generalità ed esperimenti omo- and eteronucleari (COSY, EXSY, NOESY, HMQC, HMBC). NMR dinamico: generalità, line-shape analysis, parametri cinetici, applicazioni. NMR e la tavola periodica: applicazioni in chimica inorganica. NMR allo stato solido: generalità. NMR dei sistemi paramagnetici: ioni metallici, complessi e loro coniugati a macromolecole. Le tecniche rilassometriche e il fast-field cycling. Principi di MRI e uso di sistemi metallici quali agenti di contrasto. Chimica organometallica: carbonili, metalloceni, clusters metallici; reazioni caratteristiche. Catalisi: metatesi e idrogenazione di alcheni, idroformilazione, ossidazione, formazione di legami C-C, oligomerizzazioni e polimerizzazioni. La chimica di coordinazione degli elementi f: orbitali, stati di ossidazioni, abbondanza e ottenimento; proprietà ottiche e magnetiche; composti di coordinazione e organometallici.
Spectroscopic methods based on magnetic resonance for the study of molecular structure and dynamic processes. First- and second-order NMR spectra. Relaxation times: definition, measures and mechanisms. Modern techniques: 1) double resonance: broadband decoupling (gated and off-resonance); 2) NOE: principles and applications; 3) INEPT and DEPT sequences. 2D NMR: general and homo- and heteronuclear experiments (COSY, EXSY, NOESY, HMQC, HMBC). Dynamic NMR: general information, line-shape analysis, kinetic parameters, applications. NMR and the Periodic Table: applications in inorganic chemistry. Solid state NMR: general principles and applications. NMR of paramagnetic systems: metal ions, complexes and conjugates to macromolecules. Relaxometric techniques and fast- field cycling relaxometry. Principles of MRI and use of metal systems as contrast agents. Organometallic chemistry: carbonyls, metallocenes, metal clusters; characteristic reactions. Catalysis: metathesis and hydrogenation of alkenes, hydroformylation, oxidation, formation of C-C bonds, oligomerizations and polymerizations. The coordination chemistry of the f elements: orbitals, oxidation states, occurrence and recovery; optical and magnetic properties; coordination and organometallic compounds.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione: conoscenza delle tecniche NMR più usate e delle loro applicazioni; conoscere i principi per l’assegnazione e la predizione di spettri 1H e 13C NMR di molecole organiche e semplici molecole inorganiche. Familiarità con le caratteristiche chimiche principali dei composti organometallici dei blocchi d e f e loro applicazioni nella sintesi e catalisi industriale. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: abilità di applicare le conoscenze teoriche all’interpretazione di spettri NMR (capacità di assegnare e/o predire spettri 1H e 13C NMR di molecole organiche e semplici molecole inorganiche), all’analisi dei valori dei tempi di rilassamento e alla spiegazione dei fenomeni dipendenti dalla temperatura. Capacità di utilizzare le conoscenze sulla struttura e sul legame nei composti organometallici per interpretare il loro ruolo in catalisi. Autonomia di giudizio: capacità di valutare con senso critico le nozioni apprese. Abilità comunicative: capacità di usare un appropriato linguaggio scientifico nel rispondere alle domande e nell’analizzare i dati spettrali; acquisizione di un appropriato linguaggio scientifico per comunicare in maniera precisa, concisa e chiara. Capacità di apprendimento: capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato che permetta la possibilità di una autonoma acquisizione di ulteriori conoscenze nell’ambito della spettroscopia NMR e delle applicazioni più avanzate della chimica inorganica.
Knowledge and understanding: knowledge of the most common NMR techniques and their applications; knowledge of the principles useful to assign and/or predict 1H and 13C NMR spectra of organic molecules and simple inorganic molecules. Familiarity with the main chemical characteristics of organometallic compounds of d and f blocks and their applications in organic synthesis and industrial catalysis. Applying knowledge and understanding: ability to apply the theory to the interpretation of NMR spectra (ability to assign and/or predict 1H and 13C NMR spectra of organic molecules and simple inorganic molecules), to the analysis of the 1H and 13C relaxation times and to explanation of temperature-dependent phenomena. Ability to use knowledge of structure and bonding in organometallic compounds to interpret their role in catalysis. Making judgements: skill to critically evaluate the concepts learnt. Communication skills: ability to use appropriate scientific language in answering questions and analyzing spectral data; achievement of a suitable scientific language to communicate in a correct, concise and clear manner. Learning skills: ability to use the teaching material for a critical study that allows the possibility of an autonomous acquisition of further knowledge in the field of NMR spectroscopy and the most advanced applications of inorganic chemistry.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0692 CHIMICA INORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA INORGANICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Stampa
Insegnamento
CHIMICA FISICA SUPERIORE
Codice
MF0682
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica Verde
Responsabile didattico
BISIO CHIARA
Docenti
Bisio Chiara
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/02 - CHIMICA FISICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso è articolato in due parti. Nella prima parte saranno introdotte nozioni riguardanti la chimica fisica dello stato solido. Particolare attenzione sarà data ai metodi per la determinazione delle proprietà di struttura dei solidi, introduzione alla cristallografia e ai metodi di diffrazione di raggi X. Verrà poi trattato l’adsorbimento sulle superfici solide. Saranno forniti elementi di spettroscopia IR e UV-Vis applicate allo stato solido e richiami di fotochimica. Nella seconda parte saranno trattati argomenti di chimica-fisica applicati a sistemi complessi (come per esempio quello atmosferico): saranno descritte le principali reazioni fotochimiche nella stratosfera e nella troposfera e verranno dati elementi relative alla dispersione degli inquinanti nell’atmosfera
The course is divided into two parts. In the first part, concepts related to solid state physical chemistry are introduced. Particular attention will be given to the methods for the determination structural properties of solid, introduction to crystallography and X-ray diffraction methods. Then, the adsorption processes on solid surfaces will be treated. Moreover, it will be given concepts of IR and UV-Vis spectroscopy applied to solids and some recalls to photochemistry. In the second part of the course, topics related to physic-chemistry of complex systems (such as the atmosphere) will be treated: the main photochemical reactions in the stratosphere and troposphere will be described and elements related to the dispersion of pollutants into the atmosphere will be given.
Testi di riferimento/Textbooks
.W. Atkins, “Physical Chemistry", VI Ed., Oxford University Press, oppure l'edizione italiana della V edizione, "Chimica Fisica", Zanichelli;
Stephen Elliott “The Physics and Chemistry of solids”, Wiley
G. Rigault “Introduzione alla cristallografia” Levrotto e Bella
Mark Zemansky, "Calore e Termodinamica", Zanichelli. 
Colin Baird, "Chimica Ambientale", Zanichelli. 
B. J. Finlayson-Pitts e J. N. Pitts, “Atmospheric Chemistry”, John Wiley and Sons.
.W. Atkins, “Physical Chemistry", VI Ed., Oxford University Press, oppure l'edizione italiana della V edizione, "Chimica Fisica", Zanichelli;
Stephen Elliott “The Physics and Chemistry of solids”, Wiley
G. Rigault “Introduzione alla cristallografia” Levrotto e Bella
Mark Zemansky, "Calore e Termodinamica", Zanichelli. 
Colin Baird, "Chimica Ambientale", Zanichelli. 
B. J. Finlayson-Pitts e J. N. Pitts, “Atmospheric Chemistry”, John Wiley and Sons.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti gli elementi di base di chimica fisica applicati allo stato solido attraverso lezioni dedicate alla descrizione delle diverse tipologie di materiali, ai metodi di preparazione e caratterizzazione più usati. In questo modo sarà possibile fornire concetti di chimica fisica avanzata (elementi di cristallografia e diffrazione di raggi X, tecniche spettroscopiche applicate allo stato solido, principi di adsorbimento su superfici solide) prendendo come esempio sistemi complessi come i materiali solidi.
Inoltre, saranno fornite agli studenti le conoscenze necessarie per comprendere e descrivere i principali fenomeni fisico-chimici legati all’ambiente, l’effetto su di esso delle azioni antropiche, le eventuali modificazioni che ne pregiudicano l’equilibrio. 
Il corso permetter di sviluppare le abilità comunicative degli studenti attraverso l’acquisizione di un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Inoltre, sarà anche sviluppata la capacità di poter relazionare su un argomento scientifico grazie alla preparazione di una presentazione su un argomento a scelta. Ci si aspetta che questa attività sia anche in grado di aumentare la capacità di giudizio degli studenti attraverso una analisi accurata delle recente letteratura scientifica.
Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette allo studente di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati.
Infine, lo scopo del corso sarà anche quella di testare la capacità di apprendimento e di applicare la conoscenza attraverso l’organizzazione di una esercitazione svolta in aula inerente ai metodi di adsorbimento.
The course aims to provide to students the basic principles of physical-chemistry of solid state through lectures devoted to the description of the different types of materials, the most used preparation and characterization methods. In this way, concepts of advanced physical chemistry (crystallography and X-ray diffraction, solid-state spectroscopic techniques, principles of adsorption on solid surface) will be provided taking as examples complex systems such as solid materials.
In addition, the knowledge necessary to understand and describe the main physico-chemical phenomena related to the environment, the effect on humanity of the anthropic actions, and any modifications that affect their balance will be provided.
The course will allows to students to develop communicative skills by acquiring an appropriate vocabulary in relation to the discussed topics. 
Furthermore, the ability to relate on a scientific topic will also be developed thanks to the preparation of a presentation on a specific argument. It is expected that this activity will also be able to increase students' judgment skills through a thorough analysis of the recent scientific literature.
The course also aims to develop the ability to learn independently and the critical meaning that allows the student to draw conclusions on discussed topics. 
Finally, the aim of the course is also to test the ability to learn and apply knowledge through the organization of a guided exercise in the classroom related to adsorption methods.
Prerequisiti/Required background knowledge
È consigliabile l’acquisizione degli argomenti trattati nel corso di chimica-fisica II.
It is recommend the acquisition of the topics covered in the course of Physical Chemistry II.
Metodi didattici/Teaching methods
Il corso prevede lezioni frontali in aula in cui gli argomenti trattati saranno presentati e discussi con gli studenti.
Gli studenti (in gruppi da 2 o 3 persone) dovranno preparare e organizzare una presentazione orale per approfondire alcuni argomenti indicati dal docente. A questo scopo, saranno forniti i metodi per fare una adeguata ricerca bibliografica e gli studenti saranno supportati dal docente nell’organizzazione del seminario. 
È richiesto che la presentazione del seminario venga fatta in presenza di tutti gli studenti in modo da poter incrementare la conoscenza di tutti sugli argomenti trattati e stimolare la capacità di discussione e analisi critica degli argomenti trattati. 
Sarà inoltre organizzata una lezione al computer per applicare uno dei metodi descritti a lezione per la determinazione delle proprietà tessiturali dei solidi mediante metodi di adsorbimento. I dati da elaborare saranno forniti dal docente.
The course includes frontal lessons in the classroom where the treated topics will be presented and discussed with the students.
Students (in groups of 2 or 3 people) will have to prepare and organize an oral presentation to deepen some of the topics indicated by the teacher. To this end, methods will be provided to make an adequate bibliographic search and the students will be supported by the teacher in the organization of the seminar.
It is required that the seminar be presented in the presence of all the students in order to increase the knowledge of everyone on the topics discussed and to stimulate the ability to discuss and analyze crytically the treated topics.
A computer lesson will also be organized to apply one of the methods described in the lesson to determine the solids' textural properties by adsorption methods. The data to be processed will be provided by the teacher.
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato attraverso l’organizzazione del seminario e la lezione di elaborazione di dati forniti dal docente.
he in itinere learning control will be carried out through the organization of the seminar and the lecture dedicated to the processing of data provided by the teacher. The final evaluation will be performed by oral examination.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L'esame finale si baserà sulla discussione orale per la verifica dell'apprendimento delle tematiche affrontate a lezione. Verranno poste sei domande 3 delle quali una riguarderà nozioni teoriche viste in classe, una sarà relativa all’illustrazione di una tecnica chimico-fisica applicata al sistema solido e una relativa ai processi chimico-fisici di interesse ambientale. Una domanda sarà a scelta dello studente.
Inoltre, sarà valutato il seminario preparato dagli studenti per approfondire alcune delle tematiche affrontate a lezione. 
La modalità di esame permette di valutare non solo le conoscenze teoriche acquisite ma anche le capacità di organizzazione e di comunicazione degli studenti, nonchè di conoscere la loro capacità di lavorare in modo autonomo e le capacità di apprendimento. 
Per superare l’esame lo studente dovrà dimostrare di conoscere ed aver compreso le nozioni di base proposte e di saper analizzare in modo critico una problematica proposta. L’eccellenza viene raggiunta rispondendo dimostrando di saper ragionare su argomenti inerenti alle problematiche incontrate a lezione. 
Il livello di difficoltà corrisponde al programma svolto e ai testi di riferimento indicati.
The final exam will be based on the oral discussion to verify the learning of the topics discussed during the lessons. Six questions will be asked. Three of them are related to the theoretical notions explained in the classroom, one will be devoted to illustrate a physico-chemical technique applied to the solid system and one related to the physic-chemical processes of environmental interest. The student will choose a question.
In addition, the seminar prepared by the students to explore some of the topics discussed in the lesson will be evaluated.
The examination method allows evaluating not only the theoretical skills acquired but also the organizational and communication skills of the students, as well as knowing their ability to work autonomously.
To pass the exam, the student must demonstrate knowledge and understanding of the proposed basics and to be able to critically analyze a proposed problem.
The level of difficulty corresponds to the program being run and the reference texts indicated.
Programma esteso/Content
Nell’ambito del corso verranno trattati argomenti di chimica-fisica applicati allo stato solido. 
Verranno descritte le principali classi di materiali e metodologie per la loro preparazione (con particolare riferimento alle metodologie sol-gel e solvotermali).
Verranno inoltre forniti elementi di cristallografia per la descrizione di sistemi cristallini a diversa dimensionalità attraverso le operazioni di simmetria e l’appartenenza ai diversi gruppi spaziali. Inoltre, saranno trattati i principi di diffrazione di raggi X con particolare riferimento alla legge di Bragg e alla trattazione dei reticolo reciproco. 
Saranno date informazioni relative ai processi di adsorbimento su sistemi solidi. Oltre alle tipologie di interazioni che si possono avere, saranno trattati i principali meccanismi di adsorbimento. Verranno discussi i principali modelli di adsorbimento di gas per la determinazione delle proprietà tessiturali dei solidi. Verrà organizzata una lezione in aula per poter applicare alcuni modelli per la determinazione dell’area superficiale dei solidi (Modello di Langmuir e BET) partendo da isoterme sperimentali.
Verranno forniti agli studenti anche richiami di spettroscopia IR e UV-Vis applicate allo stato solido. 
Nell’ambito del corso verranno trattati argomenti chimico-fisici utili alla descrizione del comportamento di specie chimiche di importanza ambientale. Particolare attenzione verrà data alla trattazione dei processi fotochimici e di adsorbimento gas-solido, oltre che alla trattazione di processi termodinamici di interesse ambientale. Verranno forniti agli studenti nozioni riguardanti i costituenti chimici e la struttura fisica dell'atmosfera. Inoltre verranno trattati argomenti riguardanti la chimica della stratosfera e il problema dell'ozono, il riscaldamento globale e la chimica della troposfera con particolare riferimento alle piogge acide, smog fotochimico e particolato atmosferico. Sarà analizzato l’impatto dei grandi impianti per la produzione di energia sull’ambiente con particolare attenzione ai processi che portano alla formazione di inquinanti pericolosi (diossine) e loro inibizione. Saranno infine introdotti i concetti alla base della diffusione degli inquinanti nell’atmosfera e nell’idrosfera.
Sarà richiesto di approfondire un argomento a scelta. A tale scopo, verranno anche fornite informazioni per poter effettuare una ricerca bibliografica in ambito scientifico e per poter organizzare una presentazione in power point sull’argomento di interesse.
During the course, solid-state physics and chemical topics will be discussed.
The main classes of materials and methodologies for their preparation (with particular reference to sol-gel and solvothermal methods) will be described.
Elements of crystallography will also be provided for describing crystalline systems belonging of different spatial groups through symmetry operations . In addition, the X-ray diffraction principles will be treated with particular reference to Bragg's law and the treatment of reciprocal lattice.
Information on adsorption processes will be provided. In addition to the various types of interactions, the main adsorption mechanisms will be treated. The main adsorption models for the determination of the textural properties will be discussed.
Students will also be provided with IR and UV-Vis spectrophotometers applied to the solid state.
The course will cover topics relevant to chemical and physical description of chemical species of environmental importance. Particular attention will be given to the introduction of photochemical processes and gas-solid adsorption principles, as well as to the treatment of thermodynamic processes of environmental interest. Knowledge about the chemical constituents and physical structure of the atmosphere will be provided. Moreover, topics related to the chemistry of the stratosphere and the ozone problem, global warming and the chemistry of the troposphere, with particular reference to photochemical smog and particulate matter pollution, will be introduced. Finally, the impact of large plants for the production of energy will be discussed with particular emphasis to processes leading to the formation of harmful pollutants (dioxins) and their inhibition. The spread of pollutants in atmosphere and hydrosphere will be introduced.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione
Conoscenza delle basi teoriche dei principali metodi per la preparazione di materiali e della loro caratterizzazione.
Conoscenza delle nozioni di base della cristallografia e dei principi di diffrazione di raggi X. 
Conoscenza dei metodi IR e UV-Vis per l’analisi dello stato solido. 
Apprendimento dei principi di adsorbimento. 
Conoscenza dei principali fenomeni chimico-fisici di importanza a livello ambientale. 
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Abilità di applicare in modo corretto alcuni metodi chimico-fisici proposti a lezione (attraverso specifiche esercitazioni al pc su dati forniti dal docente) e interpretazione dei risultati ottenuti.
Capacità di approfondire un argomento chimico-fisico sfruttando facilities comuni per la ricerca bibliografica.
Autonomia di giudizio
Saper analizzare in modo critico la letteratura recente riguardante temi fisico-chimici proposti a lezione. 
Abilità comunicative
Abilità di relazionare usando un linguaggio adeguato su argomenti chimico-fisici in maniera corretta, sia oralmente che per iscritto.
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.
Knowledge and understanding: knowledge of the theoretical bases of the main methods for the preparation of materials and their characterization. Knowledge of the basics of crystallography and X-ray diffraction principles. Knowledge of IR and UV-Vis methods for solid state analysis. Learning the principles of adsorption. Knowledge of the main environmental and chemical phenomena of importance.
Applying knowledge and
understanding: ability to properly apply some of the treated physic-chemical methods (through specific PC tutorials on the data provided by the teacher) and interpretation of the obtained results. Ability to deepen a physic-chemical subject by exploiting common facilities for bibliographic research.
Making judgements: skill to critically analyze the recent literature on physico-chemical topics proposed in lesson.
Communication skills: ability to relate using proper language on physic-chemical arguments in a correct way, whether orally or in writing.
Learning skills: ability to use the teaching material for a critical and reasoned study, also for a subsequent autonomous acquisition of superior knowledge and for a continuous updating.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0684 CHIMICA FISICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA FISICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE E LABORATORIO
Codice
MF0687
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica Verde
Responsabile didattico
LAUS Michele
Docenti
Laus Michele, Chiarcos Riccardo
CFU
12.0
Ore di lezione
96.0
Ore di studio individuale
0.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/04 - CHIMICA INDUSTRIALE
Tipo di insegnamento
Attività formativa integrata
Fruizione insegnamento
OBB
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Moduli
Codice Insegnamento Settore Scientifico Disciplinare (SSD) Docenti Agenda web
MF0688CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE CHIM/04 - CHIMICA INDUSTRIALE Laus Michele Non disponibile
MF0689CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE CHIM/04 - CHIMICA INDUSTRIALE Laus Michele, Chiarcos Riccardo Non disponibile
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Insegnamento
CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE
Codice
MF0688
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica Verde
Responsabile didattico
LAUS Michele
Docenti
Laus Michele
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/04 - CHIMICA INDUSTRIALE
Tipo di insegnamento
Modulo di sola Frequenza
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
G
Insegnamento mutuante in
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0688 CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE - ALESSANDRIA
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0686 CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE
Codice
MF0689
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica Verde
Responsabile didattico
LAUS Michele
Docenti
Laus Michele, Chiarcos Riccardo
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/04 - CHIMICA INDUSTRIALE
Tipo di insegnamento
Modulo di sola Frequenza
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
G
Insegnamento mutuante in
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0689 CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE - ALESSANDRIA
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0700 LABORATORIO DI CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA ANALITICA SUPERIORE E LABORATORIO
Codice
MF0679
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica Verde
Responsabile didattico
ACETO Maurizio
Docenti
Aceto Maurizio, Gianotti Valentina
CFU
12.0
Ore di lezione
96.0
Ore di studio individuale
0.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa integrata
Fruizione insegnamento
OBB
Anno
1
Periodo
Annuale
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
In questo corso è previsto lo studio di tecniche avanzate di analisi chimica. Sono previste progettazione e messa in opera di esperienze pratiche di chimica analitica.
This course includes the study of advanced analytical chemistry techniques. Some planning and execution of practical experiences of analytical chemistry are included.
Testi di riferimento/Textbooks
Dispense fornite dal docente. "Modern analytical methods in art and archaeology", a cura di E. Ciliberto e G. Spoto, John Wiley & Sons, New York, 2000. R. Ekman, J. Silberring, A.M. Westman-Brinkmalm Eds, "Mass Spectrometry: instrumentation, interpretation, and applications" John Wiley & Sons, Inc. Publication, cop. 2009. D.A. Skoog e J.J. Leary, “Chimica analitica strumentale”, EdiSES (1995). R. Cozzi, P. Protti e T. Ruaro, “Analisi chimica strumentale” volumi A, B e C, Zanichelli (1997). D.A. Skoog,, F.J. Holler, S.R. Crouch, "Principles of Instrumental Analysis", 6th Edition, Brooks Cole, ISBN 978-0495012016 (2006).
Lecture notes provided by teacher. "Modern analytical methods in art and archaeology", a cura di E. Ciliberto e G. Spoto, John Wiley & Sons, New York, 2000. R. Ekman, J. Silberring, A.M. Westman-Brinkmalm Eds, "Mass Spectrometry: instrumentation, interpretation, and applications" John Wiley & Sons, Inc. Publication, cop. 2009. D.A. Skoog e J.J. Leary, “Chimica analitica strumentale”, EdiSES (1995). R. Cozzi, P. Protti e T. Ruaro, “Analisi chimica strumentale” volumi A, B e C, Zanichelli (1997). D.A. Skoog,, F.J. Holler, S.R. Crouch, "Principles of Instrumental Analysis", 6th Edition, Brooks Cole, ISBN 978-0495012016 (2006).
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si propone di fornire conoscenze su applicazioni avanzate della chimica analitica e di sviluppare la capacità di scegliere la tecnica giusta in funzione del problema specifico ed il senso critico degli studenti nei confronti di un problema pratico di chimica analitica, attraverso una serie di esperienze con le principali tecniche analitiche strumentali e con i principali metodi di pretrattamento del campione. Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Sviluppare la capacità di apprendere autonomamente nuove nozioni su applicazioni avanzate della chimica analitica e di trarre conclusioni sulla scelta più opportuna in relazione al problema specifico.
The course aims at providing the knowledge concerning advanced applications of analytical chemistry and at developing the ability to select the proper technique in relation to the specific problem and the critical sense of students with regards to a practical problem of analytical chemistry, through a series of experiences with the main instrumental analytical techniques and with the main methods of sample pre-treatment. Communication skills: the students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to the analytical techniques described in the course. Abilities: the students will be able to select and apply the correct analytical technique to face practical problems. He will develop the ability in making judgements from the results obtained by the application of the analytical techniques and learn how to use new analytical methods.
Prerequisiti/Required background knowledge
Buone conoscenze delle tecniche di base in chimica analitica.
Good knowledge of basic analytical chemistry techniques.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni in aula. Esercitazioni nei laboratori strumentali
Classroom lessons. Practice lessons in instrumental laboratories
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato attraverso l'esame finale del corso. Nel corso dell’esperienza in laboratorio viene fatto periodicamente il punto della situazione relativamente all’andamento del progetto.
The final examination will be the only learning control. During the laboratory experience, the state of progress of the project is periodically checked.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
La valutazione è basata su un esame orale costituito da un numero variabile di domande a seconda della preparazione dei candidati, e su una relazione che gli studenti faranno al termine dell’esperienza di laboratorio.
Evaluation is based on an oral examination (the number of questions varies according to the preparation of the candidates) and on a relation that students will prepare and present at the end of the laboratory experience.
Programma esteso/Content
Il corso tratta tecniche analitiche avanzate, tra cui spettroscopia Raman/SERS, spettrofotometria In riflettanza diffusa con fibre ottiche, spettrofluorimetria con fibre ottiche, spettrometria a fluorescenza di raggi X, tecniche superficiali, analisi isotopica; tecniche per la datazione, l’autenticazione, la conservazione, lo studio della provenienza e lo studio tecnologico di materiali antichi e moderni. Inoltre introduce le moderne tecniche analitiche ifenate alla spettrometria di massa e le strategie da adottare durante l’analisi di campioni particolarmente complessi. Durante il corso sono trattate: spettrometria di massa ambient, sorgenti a plasma freddo, DART, REIMS. Ionizzazione per desorbimento DESI, MALDI (interfacciamento con LC eimaging), Fast GC e Ultra Fast GC. GC multidimensionale. Viene spiegato l’effetto matrice in LC-MS: strategie per riconoscerlo, quantificarlo e minimizzarlo. Micro e nano LC. Nano electrospray. Chip-nano-LC. Per la parte di laboratorio: lezioni preliminari sui seguenti argomenti: (1) come risolvere un problema di chimica analitica; (2) metodi di ricerca bibliografica e dei dati; (3) metodi di pre-trattamento del campione; (4) manipolazione dei campioni e dei reagenti. Le esperienze di laboratorio sono divise in due moduli: (1) i principali metodi di pre-trattamento del campione: SPE, SPME, mineralizzazione con microonde, dry ashing, fusione alcalina; (2) le principali tecniche analitiche strumentali: ICP-OES, ICP-MS, HPLC-MS, GC-MS. Le esperienze potranno essere modulate in funzione delle proposte degli studenti.
The course deals with advanced analytical techniques, including Raman/SERS spectroscopy, diffuse reflectance spectrophotometry with optical fibers, spectrofluorimetry with optical fibers, X-ray fluorescence spectrometry, surface techniques, isotopic analysis; techniques for dating, authentication, conservation, study of the origin and technological study of ancient and modern materials. It also introduces modern analytical hyphenated techniques based on mass spectrometry and the strategies to be adopted when analyzing particularly complex samples During the course are treated: ambient mass spectrometry, cold plasma sources, DART, REIMS. DESI ionization, MALDI (interfacing with LC eimaging), Fast GC and Ultra Fast GC. Multidimensional GC. The matrix effect in LC-MS is explained: strategies for recognizing, quantifying and minimizing it. Micro and nano LC. Nano electrospray. Chip-nano-LC. For the laboratory part: preliminary lessons on the following topics: (1) how to solve an analytical chemistry problem; (2) bibliographic and data research methods; (3) sample pre-treatment methods; (4) handling of samples and reagents. The laboratory experiences are divided into two modules: (1) the main sample pre-treatment methods: SPE, SPME, microwave mineralization, dry ashing, alkaline fusion; (2) the main instrumental analytical techniques: ICP-OES, ICP-MS, HPLC-MS, GC-MS. The experiences can be modulated according to the students' proposals.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Capacità di identificare le tecniche migliori per risolvere un problema di chimica analitica
Ability in identifying the most suitable technique for a specific analytical problem
Moduli
Codice Insegnamento Settore Scientifico Disciplinare (SSD) Docenti Agenda web
MF0680CHIMICA ANALITICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA ANALITICA SUPERIORE CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA Aceto Maurizio, Gianotti Valentina Non disponibile
MF0681CHIMICA ANALITICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA SUPERIORE CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA Aceto Maurizio Non disponibile
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Insegnamento
CHIMICA ANALITICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA ANALITICA SUPERIORE
Codice
MF0680
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica Verde
Responsabile didattico
ACETO Maurizio
Docenti
Aceto Maurizio, Gianotti Valentina
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA
Tipo di insegnamento
Modulo di sola Frequenza
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
G
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
In questo corso è previsto lo studio di tecniche avanzate di analisi chimica.
This course includes the study of advanced analytical chemistry techniques.
Testi di riferimento/Textbooks
Dispense fornite dal docente. "Modern analytical methods in art and archaeology", a cura di E. Ciliberto e G. Spoto, John Wiley & Sons, New York, 2000. R. Ekman, J. Silberring, A.M. Westman-Brinkmalm Eds, "Mass Spectrometry: instrumentation, interpretation, and applications" John Wiley & Sons, Inc. Publication, cop. 2009. D.A. Skoog e J.J. Leary, “Chimica analitica strumentale”, EdiSES (1995). R. Cozzi, P. Protti e T. Ruaro, “Analisi chimica strumentale” volumi A, B e C, Zanichelli (1997). D.A. Skoog,, F.J. Holler, S.R. Crouch, "Principles of Instrumental Analysis", 6th Edition, Brooks Cole, ISBN 978-0495012016 (2006).
Lecture notes provided by teacher. "Modern analytical methods in art and archaeology", a cura di E. Ciliberto e G. Spoto, John Wiley & Sons, New York, 2000. R. Ekman, J. Silberring, A.M. Westman-Brinkmalm Eds, "Mass Spectrometry: instrumentation, interpretation, and applications" John Wiley & Sons, Inc. Publication, cop. 2009. D.A. Skoog e J.J. Leary, “Chimica analitica strumentale”, EdiSES (1995). R. Cozzi, P. Protti e T. Ruaro, “Analisi chimica strumentale” volumi A, B e C, Zanichelli (1997). D.A. Skoog,, F.J. Holler, S.R. Crouch, "Principles of Instrumental Analysis", 6th Edition, Brooks Cole, ISBN 978-0495012016 (2006).
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si propone di fornire conoscenze su applicazioni avanzate della chimica analitica. Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Sviluppare la capacità di apprendere autonomamente nuove nozioni su applicazioni avanzate della chimica analitica e di trarre conclusioni sulla scelta più opportuna in relazione al problema specifico.
The course aims at providing the knowledge concerning advanced applications of analytical chemistry. Communication skills: the students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to the analytical techniques described in the course. Abilities: the students will be able to select and apply the correct analytical technique to face practical problems. He will develop the ability in making judgements from the results obtained by the application of the analytical techniques and learn how to use new analytical methods.
Prerequisiti/Required background knowledge
Buone conoscenze delle tecniche di base in chimica analitica.
Good knowledge of basic analytical chemistry techniques.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni in aula. Esercitazioni nei laboratori strumentali
Classroom lessons. Practice lessons in instrumental laboratories
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato attraverso l'esame finale del corso.
The final examination will be the only learning control.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
La valutazione è basata su un esame orale costituito da un numero variabile di domande a seconda della preparazione dei candidati.
Evaluation is based on an oral examination (the number of questions varies according to the preparation of the candidates).
Programma esteso/Content
Il corso tratta tecniche analitiche avanzate, tra cui spettroscopia Raman/SERS, spettrofotometria In riflettanza diffusa con fibre ottiche, spettrofluorimetria con fibre ottiche, spettrometria a fluorescenza di raggi X, tecniche superficiali, analisi isotopica; tecniche per la datazione, l’autenticazione, la conservazione, lo studio della provenienza e lo studio tecnologico di materiali antichi e moderni. Inoltre introduce le moderne tecniche analitiche ifenate alla spettrometria di massa e le strategie da adottare durante l’analisi di campioni particolarmente complessi. Durante il corso sono trattate: spettrometria di massa ambient, sorgenti a plasma freddo, DART, REIMS. Ionizzazione per desorbimento DESI, MALDI (interfacciamento con LC eimaging), Fast GC e Ultra Fast GC. GC multidimensionale. Viene spiegato l’effetto matrice in LC-MS: strategie per riconoscerlo, quantificarlo e minimizzarlo. Micro e nano LC. Nano electrospray. Chip-nano-LC. Per la parte di laboratorio: lezioni preliminari sui seguenti argomenti: (1) come risolvere un problema di chimica analitica; (2) metodi di ricerca bibliografica e dei dati; (3) metodi di pre-trattamento del campione; (4) manipolazione dei campioni e dei reagenti.
The course deals with advanced analytical techniques, including Raman/SERS spectroscopy, diffuse reflectance spectrophotometry with optical fibers, spectrofluorimetry with optical fibers, X-ray fluorescence spectrometry, surface techniques, isotopic analysis; techniques for dating, authentication, conservation, study of the origin and technological study of ancient and modern materials. It also introduces modern analytical hyphenated techniques based on mass spectrometry and the strategies to be adopted when analyzing particularly complex samples During the course are treated: ambient mass spectrometry, cold plasma sources, DART, REIMS. DESI ionization, MALDI (interfacing with LC eimaging), Fast GC and Ultra Fast GC. Multidimensional GC. The matrix effect in LC-MS is explained: strategies for recognizing, quantifying and minimizing it. Micro and nano LC. Nano electrospray. Chip-nano-LC. For the laboratory part: preliminary lessons on the following topics: (1) how to solve an analytical chemistry problem; (2) bibliographic and data research methods; (3) sample pre-treatment methods; (4) handling of samples and reagents.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Capacità di identificare le tecniche migliori per risolvere un problema di chimica analitica
Ability in identifying the most suitable technique for a specific analytical problem
Insegnamento mutuante in
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0678 CHIMICA ANALITICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0680 CHIMICA ANALITICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA ANALITICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA ANALITICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA SUPERIORE
Codice
MF0681
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica Verde
Responsabile didattico
ACETO Maurizio
Docenti
Aceto Maurizio
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA
Tipo di insegnamento
Modulo di sola Frequenza
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
G
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
In questo corso sono previste progettazione e messa in opera di esperienze pratiche di chimica analitica.
This course includes the planning and execution of practical experiences of analytical chemistry.
Testi di riferimento/Textbooks
Dispense fornite dal docente. "Modern analytical methods in art and archaeology", a cura di E. Ciliberto e G. Spoto, John Wiley & Sons, New York, 2000. R. Ekman, J. Silberring, A.M. Westman-Brinkmalm Eds, "Mass Spectrometry: instrumentation, interpretation, and applications" John Wiley & Sons, Inc. Publication, cop. 2009. D.A. Skoog e J.J. Leary, “Chimica analitica strumentale”, EdiSES (1995). R. Cozzi, P. Protti e T. Ruaro, “Analisi chimica strumentale” volumi A, B e C, Zanichelli (1997). D.A. Skoog,, F.J. Holler, S.R. Crouch, "Principles of Instrumental Analysis", 6th Edition, Brooks Cole, ISBN 978-0495012016 (2006).
Lecture notes provided by teacher. "Modern analytical methods in art and archaeology", a cura di E. Ciliberto e G. Spoto, John Wiley & Sons, New York, 2000. R. Ekman, J. Silberring, A.M. Westman-Brinkmalm Eds, "Mass Spectrometry: instrumentation, interpretation, and applications" John Wiley & Sons, Inc. Publication, cop. 2009. D.A. Skoog e J.J. Leary, “Chimica analitica strumentale”, EdiSES (1995). R. Cozzi, P. Protti e T. Ruaro, “Analisi chimica strumentale” volumi A, B e C, Zanichelli (1997). D.A. Skoog,, F.J. Holler, S.R. Crouch, "Principles of Instrumental Analysis", 6th Edition, Brooks Cole, ISBN 978-0495012016 (2006).
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si propone di sviluppare la capacità di scegliere la tecnica giusta in funzione del problema specifico ed il senso critico degli studenti nei confronti di un problema pratico di chimica analitica, attraverso una serie di esperienze con le principali tecniche analitiche strumentali e con i principali metodi di pretrattamento del campione. Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Sviluppare la capacità di apprendere autonomamente nuove nozioni su applicazioni avanzate della chimica analitica e di trarre conclusioni sulla scelta più opportuna in relazione al problema specifico.
The course aims at developing the ability to select the proper technique in relation to the specific problem and the critical sense of students with regards to a practical problem of analytical chemistry, through a series of experiences with the main instrumental analytical techniques and with the main methods of sample pre-treatment. Communication skills: the students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to the analytical techniques described in the course. Abilities: the students will be able to select and apply the correct analytical technique to face practical problems. He will develop the ability in making judgements from the results obtained by the application of the analytical techniques and learn how to use new analytical methods.
Prerequisiti/Required background knowledge
Buone conoscenze delle tecniche di base in chimica analitica.
Good knowledge of basic analytical chemistry techniques.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni in aula. Esercitazioni nei laboratori strumentali
Classroom lessons. Practice lessons in instrumental laboratories
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato facendo periodicamente il punto della situazione relativamente all’andamento del progetto.
During the laboratory experience, the state of progress of the project is periodically checked.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
La valutazione è basata su una relazione che gli studenti faranno al termine dell’esperienza di laboratorio.
Evaluation is based on a relation that students will prepare and present at the end of the laboratory experience.
Programma esteso/Content
Per la parte di laboratorio il corso prevede lezioni preliminari sui seguenti argomenti: (1) come risolvere un problema di chimica analitica; (2) metodi di ricerca bibliografica e dei dati; (3) metodi di pre-trattamento del campione; (4) manipolazione dei campioni e dei reagenti. Le esperienze di laboratorio sono divise in due moduli: (1) i principali metodi di pre-trattamento del campione: SPE, SPME, mineralizzazione con microonde, dry ashing, fusione alcalina; (2) le principali tecniche analitiche strumentali: ICP-OES, ICP-MS, HPLC-MS, GC-MS. Le esperienze potranno essere modulate in funzione delle proposte degli studenti.
For the laboratory part the course will have preliminary lessons on the following topics: (1) how to solve an analytical chemistry problem; (2) bibliographic and data research methods; (3) sample pre-treatment methods; (4) handling of samples and reagents. The laboratory experiences are divided into two modules: (1) the main sample pre-treatment methods: SPE, SPME, microwave mineralization, dry ashing, alkaline fusion; (2) the main instrumental analytical techniques: ICP-OES, ICP-MS, HPLC-MS, GC-MS. The experiences can be modulated according to the students' proposals.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Capacità di identificare le tecniche migliori per risolvere un problema di chimica analitica
Ability in identifying the most suitable technique for a specific analytical problem
Insegnamento mutuante in
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0681 CHIMICA ANALITICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0698 LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA ANALITICA SUPERIORE
Codice
MF0678
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica per materiali e processi
Responsabile didattico
ACETO Maurizio
Docenti
Aceto Maurizio, Gianotti Valentina
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
In questo corso è previsto lo studio di tecniche avanzate di analisi chimica.
This course includes the study of advanced analytical chemistry techniques.
Testi di riferimento/Textbooks
Dispense fornite dal docente. "Modern analytical methods in art and archaeology", a cura di E. Ciliberto e G. Spoto, John Wiley & Sons, New York, 2000. R. Ekman, J. Silberring, A.M. Westman-Brinkmalm Eds, "Mass Spectrometry: instrumentation, interpretation, and applications" John Wiley & Sons, Inc. Publication, cop. 2009. D.A. Skoog e J.J. Leary, “Chimica analitica strumentale”, EdiSES (1995). R. Cozzi, P. Protti e T. Ruaro, “Analisi chimica strumentale” volumi A, B e C, Zanichelli (1997). D.A. Skoog,, F.J. Holler, S.R. Crouch, "Principles of Instrumental Analysis", 6th Edition, Brooks Cole, ISBN 978-0495012016 (2006).
Lecture notes provided by teacher. "Modern analytical methods in art and archaeology", a cura di E. Ciliberto e G. Spoto, John Wiley & Sons, New York, 2000. R. Ekman, J. Silberring, A.M. Westman-Brinkmalm Eds, "Mass Spectrometry: instrumentation, interpretation, and applications" John Wiley & Sons, Inc. Publication, cop. 2009. D.A. Skoog e J.J. Leary, “Chimica analitica strumentale”, EdiSES (1995). R. Cozzi, P. Protti e T. Ruaro, “Analisi chimica strumentale” volumi A, B e C, Zanichelli (1997). D.A. Skoog,, F.J. Holler, S.R. Crouch, "Principles of Instrumental Analysis", 6th Edition, Brooks Cole, ISBN 978-0495012016 (2006).
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si propone di fornire conoscenze su applicazioni avanzate della chimica analitica. Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Sviluppare la capacità di apprendere autonomamente nuove nozioni su applicazioni avanzate della chimica analitica e di trarre conclusioni sulla scelta più opportuna in relazione al problema specifico.
The course aims at providing the knowledge concerning advanced applications of analytical chemistry. Communication skills: the students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to the analytical techniques described in the course. Abilities: the students will be able to select and apply the correct analytical technique to face practical problems. He will develop the ability in making judgements from the results obtained by the application of the analytical techniques and learn how to use new analytical methods.
Prerequisiti/Required background knowledge
Buone conoscenze delle tecniche di base in chimica analitica.
Good knowledge of basic analytical chemistry techniques.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni in aula. Esercitazioni nei laboratori strumentali
Classroom lessons. Practice lessons in instrumental laboratories
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato attraverso l'esame finale del corso.
The final examination will be the only learning control.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
La valutazione è basata su un esame orale costituito da un numero variabile di domande a seconda della preparazione dei candidati.
Evaluation is based on an oral examination (the number of questions varies according to the preparation of the candidates).
Programma esteso/Content
Il corso tratta tecniche analitiche avanzate, tra cui spettroscopia Raman/SERS, spettrofotometria In riflettanza diffusa con fibre ottiche, spettrofluorimetria con fibre ottiche, spettrometria a fluorescenza di raggi X, tecniche superficiali, analisi isotopica; tecniche per la datazione, l’autenticazione, la conservazione, lo studio della provenienza e lo studio tecnologico di materiali antichi e moderni. Inoltre introduce le moderne tecniche analitiche ifenate alla spettrometria di massa e le strategie da adottare durante l’analisi di campioni particolarmente complessi. Durante il corso sono trattate: spettrometria di massa ambient, sorgenti a plasma freddo, DART, REIMS. Ionizzazione per desorbimento DESI, MALDI (interfacciamento con LC eimaging), Fast GC e Ultra Fast GC. GC multidimensionale. Viene spiegato l’effetto matrice in LC-MS: strategie per riconoscerlo, quantificarlo e minimizzarlo. Micro e nano LC. Nano electrospray. Chip-nano-LC. Per la parte di laboratorio: lezioni preliminari sui seguenti argomenti: (1) come risolvere un problema di chimica analitica; (2) metodi di ricerca bibliografica e dei dati; (3) metodi di pre-trattamento del campione; (4) manipolazione dei campioni e dei reagenti.
The course deals with advanced analytical techniques, including Raman/SERS spectroscopy, diffuse reflectance spectrophotometry with optical fibers, spectrofluorimetry with optical fibers, X-ray fluorescence spectrometry, surface techniques, isotopic analysis; techniques for dating, authentication, conservation, study of the origin and technological study of ancient and modern materials. It also introduces modern analytical hyphenated techniques based on mass spectrometry and the strategies to be adopted when analyzing particularly complex samples During the course are treated: ambient mass spectrometry, cold plasma sources, DART, REIMS. DESI ionization, MALDI (interfacing with LC eimaging), Fast GC and Ultra Fast GC. Multidimensional GC. The matrix effect in LC-MS is explained: strategies for recognizing, quantifying and minimizing it. Micro and nano LC. Nano electrospray. Chip-nano-LC. For the laboratory part: preliminary lessons on the following topics: (1) how to solve an analytical chemistry problem; (2) bibliographic and data research methods; (3) sample pre-treatment methods; (4) handling of samples and reagents.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Capacità di identificare le tecniche migliori per risolvere un problema di chimica analitica
Ability in identifying the most suitable technique for a specific analytical problem
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0680 CHIMICA ANALITICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA ANALITICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Stampa
Insegnamento
CHIMICA FISICA SUPERIORE E LABORATORIO
Codice
MF0683
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica per materiali e processi
Responsabile didattico
BISIO CHIARA
Docenti
Bisio Chiara, Marchese Leonardo
CFU
12.0
Ore di lezione
96.0
Ore di studio individuale
0.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/02 - CHIMICA FISICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa integrata
Fruizione insegnamento
OBB
Anno
1
Periodo
Annuale
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Corso Teorico:Il corso è articolato in due parti. Nella prima parte saranno introdotte nozioni riguardanti la chimica fisica dello stato solido. Particolare attenzione sarà data ai metodi per la determinazione delle proprietà di struttura dei solidi, introduzione alla cristallografia e ai metodi di diffrazione di raggi X. Verrà poi trattato l’adsorbimento sulle superfici solide. Saranno forniti elementi di spettroscopia IR e UV-Vis applicate allo stato solido e richiami di fotochimica. Nella seconda parte saranno trattati argomenti di chimica-fisica applicati a sistemi complessi (come per esempio quello atmosferico): saranno descritte le principali reazioni fotochimiche nella stratosfera e nella troposfera e verranno dati elementi relative alla dispersione degli inquinanti nell’atmosfera. Il corso di laboratorio sarà rivolto allo studio di materiali con particolare interesse ambientale e/o catalitico. Diverse esperienze pratiche permetteranno di acquisire informazioni sulle proprietà chimico-fisiche dei sistemi analizzati attraverso un approccio sperimentale di tipo multidisciplinare.
The theoretical course is divided into two parts. In the first part, concepts related to solid state physical chemistry are introduced. Particular attention will be given to the methods for the determination structural properties of solid, introduction to crystallography and X-ray diffraction methods. Then, the adsorption processes on solid surfaces will be treated. Moreover, it will be given concepts of IR and UV-Vis spectroscopy applied to solids and some recalls to photochemistry. In the second part of the course, topics related to physic-chemistry of complex systems (such as the atmosphere) will be treated: the main photochemical reactions in the stratosphere and troposphere will be described and elements related to the dispersion of pollutants into the atmosphere will be given. Study of the experimental methods useful for the analysis of solids for environmental applications (i.e. catalysts for environmentally friendly processes). Various practical experiences will enable to students to acquire information on the physico-chemical properties of materials through a multidisciplinary experimental approach.
Testi di riferimento/Textbooks
P.W. Atkins, “Physical Chemistry", VI Ed., Oxford University Press, oppure l'edizione italiana della V edizione, "Chimica Fisica", Zanichelli;
Stephen Elliott “The Physics and Chemistry of solids”, Wiley
G. Rigault “Introduzione alla cristallografia” Levrotto e Bella
Mark Zemansky, "Calore e Termodinamica", Zanichelli. 
Colin Baird, "Chimica Ambientale", Zanichelli. 
B. J. Finlayson-Pitts e J. N. Pitts, Altro materiale di approfondimento utile ai fini del corso verrà messi a disposizione dal docente.
P.W. Atkins, “Physical Chemistry", VI Ed., Oxford University Press, oppure l'edizione italiana della V edizione, Chimica Fisica", Zanichelli;
Stephen Elliott “The Physics and Chemistry of solids”, Wiley
G. Rigault “Introduzione alla cristallografia” Levrotto e Bella
Mark Zemansky, "Calore e Termodinamica", Zanichelli. 
Colin Baird, "Chimica Ambientale", Zanichelli. 
B. J. Finlayson-Pitts e J. N. Pitts, “Atmospheric Chemistry”, John Wiley and Sons. Other relevant material will be provided by the teacher.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso teorico ha l’obiettivo di fornire agli studenti gli elementi di base di chimica fisica applicati allo stato solido attraverso lezioni dedicate alla descrizione delle diverse tipologie di materiali, ai metodi di preparazione e caratterizzazione più usati. In questo modo sarà possibile fornire concetti di chimica fisica avanzata (elementi di cristallografia e diffrazione di raggi X, tecniche spettroscopiche applicate allo stato solido, principi di adsorbimento su superfici solide) prendendo come esempio sistemi complessi come i materiali solidi.
Inoltre, saranno fornite agli studenti le conoscenze necessarie per comprendere e descrivere i principali fenomeni fisico-chimici legati all’ambiente, l’effetto su di esso delle azioni antropiche, le eventuali modificazioni che ne pregiudicano l’equilibrio. 
Il corso permetter di sviluppare le abilità comunicative degli studenti attraverso l’acquisizione di un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Inoltre, sarà anche sviluppata la capacità di poter relazionare su un argomento scientifico grazie alla preparazione di una presentazione su un argomento a scelta. Ci si aspetta che questa attività sia anche in grado di aumentare la capacità di giudizio degli studenti attraverso una analisi accurata delle recente letteratura scientifica.
Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette allo studente di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati.
Infine, lo scopo del corso sarà anche quella di testare la capacità di apprendimento e di applicare la conoscenza attraverso l’organizzazione di una esercitazione svolta in aula inerente ai metodi di adsorbimento. Nel modulo di laboratorio saranno organizzate specifiche esperienze pratiche che saranno utili per far applicare agli studenti le conoscenze di base acquisite nel corso di Chimica Fisica Superiore. 
Le attività pratiche previste saranno utili per sviluppare l’abilità di eseguire in modo corretto procedure di sintesi e caratterizzazione di materiali di riferimento. I solidi sintetizzati dagli studenti saranno caratterizzati attraverso le principali metodologie chimico-fisiche descritte durante il corso teorico di Chimica Fisica Superiore. Gli studenti dovranno tenere un quaderno di laboratorio dove descrivere in modo appropriato le varie esperienze.
Inoltre, lo studente svilupperà le abilità acquisendo un lessico chimico appropriato agli argomenti del corso, grazie alla stesura e poi alla discussione orale di una relazione riguardante i principali risultati ottenuti in laboratorio. 
La relazione sarà utile per verificare la capacità di applicare la conoscenza degli studenti che dovranno descrivere i risultati sperimentali ottenuti nell’ambito del corso. Sono richiesti dei commenti critici sui dati ottenuti in modo da poter valutare l’autonomia di giudizio. 
L’abilità comunicativa verrà valutata durante l’esame orale. Verrà infatti chiesto agli studenti di descrivere alcuni dei dati raccolti e di analizzarli in modo critico.
The theoretical course aims to provide to students the basic principles of physical-chemistry of solid state through lectures devoted to the description of the different types of materials, the most used preparation and characterization methods. In this way, concepts of advanced physical chemistry (crystallography and X-ray diffraction, solid-state spectroscopic techniques, principles of adsorption on solid surface) will be provided taking as examples complex systems such as solid materials.
In addition, the knowledge necessary to understand and describe the main physico-chemical phenomena related to the environment, the effect on humanity of the anthropic actions, and any modifications that affect their balance will be provided.
The course will allows to students to develop communicative skills by acquiring an appropriate vocabulary in relation to the discussed topics. 
Furthermore, the ability to relate on a scientific topic will also be developed thanks to the preparation of a presentation on a specific argument. It is expected that this activity will also be able to increase students' judgment skills through a thorough analysis of the recent scientific literature.
The course also aims to develop the ability to learn independently and the critical meaning that allows the student to draw conclusions on discussed topics. 
Finally, the aim of the course is also to test the ability to learn and apply knowledge through the organization of a guided exercise in the classroom related to adsorption methods. In this laboratory module, specific practical experiences will be organized to apply the basic knowledge gained in the course of Advanced Physical Chemistry.
 The practical activities will be useful in developing the ability to properly perform synthesis and characterization of reference materials. The synthesized solids will be characterized by using the main physic-chemical-physical described during the theoretical course of Advanced Physical Chemistry. 
The students will use a laboratory book to describe in a proper way the various practical experiences.
The students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to the topics described in the course and to write report on the result obtained from the application of these techniques. He will develop the ability in making judgements and autonomously deepen the arguments treated in the course.
The report, that must contain the experimental results obtained in the frame of the experimental course, will be used to verify the ability to apply the knowledge of students. It is required to students to comment in a critical manner the obtained data in order to evaluate their making judgement skills. 
The communication skills will be evaluated during the oral exam. It will be required to students to describe some of the data and analyze them in a critical manner.
Prerequisiti/Required background knowledge
È consigliabile l’acquisizione degli argomenti trattati nel corso di chimica-fisica IIII e la frequenza al corso di Chimica Fisica Superiore.
It is recommend the acquisition of the topics covered in the course of Physical Chemistry II and Advanced Physical Chemistry.
Metodi didattici/Teaching methods
Il corso teorico prevede lezioni frontali in aula in cui gli argomenti trattati saranno presentati e discussi con gli studenti.
Gli studenti (in gruppi da 2 o 3 persone) dovranno preparare e organizzare una presentazione orale per approfondire alcuni argomenti indicati dal docente. A questo scopo, saranno forniti i metodi per fare una adeguata ricerca bibliografica e gli studenti saranno supportati dal docente nell’organizzazione del seminario. 
È richiesto che la presentazione del seminario venga fatta in presenza di tutti gli studenti in modo da poter incrementare la conoscenza di tutti sugli argomenti trattati e stimolare la capacità di discussione e analisi critica degli argomenti trattati. 
Sarà inoltre organizzata una lezione al computer per applicare uno dei metodi descritti a lezione per la determinazione delle proprietà tessiturali dei solidi mediante metodi di adsorbimento. I dati da elaborare saranno forniti dal docente. Lezioni introduttive alle esperienze pratiche di laboratorio, per richiamare le basi chimico-fisiche necessarie per comprendere le procedure e commentare i risultati. Durante le lezioni introduttive saranno spiegati nel dettaglio gli esperimenti che gli studenti dovranno fare in laboratorio. Lo studente dovrà compilare un quaderno di laboratorio e lavorerà in gruppi (formati da due o al massimo tre studenti) sia per lo svolgimento delle esperienze pratiche che per la preparazione della relazione scritta finale. Al termine del corso, verrà organizzata una lezione finale per discutere in modo collegiale i risultati ottenuti.
The theoretical course includes frontal lessons in the classroom where the treated topics will be presented and discussed with the students.
Students (in groups of 2 or 3 people) will have to prepare and organize an oral presentation to deepen some of the topics indicated by the teacher. To this end, methods will be provided to make an adequate bibliographic search and the students will be supported by the teacher in the organization of the seminar.
It is required that the seminar be presented in the presence of all the students in order to increase the knowledge of everyone on the topics discussed and to stimulate the ability to discuss and analyze crytically the treated topics.
A computer lesson will also be organized to apply one of the methods described in the lesson to determine the solids' textural properties by adsorption methods. The data to be processed will be provided by the teacher.It is recommend the acquisition of the topics covered in the course of Physical Chemistry II and Advanced Physical Chemistry. Introductory lectures on practical laboratory experiences, to recall the chemical-physical bases needed to understand the procedures and comment on the results. During these lessons the experiments that students will have to do in the lab will be explained in detail. The student will have to complete a laboratory book and to work in groups (two or three students) both for practical experience and for the preparation of the final written report. At the end of the course, a specific lesson will be organized to discuss together the obtained data.
Altre informazioni/Further information
Corso teorico: Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato attraverso l’organizzazione del seminario e la lezione di elaborazione di dati forniti dal docente. Ogni esperienza di laboratorio verrà elaborata con gli studenti in modo da verificare la corretta comprensione dei dati. Verrà prodotta e valutata una relazione relativa alle esperienze effettuate in laboratorio.
Theoretical course: The in itinere learning control will be carried out through the organization of the seminar and the lecture dedicated to the processing of data provided by the teacher. The final evaluation will be performed by oral examination. Each laboratory experience will be developed and elaborated with the students in order to verify the correct understanding of the collected data.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Il corso teorico prevede lezioni frontali in aula in cui gli argomenti trattati saranno presentati e discussi con gli studenti.
Gli studenti (in gruppi da 2 o 3 persone) dovranno preparare e organizzare una presentazione orale per approfondire alcuni argomenti indicati dal docente. A questo scopo, saranno forniti i metodi per fare una adeguata ricerca bibliografica e gli studenti saranno supportati dal docente nell’organizzazione del seminario. 
È richiesto che la presentazione del seminario venga fatta in presenza di tutti gli studenti in modo da poter incrementare la conoscenza di tutti sugli argomenti trattati e stimolare la capacità di discussione e analisi critica degli argomenti trattati. 
Sarà inoltre organizzata una lezione al computer per applicare uno dei metodi descritti a lezione per la determinazione delle proprietà tessiturali dei solidi mediante metodi di adsorbimento. I dati da elaborare saranno forniti dal docente. Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato attraverso l’organizzazione del seminario e la lezione di elaborazione di dati forniti dal docente. L'esame finale si baserà sulla discussione orale per la verifica dell'apprendimento delle tematiche affrontate a lezione. Verranno poste sei domande 3 delle quali una riguarderà nozioni teoriche viste in classe, una sarà relativa all’illustrazione di una tecnica chimico-fisica applicata al sistema solido e una relativa ai processi chimico-fisici di interesse ambientale. Una domanda sarà a scelta dello studente.
Inoltre, sarà valutato il seminario preparato dagli studenti per approfondire alcune delle tematiche affrontate a lezione. 
La modalità di esame permette di valutare non solo le conoscenze teoriche acquisite ma anche le capacità di organizzazione e di comunicazione degli studenti, nonchè di conoscere la loro capacità di lavorare in modo autonomo e le capacità di apprendimento. 
Per superare l’esame lo studente dovrà dimostrare di conoscere ed aver compreso le nozioni di base proposte e di saper analizzare in modo critico una problematica proposta. L’eccellenza viene raggiunta rispondendo dimostrando di saper ragionare su argomenti inerenti alle problematiche incontrate a lezione. 
Il livello di difficoltà corrisponde al programma svolto e ai testi di riferimento indicati. La frequenza del corso di laboratorio è obbligatoria. È richiesto allo studente di compilare un quaderno di laboratorio per sviluppare l’abilità di descrivere le esperienze svolte e raccogliere dati in modo corretto. Lo studente dovrà inoltre produrre una relazione scritta contenente un’analisi critica dei risultati ottenuti nelle esperienze per sviluppare la capacità di trarre conclusioni dalle esperienze effettuate e le abilità comunicative.
L'esame finale si baserà sulla discussione orale di una relazione che dovrà riportare in modo esaustivo l’analisi dei risultati ottenuti durante le lezioni di laboratorio. La relazione dovrà essere consegnata al docente almeno 10 giorni prima della data di appello.
Il giudizio finale si baserà sulla valutazione della relazione scritta e su una prova orale composta da 4 domande, di cui due saranno relative alla discussione di due delle esperienze descritte nella relazione, una verterà sulle basi teoriche (illustrate a lezione) di una delle esperienze svolte, ed una sarà relativa ai principi di funzionamento di uno degli strumenti oppure tecniche usate in laboratorioIn modo da valutare la capacità di apprendimento degli studenti (attraverso le domande sulle basi teoriche della materia), che l’abilità di comprensione degli argomenti trattate a lezione. 

The course includes frontal lessons in the classroom where the treated topics will be presented and discussed with the students.
Students (in groups of 2 or 3 people) will have to prepare and organize an oral presentation to deepen some of the topics indicated by the teacher. To this end, methods will be provided to make an adequate bibliographic search and the students will be supported by the teacher in the organization of the seminar.
It is required that the seminar be presented in the presence of all the students in order to increase the knowledge of everyone on the topics discussed and to stimulate the ability to discuss and analyze crytically the treated topics.
A computer lesson will also be organized to apply one of the methods described in the lesson to determine the solids' textural properties by adsorption methods. The data to be processed will be provided by the teacher. The presence at the laboratory course is compulsory. It is required for the student to compile a laboratory book to develop the ability to describe a practical experience and collect data in a proper way. The student must also produce a written report containing a critical analysis of the results obtained in the experience to develop the ability to draw conclusions from the experiences and communication skills.
The final exam will be based on the oral discussion of a report students have to prepare and that is based on an exhaustive analysis of the results obtained during laboratory classes. The report must be delivered to the teacher at least 10 days before the date of the exam session.
The final judgment will be based on the evaluation of the written report and an oral test consisting of 4 questions, two of which will be related to the discussion of two of the experiences described in the report, one will be based on the theoretical basis (illustrated during the introduction lessons) of one of the practical experiences , and one will relate to the operating principles of one of the instruments or techniques used in the laboratory. The knowledge of students will be evaluated though specific questions related to theoretical aspects of the discipline.
This exam allows you to evaluate the acquired theoretical knowledge, the ability to apply them to real cases, the ability to collect and critically analyze the obtained results, the communicative skills in exposing the work done.
To overcome the test, the student must at least demonstrate knowledge and understanding of the basics and their applications in the lab.
The level of difficulty corresponds to the program being run and the reference texts indicated. The excellence will be reached by answering to a specific question posed to judge the ability of making judgment on arguments similar to that treated during the class.
Programma esteso/Content
Nell’ambito del corso teorico verranno trattati argomenti di chimica-fisica applicati allo stato solido. 
Verranno descritte le principali classi di materiali e metodologie per la loro preparazione (con particolare riferimento alle metodologie sol-gel e solvotermali).
Verranno inoltre forniti elementi di cristallografia per la descrizione di sistemi cristallini a diversa dimensionalità attraverso le operazioni di simmetria e l’appartenenza ai diversi gruppi spaziali. Inoltre, saranno trattati i principi di diffrazione di raggi X con particolare riferimento alla legge di Bragg e alla trattazione dei reticolo reciproco. 
Saranno date informazioni relative ai processi di adsorbimento su sistemi solidi. Oltre alle tipologie di interazioni che si possono avere, saranno trattati i principali meccanismi di adsorbimento. Verranno discussi i principali modelli di adsorbimento di gas per la determinazione delle proprietà tessiturali dei solidi. Verrà organizzata una lezione in aula per poter applicare alcuni modelli per la determinazione dell’area superficiale dei solidi (Modello di Langmuir e BET) partendo da isoterme sperimentali.
Verranno forniti agli studenti anche richiami di spettroscopia IR e UV-Vis applicate allo stato solido. 
Nell’ambito del corso verranno trattati argomenti chimico-fisici utili alla descrizione del comportamento di specie chimiche di importanza ambientale. Particolare attenzione verrà data alla trattazione dei processi fotochimici e di adsorbimento gas-solido, oltre che alla trattazione di processi termodinamici di interesse ambientale. Verranno forniti agli studenti nozioni riguardanti i costituenti chimici e la struttura fisica dell'atmosfera. Inoltre verranno trattati argomenti riguardanti la chimica della stratosfera e il problema dell'ozono, il riscaldamento globale e la chimica della troposfera con particolare riferimento alle piogge acide, smog fotochimico e particolato atmosferico. Sarà analizzato l’impatto dei grandi impianti per la produzione di energia sull’ambiente con particolare attenzione ai processi che portano alla formazione di inquinanti pericolosi (diossine) e loro inibizione. Saranno infine introdotti i concetti alla base della diffusione degli inquinanti nell’atmosfera e nell’idrosfera.
Sarà richiesto di approfondire un argomento a scelta. A tale scopo, verranno anche fornite informazioni per poter effettuare una ricerca bibliografica in ambito scientifico e per poter organizzare una presentazione in power point sull’argomento di interesse.Il corso di laboratorio, che ha uno spiccato carattere applicativo, saranno approfondite le metodologie di indagine di base che possono essere utilizzate per lo studio di materiali solidi di interesse ambientale, come ad esempio catalizzatori eterogenei per reazioni a basso impatto ambientale. Dopo alcune lezioni frontali, che saranno dedicate principalmente all’introduzione dei sistemi solidi di interesse ambientale e alla verifica/introduzione della conoscenza dei principi di base delle tecniche sperimentali che possono essere utilizzate per lo studio degli stessi (diffrazione di raggi X, spettroscopia IR e DR-UV-Vis, fisisorbimento di gas, microscopia elettronica, analisi termica), verranno organizzate diverse esperienze pratiche in laboratorio che permetteranno di acquisire informazioni sulle proprietà chimico-fisiche dei sistemi solidi analizzati.
During the theoretical course, solid-state physics and chemical topics will be discussed.
The main classes of materials and methodologies for their preparation (with particular reference to sol-gel and solvothermal methods) will be described.
Elements of crystallography will also be provided for describing crystalline systems belonging of different spatial groups through symmetry operations . In addition, the X-ray diffraction principles will be treated with particular reference to Bragg's law and the treatment of reciprocal lattice.
Information on adsorption processes will be provided. In addition to the various types of interactions, the main adsorption mechanisms will be treated. The main adsorption models for the determination of the textural properties will be discussed.
Students will also be provided with IR and UV-Vis spectrophotometers applied to the solid state.
The course will cover topics relevant to chemical and physical description of chemical species of environmental importance. Particular attention will be given to the introduction of photochemical processes and gas-solid adsorption principles, as well as to the treatment of thermodynamic processes of environmental interest. Knowledge about the chemical constituents and physical structure of the atmosphere will be provided. Moreover, topics related to the chemistry of the stratosphere and the ozone problem, global warming and the chemistry of the troposphere, with particular reference to photochemical smog and particulate matter pollution, will be introduced. Finally, the impact of large plants for the production of energy will be discussed with particular emphasis to processes leading to the formation of harmful pollutants (dioxins) and their inhibition. The spread of pollutants in atmosphere and hydrosphere will be introduced.In the laboratory course, which has a strong applicative character, the experimental methods useful for the analysis of solids for environmental applications (i.e. catalysts for environmentally friendly processes) will be introduced. Few lessons in classroom will be mainly dedicated to the introduction of solid systems of environmental interest and to verify the knowledge of the basic principles of experimental techniques that can be used for the study of solid samples (IR, Raman and DR-UV-Vis spectroscopy, physisorption analysis, electron microscopy, thermal analysis). Several practical experiences will be organized aiming to provide information on physico-chemical properties of solid systems with interest for processes with low environmental impact.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Corso teorico: Conoscenza e comprensione
Conoscenza delle basi teoriche dei principali metodi per la preparazione di materiali e della loro caratterizzazione.
Conoscenza delle nozioni di base della cristallografia e dei principi di diffrazione di raggi X. 
Conoscenza dei metodi IR e UV-Vis per l’analisi dello stato solido. 
Apprendimento dei principi di adsorbimento. 
Conoscenza dei principali fenomeni chimico-fisici di importanza a livello ambientale. 
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Abilità di applicare in modo corretto alcuni metodi chimico-fisici proposti a lezione (attraverso specifiche esercitazioni al pc su dati forniti dal docente) e interpretazione dei risultati ottenuti.
Capacità di approfondire un argomento chimico-fisico sfruttando facilities comuni per la ricerca bibliografica.
Autonomia di giudizio
Saper analizzare in modo critico la letteratura recente riguardante temi fisico-chimici proposti a lezione. 
Abilità comunicative
Abilità di relazionare usando un linguaggio adeguato su argomenti chimico-fisici in maniera corretta, sia oralmente che per iscritto.
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.Corso di laboratorio: Conoscenza e comprensione
Conoscenza dei concetti di base di sintesi e caratterizzazione di materiali. Conoscenza di base dei metodi di sintesi sol-gel e solvotermali. Conoscenza dei metodi di caratterizzazione della struttura (diffrazione di raggi X), tessitura (fisisorbimento di N2), morfologia (microscopia SEM) e proprietà di superficie dei solidi (analisi IR e UV-Vis in riflettanza diffusa, anche di adsorbimento di molecole sonda).
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
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 analizzare con senso critico i risultati ottenuti nelle esperienze pratiche, individuando eventuali errori e proponendo soluzioni.
Abilità comunicative
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. Acquisizione di un 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.
Theoretical course: Knowledge and understanding: knowledge of the theoretical bases of the main methods for the preparation of materials and their characterization. Knowledge of the basics of crystallography and X-ray diffraction principles. Knowledge of IR and UV-Vis methods for solid state analysis. Learning the principles of adsorption. Knowledge of the main environmental and chemical phenomena of importance.
Applying knowledge and
understanding: ability to properly apply some of the treated physic-chemical methods (through specific PC tutorials on the data provided by the teacher) and interpretation of the obtained results. Ability to deepen a physic-chemical subject by exploiting common facilities for bibliographic research.
Making judgements: skill to critically analyze the recent literature on physico-chemical topics proposed in lesson.
Communication skills: ability to relate using proper language on physic-chemical arguments in a correct way, whether orally or in writing.
Learning skills: ability to use the teaching material for a critical and reasoned study, also for a subsequent autonomous acquisition of superior knowledge and for a continuous updating.
Moduli
Codice Insegnamento Settore Scientifico Disciplinare (SSD) Docenti Agenda web
MF0684CHIMICA FISICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA FISICA SUPERIORE CHIM/02 - CHIMICA FISICA Bisio Chiara Non disponibile
MF0685CHIMICA FISICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA FISICA SUPERIORE CHIM/02 - CHIMICA FISICA Marchese Leonardo, Bisio Chiara Non disponibile
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Insegnamento
CHIMICA FISICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA FISICA SUPERIORE
Codice
MF0684
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica per materiali e processi
Responsabile didattico
BISIO CHIARA
Docenti
Bisio Chiara
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/02 - CHIMICA FISICA
Tipo di insegnamento
Modulo di sola Frequenza
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
G
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso è articolato in due parti. Nella prima parte saranno introdotte nozioni riguardanti la chimica fisica dello stato solido. Particolare attenzione sarà data ai metodi per la determinazione delle proprietà di struttura dei solidi, introduzione alla cristallografia e ai metodi di diffrazione di raggi X. Verrà poi trattato l’adsorbimento sulle superfici solide. Saranno forniti elementi di spettroscopia IR e UV-Vis applicate allo stato solido e richiami di fotochimica. Nella seconda parte saranno trattati argomenti di chimica-fisica applicati a sistemi complessi (come per esempio quello atmosferico): saranno descritte le principali reazioni fotochimiche nella stratosfera e nella troposfera e verranno dati elementi relative alla dispersione degli inquinanti nell’atmosfera
The course is divided into two parts. In the first part, concepts related to solid state physical chemistry are introduced. Particular attention will be given to the methods for the determination structural properties of solid, introduction to crystallography and X-ray diffraction methods. Then, the adsorption processes on solid surfaces will be treated. Moreover, it will be given concepts of IR and UV-Vis spectroscopy applied to solids and some recalls to photochemistry. In the second part of the course, topics related to physic-chemistry of complex systems (such as the atmosphere) will be treated: the main photochemical reactions in the stratosphere and troposphere will be described and elements related to the dispersion of pollutants into the atmosphere will be given.
Testi di riferimento/Textbooks
.W. Atkins, “Physical Chemistry", VI Ed., Oxford University Press, oppure l'edizione italiana della V edizione, "Chimica Fisica", Zanichelli;
Stephen Elliott “The Physics and Chemistry of solids”, Wiley
G. Rigault “Introduzione alla cristallografia” Levrotto e Bella
Mark Zemansky, "Calore e Termodinamica", Zanichelli. 
Colin Baird, "Chimica Ambientale", Zanichelli. 
B. J. Finlayson-Pitts e J. N. Pitts, “Atmospheric Chemistry”, John Wiley and Sons.
.W. Atkins, “Physical Chemistry", VI Ed., Oxford University Press, oppure l'edizione italiana della V edizione, "Chimica Fisica", Zanichelli;
Stephen Elliott “The Physics and Chemistry of solids”, Wiley
G. Rigault “Introduzione alla cristallografia” Levrotto e Bella
Mark Zemansky, "Calore e Termodinamica", Zanichelli. 
Colin Baird, "Chimica Ambientale", Zanichelli. 
B. J. Finlayson-Pitts e J. N. Pitts, “Atmospheric Chemistry”, John Wiley and Sons.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti gli elementi di base di chimica fisica applicati allo stato solido attraverso lezioni dedicate alla descrizione delle diverse tipologie di materiali, ai metodi di preparazione e caratterizzazione più usati. In questo modo sarà possibile fornire concetti di chimica fisica avanzata (elementi di cristallografia e diffrazione di raggi X, tecniche spettroscopiche applicate allo stato solido, principi di adsorbimento su superfici solide) prendendo come esempio sistemi complessi come i materiali solidi.
Inoltre, saranno fornite agli studenti le conoscenze necessarie per comprendere e descrivere i principali fenomeni fisico-chimici legati all’ambiente, l’effetto su di esso delle azioni antropiche, le eventuali modificazioni che ne pregiudicano l’equilibrio. 
Il corso permetter di sviluppare le abilità comunicative degli studenti attraverso l’acquisizione di un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Inoltre, sarà anche sviluppata la capacità di poter relazionare su un argomento scientifico grazie alla preparazione di una presentazione su un argomento a scelta. Ci si aspetta che questa attività sia anche in grado di aumentare la capacità di giudizio degli studenti attraverso una analisi accurata delle recente letteratura scientifica.
Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette allo studente di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati.
Infine, lo scopo del corso sarà anche quella di testare la capacità di apprendimento e di applicare la conoscenza attraverso l’organizzazione di una esercitazione svolta in aula inerente ai metodi di adsorbimento.
The course aims to provide to students the basic principles of physical-chemistry of solid state through lectures devoted to the description of the different types of materials, the most used preparation and characterization methods. In this way, concepts of advanced physical chemistry (crystallography and X-ray diffraction, solid-state spectroscopic techniques, principles of adsorption on solid surface) will be provided taking as examples complex systems such as solid materials.
In addition, the knowledge necessary to understand and describe the main physico-chemical phenomena related to the environment, the effect on humanity of the anthropic actions, and any modifications that affect their balance will be provided.
The course will allows to students to develop communicative skills by acquiring an appropriate vocabulary in relation to the discussed topics. 
Furthermore, the ability to relate on a scientific topic will also be developed thanks to the preparation of a presentation on a specific argument. It is expected that this activity will also be able to increase students' judgment skills through a thorough analysis of the recent scientific literature.
The course also aims to develop the ability to learn independently and the critical meaning that allows the student to draw conclusions on discussed topics. 
Finally, the aim of the course is also to test the ability to learn and apply knowledge through the organization of a guided exercise in the classroom related to adsorption methods.
Prerequisiti/Required background knowledge
È consigliabile l’acquisizione degli argomenti trattati nel corso di chimica-fisica II.
It is recommend the acquisition of the topics covered in the course of Physical Chemistry II.
Metodi didattici/Teaching methods
Il corso prevede lezioni frontali in aula in cui gli argomenti trattati saranno presentati e discussi con gli studenti.
Gli studenti (in gruppi da 2 o 3 persone) dovranno preparare e organizzare una presentazione orale per approfondire alcuni argomenti indicati dal docente. A questo scopo, saranno forniti i metodi per fare una adeguata ricerca bibliografica e gli studenti saranno supportati dal docente nell’organizzazione del seminario. 
È richiesto che la presentazione del seminario venga fatta in presenza di tutti gli studenti in modo da poter incrementare la conoscenza di tutti sugli argomenti trattati e stimolare la capacità di discussione e analisi critica degli argomenti trattati. 
Sarà inoltre organizzata una lezione al computer per applicare uno dei metodi descritti a lezione per la determinazione delle proprietà tessiturali dei solidi mediante metodi di adsorbimento. I dati da elaborare saranno forniti dal docente.
The course includes frontal lessons in the classroom where the treated topics will be presented and discussed with the students.
Students (in groups of 2 or 3 people) will have to prepare and organize an oral presentation to deepen some of the topics indicated by the teacher. To this end, methods will be provided to make an adequate bibliographic search and the students will be supported by the teacher in the organization of the seminar.
It is required that the seminar be presented in the presence of all the students in order to increase the knowledge of everyone on the topics discussed and to stimulate the ability to discuss and analyze crytically the treated topics.
A computer lesson will also be organized to apply one of the methods described in the lesson to determine the solids' textural properties by adsorption methods. The data to be processed will be provided by the teacher.
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato attraverso l’organizzazione del seminario e la lezione di elaborazione di dati forniti dal docente.
he in itinere learning control will be carried out through the organization of the seminar and the lecture dedicated to the processing of data provided by the teacher. The final evaluation will be performed by oral examination.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L'esame finale si baserà sulla discussione orale per la verifica dell'apprendimento delle tematiche affrontate a lezione. Verranno poste sei domande 3 delle quali una riguarderà nozioni teoriche viste in classe, una sarà relativa all’illustrazione di una tecnica chimico-fisica applicata al sistema solido e una relativa ai processi chimico-fisici di interesse ambientale. Una domanda sarà a scelta dello studente.
Inoltre, sarà valutato il seminario preparato dagli studenti per approfondire alcune delle tematiche affrontate a lezione. 
La modalità di esame permette di valutare non solo le conoscenze teoriche acquisite ma anche le capacità di organizzazione e di comunicazione degli studenti, nonchè di conoscere la loro capacità di lavorare in modo autonomo e le capacità di apprendimento. 
Per superare l’esame lo studente dovrà dimostrare di conoscere ed aver compreso le nozioni di base proposte e di saper analizzare in modo critico una problematica proposta. L’eccellenza viene raggiunta rispondendo dimostrando di saper ragionare su argomenti inerenti alle problematiche incontrate a lezione. 
Il livello di difficoltà corrisponde al programma svolto e ai testi di riferimento indicati.
The final exam will be based on the oral discussion to verify the learning of the topics discussed during the lessons. Six questions will be asked. Three of them are related to the theoretical notions explained in the classroom, one will be devoted to illustrate a physico-chemical technique applied to the solid system and one related to the physic-chemical processes of environmental interest. The student will choose a question.
In addition, the seminar prepared by the students to explore some of the topics discussed in the lesson will be evaluated.
The examination method allows evaluating not only the theoretical skills acquired but also the organizational and communication skills of the students, as well as knowing their ability to work autonomously.
To pass the exam, the student must demonstrate knowledge and understanding of the proposed basics and to be able to critically analyze a proposed problem.
The level of difficulty corresponds to the program being run and the reference texts indicated.
Programma esteso/Content
Nell’ambito del corso verranno trattati argomenti di chimica-fisica applicati allo stato solido. 
Verranno descritte le principali classi di materiali e metodologie per la loro preparazione (con particolare riferimento alle metodologie sol-gel e solvotermali).
Verranno inoltre forniti elementi di cristallografia per la descrizione di sistemi cristallini a diversa dimensionalità attraverso le operazioni di simmetria e l’appartenenza ai diversi gruppi spaziali. Inoltre, saranno trattati i principi di diffrazione di raggi X con particolare riferimento alla legge di Bragg e alla trattazione dei reticolo reciproco. 
Saranno date informazioni relative ai processi di adsorbimento su sistemi solidi. Oltre alle tipologie di interazioni che si possono avere, saranno trattati i principali meccanismi di adsorbimento. Verranno discussi i principali modelli di adsorbimento di gas per la determinazione delle proprietà tessiturali dei solidi. Verrà organizzata una lezione in aula per poter applicare alcuni modelli per la determinazione dell’area superficiale dei solidi (Modello di Langmuir e BET) partendo da isoterme sperimentali.
Verranno forniti agli studenti anche richiami di spettroscopia IR e UV-Vis applicate allo stato solido. 
Nell’ambito del corso verranno trattati argomenti chimico-fisici utili alla descrizione del comportamento di specie chimiche di importanza ambientale. Particolare attenzione verrà data alla trattazione dei processi fotochimici e di adsorbimento gas-solido, oltre che alla trattazione di processi termodinamici di interesse ambientale. Verranno forniti agli studenti nozioni riguardanti i costituenti chimici e la struttura fisica dell'atmosfera. Inoltre verranno trattati argomenti riguardanti la chimica della stratosfera e il problema dell'ozono, il riscaldamento globale e la chimica della troposfera con particolare riferimento alle piogge acide, smog fotochimico e particolato atmosferico. Sarà analizzato l’impatto dei grandi impianti per la produzione di energia sull’ambiente con particolare attenzione ai processi che portano alla formazione di inquinanti pericolosi (diossine) e loro inibizione. Saranno infine introdotti i concetti alla base della diffusione degli inquinanti nell’atmosfera e nell’idrosfera.
Sarà richiesto di approfondire un argomento a scelta. A tale scopo, verranno anche fornite informazioni per poter effettuare una ricerca bibliografica in ambito scientifico e per poter organizzare una presentazione in power point sull’argomento di interesse.
During the course, solid-state physics and chemical topics will be discussed.
The main classes of materials and methodologies for their preparation (with particular reference to sol-gel and solvothermal methods) will be described.
Elements of crystallography will also be provided for describing crystalline systems belonging of different spatial groups through symmetry operations . In addition, the X-ray diffraction principles will be treated with particular reference to Bragg's law and the treatment of reciprocal lattice.
Information on adsorption processes will be provided. In addition to the various types of interactions, the main adsorption mechanisms will be treated. The main adsorption models for the determination of the textural properties will be discussed.
Students will also be provided with IR and UV-Vis spectrophotometers applied to the solid state.
The course will cover topics relevant to chemical and physical description of chemical species of environmental importance. Particular attention will be given to the introduction of photochemical processes and gas-solid adsorption principles, as well as to the treatment of thermodynamic processes of environmental interest. Knowledge about the chemical constituents and physical structure of the atmosphere will be provided. Moreover, topics related to the chemistry of the stratosphere and the ozone problem, global warming and the chemistry of the troposphere, with particular reference to photochemical smog and particulate matter pollution, will be introduced. Finally, the impact of large plants for the production of energy will be discussed with particular emphasis to processes leading to the formation of harmful pollutants (dioxins) and their inhibition. The spread of pollutants in atmosphere and hydrosphere will be introduced.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione
Conoscenza delle basi teoriche dei principali metodi per la preparazione di materiali e della loro caratterizzazione.
Conoscenza delle nozioni di base della cristallografia e dei principi di diffrazione di raggi X. 
Conoscenza dei metodi IR e UV-Vis per l’analisi dello stato solido. 
Apprendimento dei principi di adsorbimento. 
Conoscenza dei principali fenomeni chimico-fisici di importanza a livello ambientale. 
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Abilità di applicare in modo corretto alcuni metodi chimico-fisici proposti a lezione (attraverso specifiche esercitazioni al pc su dati forniti dal docente) e interpretazione dei risultati ottenuti.
Capacità di approfondire un argomento chimico-fisico sfruttando facilities comuni per la ricerca bibliografica.
Autonomia di giudizio
Saper analizzare in modo critico la letteratura recente riguardante temi fisico-chimici proposti a lezione. 
Abilità comunicative
Abilità di relazionare usando un linguaggio adeguato su argomenti chimico-fisici in maniera corretta, sia oralmente che per iscritto.
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.
Knowledge and understanding: knowledge of the theoretical bases of the main methods for the preparation of materials and their characterization. Knowledge of the basics of crystallography and X-ray diffraction principles. Knowledge of IR and UV-Vis methods for solid state analysis. Learning the principles of adsorption. Knowledge of the main environmental and chemical phenomena of importance.
Applying knowledge and
understanding: ability to properly apply some of the treated physic-chemical methods (through specific PC tutorials on the data provided by the teacher) and interpretation of the obtained results. Ability to deepen a physic-chemical subject by exploiting common facilities for bibliographic research.
Making judgements: skill to critically analyze the recent literature on physico-chemical topics proposed in lesson.
Communication skills: ability to relate using proper language on physic-chemical arguments in a correct way, whether orally or in writing.
Learning skills: ability to use the teaching material for a critical and reasoned study, also for a subsequent autonomous acquisition of superior knowledge and for a continuous updating.
Insegnamento mutuante in
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0682 CHIMICA FISICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0682 CHIMICA FISICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA FISICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA FISICA SUPERIORE
Codice
MF0685
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica per materiali e processi
Responsabile didattico
BISIO CHIARA
Docenti
Marchese Leonardo, Bisio Chiara
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/02 - CHIMICA FISICA
Tipo di insegnamento
Modulo di sola Frequenza
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
G
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
l corso sarà rivolto allo studio di materiali con particolare interesse ambientale e/o catalitico. Diverse esperienze pratiche permetteranno di acquisire informazioni sulle proprietà chimico-fisiche dei sistemi analizzati attraverso un approccio sperimentale di tipo multidisciplinare.
Study of the experimental methods useful for the analysis of solids for environmental applications (i.e. catalysts for environmentally friendly processes). Various practical experiences will enable to students to acquire information on the physico-chemical properties of materials through a multidisciplinary experimental approach.
Testi di riferimento/Textbooks
P.W. Atkins, “Physical Chemistry", VI Ed., Oxford University Press, oppure l'edizione italiana della V edizione, "Chimica Fisica", Zanichelli; 
Altro materiale di approfondimento utile ai fini del corso verrà messi a disposizione dal docente.
P.W. Atkins, “Physical Chemistry", VI Ed., Oxford University Press 

Other relevant material will be provided by the teacher.
Obiettivi formativi/Mission
In questo modulo di laboratorio saranno organizzate specifiche esperienze pratiche che saranno utili per far applicare agli studenti le conoscenze di base acquisite nel corso di Chimica Fisica Superiore. 
Le attività pratiche previste saranno utili per sviluppare l’abilità di eseguire in modo corretto procedure di sintesi e caratterizzazione di materiali di riferimento. I solidi sintetizzati dagli studenti saranno caratterizzati attraverso le principali metodologie chimico-fisiche descritte durante il corso teorico di Chimica Fisica Superiore. Gli studenti dovranno tenere un quaderno di laboratorio dove descrivere in modo appropriato le varie esperienze.
Inoltre, lo studente svilupperà le abilità acquisendo un lessico chimico appropriato agli argomenti del corso, grazie alla stesura e poi alla discussione orale di una relazione riguardante i principali risultati ottenuti in laboratorio. 
La relazione sarà utile per verificare la capacità di applicare la conoscenza degli studenti che dovranno descrivere i risultati sperimentali ottenuti nell’ambito del corso. Sono richiesti dei commenti critici sui dati ottenuti in modo da poter valutare l’autonomia di giudizio. 
L’abilità comunicativa verrà valutata durante l’esame orale. Verrà infatti chiesto agli studenti di descrivere alcuni dei dati raccolti e di analizzarli in modo critico.
In this laboratory module, specific practical experiences will be organized to apply the basic knowledge gained in the course of Advanced Physical Chemistry.
The practical activities will be useful in developing the ability to properly perform synthesis and characterization of reference materials. The synthesized solids will be characterized by using the main physic-chemical-physical described during the theoretical course of Advanced Physical Chemistry. 
The students will use a laboratory book to describe in a proper way the various practical experiences.
The students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to the topics described in the course and to write report on the result obtained from the application of these techniques. He will develop the ability in making judgements and autonomously deepen the arguments treated in the course.
The report, that must contain the experimental results obtained in the frame of the experimental course, will be used to verify the ability to apply the knowledge of students. It is required to students to comment in a critical manner the obtained data in order to evaluate their making judgement skills. 
The communication skills will be evaluated during the oral exam. It will be required to students to describe some of the data and analyze them in a critical manner.
Prerequisiti/Required background knowledge
È consigliabile l’acquisizione degli argomenti trattati nel corso di Chimica-Fisica II e la frequenza al corso di Chimica Fisica Superiore.
It is recommend the acquisition of the topics covered in the course of Physical Chemistry II and Advanced Physical Chemistry.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni introduttive alle esperienze pratiche di laboratorio, per richiamare le basi chimico-fisiche necessarie per comprendere le procedure e commentare i risultati. Durante le lezioni introduttive saranno spiegati nel dettaglio gli esperimenti che gli studenti dovranno fare in laboratorio. Lo studente dovrà compilare un quaderno di laboratorio e lavorerà in gruppi (formati da due o al massimo tre studenti) sia per lo svolgimento delle esperienze pratiche che per la preparazione della relazione scritta finale. Al termine del corso, verrà organizzata una lezione finale per discutere in modo collegiale i risultati ottenuti.
It is recommend the acquisition of the topics covered in the course of Physical Chemistry II and Advanced Physical Chemistry. Introductory lectures on practical laboratory experiences, to recall the chemical-physical bases needed to understand the procedures and comment on the results. During these lessons the experiments that students will have to do in the lab will be explained in detail. The student will have to complete a laboratory book and to work in groups (two or three students) both for practical experience and for the preparation of the final written report. At the end of the course, a specific lesson will be organized to discuss together the obtained data.
Altre informazioni/Further information
Ogni esperienza di laboratorio verrà elaborata con gli studenti in modo da verificare la corretta comprensione dei dati. Verrà prodotta e valutata una relazione relativa alle esperienze effettuate in laboratorio.
Each laboratory experience will be developed and elaborated with the students in order to verify the correct understanding of the collected data.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
La frequenza del corso di laboratorio è obbligatoria. È richiesto allo studente di compilare un quaderno di laboratorio per sviluppare l’abilità di descrivere le esperienze svolte e raccogliere dati in modo corretto. Lo studente dovrà inoltre produrre una relazione scritta contenente un’analisi critica dei risultati ottenuti nelle esperienze per sviluppare la capacità di trarre conclusioni dalle esperienze effettuate e le abilità comunicative.
L'esame finale si baserà sulla discussione orale di una relazione che dovrà riportare in modo esaustivo l’analisi dei risultati ottenuti durante le lezioni di laboratorio. La relazione dovrà essere consegnata al docente almeno 10 giorni prima della data di appello.
Il giudizio finale si baserà sulla valutazione della relazione scritta e su una prova orale composta da 4 domande, di cui due saranno relative alla discussione di due delle esperienze descritte nella relazione, una verterà sulle basi teoriche (illustrate a lezione) di una delle esperienze svolte, ed una sarà relativa ai principi di funzionamento di uno degli strumenti oppure tecniche usate in laboratorioIn modo da valutare la capacità di apprendimento degli studenti (attraverso le domande sulle basi teoriche della materia), che l’abilità di comprensione degli argomenti trattate a lezione. 
Questa modalità d’esame permette 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.
Per superare la prova lo studente dovrà almeno dimostrare di conoscere ed aver compreso le nozioni di base e le loro applicazioni in laboratorio. Per raggiungere l’eccellenza sarà posta una domanda per valutare la capacità di giudizio dello studente su argomenti simili a quelli trattati a lezione. 
Il livello di difficoltà corrisponde al programma svolto e ai testi di riferimento indicati.
The presence at the laboratory course is compulsory. It is required for the student to compile a laboratory book to develop the ability to describe a practical experience and collect data in a proper way. The student must also produce a written report containing a critical analysis of the results obtained in the experience to develop the ability to draw conclusions from the experiences and communication skills.
The final exam will be based on the oral discussion of a report students have to prepare and that is based on an exhaustive analysis of the results obtained during laboratory classes. The report must be delivered to the teacher at least 10 days before the date of the exam session.
The final judgment will be based on the evaluation of the written report and an oral test consisting of 4 questions, two of which will be related to the discussion of two of the experiences described in the report, one will be based on the theoretical basis (illustrated during the introduction lessons) of one of the practical experiences , and one will relate to the operating principles of one of the instruments or techniques used in the laboratory. The knowledge of students will be evaluated though specific questions related to theoretical aspects of the discipline.
This exam allows you to evaluate the acquired theoretical knowledge, the ability to apply them to real cases, the ability to collect and critically analyze the obtained results, the communicative skills in exposing the work done.
To overcome the test, the student must at least demonstrate knowledge and understanding of the basics and their applications in the lab.
The level of difficulty corresponds to the program being run and the reference texts indicated. The excellence will be reached by answering to a specific question posed to judge the ability of making judgment on arguments similar to that treated during the class.
Programma esteso/Content
Nell’ambito del presente corso, che ha uno spiccato carattere applicativo, saranno approfondite le metodologie di indagine di base che possono essere utilizzate per lo studio di materiali solidi di interesse ambientale, come ad esempio catalizzatori eterogenei per reazioni a basso impatto ambientale. Dopo alcune lezioni frontali, che saranno dedicate principalmente all’introduzione dei sistemi solidi di interesse ambientale e alla verifica/introduzione della conoscenza dei principi di base delle tecniche sperimentali che possono essere utilizzate per lo studio degli stessi (diffrazione di raggi X, spettroscopia IR e DR-UV-Vis, fisisorbimento di gas, microscopia elettronica, analisi termica), verranno organizzate diverse esperienze pratiche in laboratorio che permetteranno di acquisire informazioni sulle proprietà chimico-fisiche dei sistemi solidi analizzati.
In this course, which has a strong applicative character, the experimental methods useful for the analysis of solids for environmental applications (i.e. catalysts for environmentally friendly processes) will be introduced. Few lessons in classroom will be mainly dedicated to the introduction of solid systems of environmental interest and to verify the knowledge of the basic principles of experimental techniques that can be used for the study of solid samples (IR, Raman and DR-UV-Vis spectroscopy, physisorption analysis, electron microscopy, thermal analysis). Several practical experiences will be organized aiming to provide information on physico-chemical properties of solid systems with interest for processes with low environmental impact.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza dei concetti di base di sintesi e caratterizzazione di materiali. Conoscenza di base dei metodi di sintesi sol-gel e solvotermali. Conoscenza dei metodi di caratterizzazione della struttura (diffrazione di raggi X), tessitura (fisisorbimento di N2), morfologia (microscopia SEM) e proprietà di superficie dei solidi (analisi IR e UV-Vis in riflettanza diffusa, anche di adsorbimento di molecole sonda).
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
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 analizzare con senso critico i risultati ottenuti nelle esperienze pratiche, individuando eventuali errori e proponendo soluzioni.
Abilità comunicative
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. Acquisizione di un 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.
Knowledge and understanding: Knowledge of the basic concepts of synthesis and characterization of materials. Basic knowledge of sol-gel and solvothermal synthesis methods. Knowledge of structure characterization methods (X-ray diffraction), textural (N2 physisorption), morphology (SEM microscopy) and surface properties (IR and DUV-Vis analysis in diffuse reflection, including adsorption of probe molecules).Applying knowledge and
understanding: ability to collect data in a suitable way and to fill in a laboratory notebook; ability to apply the theory in the execution and understanding of the laboratory experiments and to the explanation of the results.
Making judgements: skill to critically analyze the results of the practical experiences, understanding possible errors and suggesting solutions.
Communication skills: ability to report on the work done (and generally on chemical-scientific topics) in a precise, concise and clear manner, both in written and oral form.
Learning skills: ability to use the teaching material for a critical and reasoned study, also for a subsequent autonomous acquisition of superior knowledge and for a continuous updating.
Learning of an appropriate scientific language.
Insegnamento mutuante in
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0699 LABORATORIO DI CHIMICA FISICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE E LABORATORIO
Codice
MF0687
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica per materiali e processi
Responsabile didattico
LAUS Michele
Docenti
Laus Michele, Chiarcos Riccardo
CFU
12.0
Ore di lezione
96.0
Ore di studio individuale
0.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/04 - CHIMICA INDUSTRIALE
Tipo di insegnamento
Attività formativa integrata
Fruizione insegnamento
OBB
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Moduli
Codice Insegnamento Settore Scientifico Disciplinare (SSD) Docenti Agenda web
MF0688CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE CHIM/04 - CHIMICA INDUSTRIALE Laus Michele Non disponibile
MF0689CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE CHIM/04 - CHIMICA INDUSTRIALE Laus Michele, Chiarcos Riccardo Non disponibile
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Insegnamento
CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE
Codice
MF0688
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica per materiali e processi
Responsabile didattico
LAUS Michele
Docenti
Laus Michele
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/04 - CHIMICA INDUSTRIALE
Tipo di insegnamento
Modulo di sola Frequenza
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
G
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0688 CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE
Codice
MF0689
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica per materiali e processi
Responsabile didattico
LAUS Michele
Docenti
Laus Michele, Chiarcos Riccardo
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/04 - CHIMICA INDUSTRIALE
Tipo di insegnamento
Modulo di sola Frequenza
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
G
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0689 CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA INORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO
Codice
MF0691
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica per materiali e processi
Responsabile didattico
BOTTA Mauro
Docenti
Botta Mauro, Saccone Marco, Ravera Mauro
CFU
12.0
Ore di lezione
96.0
Ore di studio individuale
0.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa integrata
Fruizione insegnamento
OBB
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Nel modulo di Chimica Inorganica Superiore verranno sviluppati i seguenti temi: principi fisici della Risonanza Magnetica Nucleare moderna. Spettri eteronucleari e multidimensionali per la determinazione strutturale di molecole organiche e inorganiche. Applicazioni della rilassometria a ciclo di campo per lo studio di complessi di ioni metallici paramagnetici quali sonde strutturali e diagnostiche. Chimica di coordinazione degli elementi f. Principi di chimica organometallica e catalisi omogenea. Il modulo di Laboratorio di Chimica Inorganica Superiore si propone di fornire agli studenti un approfondimento sui composti di coordinazione, anche integrando le conoscenze acquisite nel corso di Chimica Inorganica Superiore. Particolare attenzione verrà rivolta allo studio e alle applicazioni della spettroscopia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR).
In the Advanced Inorganic Chemistry Module, the following subjects will be developed: physical principles of modern nuclear magnetic resonance. Heteronuclear and multidimensional spectra for the structural determination of organic and inorganic molecules. Applications of field cycling relaxometry for the study of paramagnetic metal ion complexes as structural and diagnostic probes. Coordination chemistry of elements f. Principles of organometallic chemistry and homogeneous catalysis. The Advanced Inorganic Chemistry Laboratory aims at providing students with a better understanding of the coordination compounds, , also integrating the knowledge acquired during Advanced Inorganic Chemistry. In particular, the study of electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR) and its applications will be developed.
Testi di riferimento/Textbooks
Verranno messi a disposizione sulla piattaforma DIR il materiale del corso e le dispense di laboratorio. Consultazione consigliata di: Corso on-line sul sito: http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/inside.htm (J.P. Hornak); H. Friebolin, "Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy", VCH (disponibile in biblioteca) - Huheey, Keiter, Keiter, Chimica Inorganica, Piccin - J. A. Weil, J. R. Bolton, Electron Paramagnetic Resonance: Elementary Theory and Practical Applications, Ed. John Wiley & Sons, 1994. - M. Brustolon, E. Giamello, Electron Paramagnetic Resonance - A Practitioner’s Toolkit, Ed. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2009. Sarà inoltre fornito materiale per approfondimenti (articoli scientifici).
Lecture notes provided by the teacher and available on DIR platform. Recommended reading: On line course: http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/inside.htm (J.P. Hornak); H. Friebolin, "Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy", VCH (available in the library) - Huheey, Keiter, Keiter, Chimica Inorganica, Piccin - J. A. Weil, J. R. Bolton, Electron Paramagnetic Resonance: Elementary Theory and Practical Applications, Ed. John Wiley & Sons, 1994. - M. Brustolon, E. Giamello, Electron Paramagnetic Resonance - A Practitioner’s Toolkit, Ed. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2009. Specific material (scientific articles) for in-depth studies will be also provided.
Obiettivi formativi/Mission
Il modulo di Chimica Inorganica Superiore mira a fornire: solide basi dei principi della spettroscopia di risonanza magnetica nucleare a impulsi; conoscenza delle principali sequenze di impulso; i principi base degli spettri allo stato solido e di MRI; la capacità di usare le tecniche rilassometriche per studiare le proprietà di complessi di ioni paramagnetici e la loro interazione con biomolecole. Inoltre particolare attenzione verrà posta nello sviluppo dell’abilità di interpretazione di spettri mono- e bi-dimensionali di molecole organiche e di semplici composti inorganici alla luce dei concetti teorici. Conoscenza delle proprietà chimiche rilevanti degli f elementi nel contesto delle applicazioni moderne. Acquisire familiarità con gli aspetti di base dei composti organometallici e della catalisi omogenea. Il modulo di Laboratorio di Chimica Inorganica Superiore intende completare gli obiettivi formativi del modulo precedente attraverso la discussione critica di alcune tematiche di particolare rilievo nel settore della chimica inorganica, con l’applicazione di metodologie già note agli studenti ed alcune ancora sconosciute a loro. Lo studente dovrà acquisire concetti teorici di spettroscopia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR), imparando ad applicarli ai composti di coordinazione, e concetti teorici sull’utilizzo di alcuni complessi metallici. Lo studente dovrà inoltre acquisire nozioni pratiche sulle metodologie utilizzate nel laboratorio inerenti preparazione, purificazione e caratterizzazione di composti di coordinazione utilizzando pratiche di laboratorio e strumentazione avanzata. Lo studente dovrà saper applicare le metodologie apprese ed arrivare ad eseguire autonomamente gli esperimenti; dovrà saper raccogliere, interpretare e discutere criticamente i dati ottenuti dalla caratterizzazione dei complessi interpretandoli alla luce delle conoscenze acquisite. Il corso nel suo insieme ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette allo studente di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati attraverso l’approfondimento autonomo durante la scrittura delle relazioni. Infine, lo studente svilupperà le proprie abilità comunicative acquisendo ed utilizzando un lessico chimico appropriato agli argomenti del corso arrivando a scrivere e poi discutere una relazione sui risultati ottenuti nelle esperienze pratiche.
The Advanced Inorganic Chemistry Module aims to provide: solid basis of the principles of pulse nuclear magnetic resonance spectroscopy; the knowledge of the main pulse sequences; the basic principles of the spectra in the solid state and of MRI; the ability to use relaxometric techniques to study the properties of complexes of paramagnetic ions and their interaction with biomolecules. The ability of interpretation of mono- and bi-dimensional spectra of organic molecules and simple inorganic compounds based on the theoretical concepts will be pursued. Knowledge of the relevant chemical properties of the f elements in the context of modern applications. Become familiar with the basics of organometallic compounds and homogeneous catalysis. The Advanced Inorganic Chemistry Laboratory aims to critically discuss some subjects of interest in the field of Inorganic Chemistry, with the application of consolidated methodologies and some advanced investigation techniques. The student will learn the theoretical bases of electron paramagnetic resonance (EPR), acquiring the ability to apply them to the coordination compounds, and theoretical bases on the use of metal complexes. The student will also acquire practical concepts on the methods employed in the laboratory about preparation, purification and characterization of the coordination compounds using advanced laboratory practice and instrumentation. The student will be able to apply the learnt methods and carry on the experiments autonomously; he will be able to collect, understand and critically discuss the data obtained from the characterization of the complexes explaining them based on the acquired knowledge. The whole course wants to develop the ability in making judgements, drawing conclusions and autonomously deepening a subject related to those of the course. Finally, the student will develop its communication skills using a suitable chemical vocabulary in relation to the topics of the course and he will write and then discuss a report on the result obtained from the application of these techniques.
Prerequisiti/Required background knowledge
Contenuti dei Corsi di Chimica Inorganica, Chimica Fisica e conoscenza di base delle principali tecniche spettroscopiche
Content of Inorganic and Physical Chemistry courses and basic knowledge of the most common spectroscopic techniques.
Metodi didattici/Teaching methods
Chimica Inorganica Superiore: lezioni frontali integrate con alcune esercitazioni in aula e/o sullo spettrometro e relativa discussione e analisi dei risultati. Le proprietà ottiche e magnetiche dei complessi degli elementi f e il loro impiego in biomedicina sono oggetto di trattazione seminariale e studio autonomo da parte degli studenti. Laboratorio di Chimica Inorganica Superiore: lezioni introduttive (concetti teorici e pratici) alle esperienze pratiche ed esercitazioni in laboratorio di sintesi e strumentale finalizzate all’applicazione dei concetti esposti a lezione. 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. Inoltre, potrà approfondire autonomamente le tematiche del corso durante la stesura della relazione.
Advanced Inorganic Chemistry Module: Lectures integrated with some exercises in class and/or experiments on spectrometers and related discussion and data analysis. The optical and magnetic properties of the complexes of f elements and their use in biomedicine are the object of specific seminars and left to an independent learning process by students. Advanced Inorganic Chemistry Laboratory: Introductory lectures (theoretical and practical concepts) and practical experiences in laboratory to apply the theoretical concepts of the course. The student will have to fill in a laboratory notebook and will work in group both during the laboratory experiences and when writing a report about them. Moreover, autonomously he will have to study in-depth a subject (related to the program) among those suggested by the teacher that will give him suitable scientific articles to be read.
Altre informazioni/Further information
I concetti oggetto del modulo di Chimica Inorganica Superiore verranno discussi collegialmente in aula e applicati direttamente durante le esercitazioni in aula (interpretazione di spettri NMR) e sugli spettrometri. Il controllo dell'apprendimento in itinere nel modulo di Laboratorio verrà effettuato attraverso la discussione dei risultati sperimentali al termine delle esperienze di laboratorio.
The main topics of the course will be discussed collectively in the classroom and applied directly during exercises in class (interpretation of NMR spectra) and on spectrometers. The ongoing learning during the Advanced Inorganic Chemistry Laboratory will be checked with the discussion of the experimental results at the end of the laboratory experiments.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Esame scritto consistente di: 6 domande aperte sui più rilevanti argomenti teorici (punti 18); assegnazione degli spettri 1H e 13C di una molecola sulla base di dati sperimentali 1D e 2D (punti 4). I risultati dell’esame chiariscono la comprensione dei concetti teorici, la capacità di utilizzarli per risolvere problemi di media difficoltà, la capacità di giudizio e il grado acquisizione di un linguaggio tecnico-scientifico adeguato. La prova è superata con la conoscenza dei concetti base (13/30) mentre il massimo punteggio sarà ottenuto dimostrando tutte le abilità/capacità elencate. 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 potrà anche includere degli approfondimenti personali sugli 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.
Written exam consisting of: 6 open questions on the most relevant topics (18 points); assignment of 1H and 13C spectra of a molecule based on 1D and 2D experimental data (4 points). The results of the exam clarify the understanding of theoretical concepts, the ability to use them to solve problems of medium difficulty, the skill of making judgements and the knowledge of an appropriate technical-scientific language. Th student will pass the exam with the knowledge of the basic concepts (13/30) and will get the highest grade demonstrating all the listed abilities/capacities. The presence in the laboratory is compulsory and the student must fill in a laboratory notebook to develop the ability to correctly describe a carried-out experiment and collect data. At the end of the laboratory the student will produce a written report on the experiences carried out, containing a critical analysis of the results obtained in the experiments to develop its skill to draw conclusions from the carried-out experiments and its communication skills. The report will also include a personal in-depth study about the topics of the laboratory part of the course. The submission of the report will be precondition for access to the written exam of the course and the report itself will be evaluated by the examination board, together with the exam, up to a maximum of 6 points. Such a procedure of evaluation will allow to evaluate the acquired theoretical knowledge, the ability to apply them to real situations, the skill to collect and critically analyze the obtained results, the communication skills in the description of the carried-out work, the learning skills. The student with all the listed abilities/capacities (see expected learning outcomes) will be given the highest grade.
Programma esteso/Content
Nel modulo di Chimica Inorganica Superiore verranno studiati i metodi spettroscopici basati sulla Risonanza Magnetica per lo studio della struttura molecolare e dei processi dinamici. Ordine di uno spettro NMR. Cenni sui sistemi di spin di ordine superiore. Tempi di rilassamento: definizione, misura e meccanismi. Tecniche moderne: 1) doppia risonanza: disaccoppiamenti broadband (gated e off-resonance); 2) NOE: principi ed applicazioni; 3) sequenze INEPT e DEPT. 2D NMR: generalità ed esperimenti omo- and eteronucleari (COSY, EXSY, NOESY, HMQC, HMBC). NMR dinamico: generalità, line-shape analysis, parametri cinetici, applicazioni. NMR e la tavola periodica: applicazioni in chimica inorganica. NMR allo stato solido: generalità. NMR dei sistemi paramagnetici: ioni metallici, complessi e loro coniugati a macromolecole. Le tecniche rilassometriche e il fast-field cycling. Principi di MRI e uso di sistemi metallici quali agenti di contrasto. Chimica organometallica: carbonili, metalloceni, clusters metallici; reazioni caratteristiche. Catalisi: metatesi e idrogenazione di alcheni, idroformilazione, ossidazione, formazione di legami C-C, oligomerizzazioni e polimerizzazioni. La chimica di coordinazione degli elementi f: orbitali, stati di ossidazioni, abbondanza e ottenimento; proprietà ottiche e magnetiche; composti di coordinazione e organometallici. Il modulo di Laboratorio di Chimica Inorganica superiore si propone di fornire agli studenti le conoscenze di base della spettroscopia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR). Il corso si compone di un’introduzione sulla tecnica (basi teoriche e strumentazione) e sulle sue applicazioni ai complessi metallici. A questa prima parte seguiranno le esperienze di laboratorio che saranno, a rotazione: sintesi e caratterizzazione EPR di un complesso di vanadio; le applicazioni terapeutiche dell’ossido nitrico; estrazione e determinazione delle proprietà catalitiche del metalloenzima catalasi; sintesi e assorbimento di ossigeno da parte di un complesso di cobalto Questi esperimenti potranno essere sostituiti da altri dipendentemente dal numero di studenti partecipanti o nell’ottica di miglioramento del corso.
In the Advanced Inorganic Chemistry Module the spectroscopic methods based on magnetic resonance for the study of molecular structure and dynamic processes will be studied. First- and second-order NMR spectra. Relaxation times: definition, measures and mechanisms. Modern techniques: 1) double resonance: broadband decoupling (gated and off-resonance); 2) NOE: principles and applications; 3) INEPT and DEPT sequences. 2D NMR: general and homo- and heteronuclear experiments (COSY, EXSY, NOESY, HMQC, HMBC). Dynamic NMR: general information, line-shape analysis, kinetic parameters, applications. NMR and the Periodic Table: applications in inorganic chemistry. Solid state NMR: general principles and applications. NMR of paramagnetic systems: metal ions, complexes and conjugates to macromolecules. Relaxometric techniques and fast- field cycling relaxometry. Principles of MRI and use of metal systems as contrast agents. Organometallic chemistry: carbonyls, metallocenes, metal clusters; characteristic reactions. Catalysis: metathesis and hydrogenation of alkenes, hydroformylation, oxidation, formation of C-C bonds, oligomerizations and polymerizations. The coordination chemistry of the f elements: orbitals, oxidation states, occurrence and recovery; optical and magnetic properties; coordination and organometallic compounds. The Advanced Inorganic Chemistry Laboratory aims at providing students with the basic knowledge of the electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR). The course consists of an introduction to this technique (theory and instrumentation) and its applications to metal complexes. The laboratory experiments will follow this first part. In particular: synthesis and EPR characterization of a vanadium complex; the therapeutic application of nitric oxide; extraction determination of the catalytic properties of the metalloenzyme catalase; synthesis and oxygen absorption by a cobalt complex These experiments could be replaced by others depending on the number of students or if the improvement of the course is necessary.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione: conoscenza delle tecniche NMR più usate e delle loro applicazioni; conoscere i principi per l’assegnazione e la predizione di spettri 1H e 13C NMR di molecole organiche e semplici molecole inorganiche. Familiarità con le caratteristiche chimiche principali dei composti organometallici dei blocchi d e f e loro applicazioni nella sintesi e catalisi industriale. Conoscenza dei fondamenti della spettroscopia EPR, nozioni pratiche su preparazione, purificazione e caratterizzazione di composti di coordinazione utilizzando pratiche di laboratorio e strumentazione avanzata. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: abilità di applicare le conoscenze teoriche all’interpretazione di spettri NMR (capacità di assegnare e/o predire spettri 1H e 13C NMR di molecole organiche e semplici molecole inorganiche), all’analisi dei valori dei tempi di rilassamento e alla spiegazione dei fenomeni dipendenti dalla temperatura. Capacità di utilizzare le conoscenze sulla struttura e sul legame nei composti organometallici per interpretare il loro ruolo in catalisi. 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 analizzare con senso critico le nozioni apprese e valutare i risultati ottenuti nelle esperienze pratiche, individuando possibili errori e proponendo soluzioni Abilità comunicative: capacità di usare un appropriato linguaggio scientifico nel rispondere alle domande, nell’analizzare i dati spettrali e nel relazionare sul lavoro svolto; acquisizione di un appropriato linguaggio scientifico per comunicare in maniera precisa, concisa e chiara. Capacità di apprendimento: capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato che permetta la successiva autonoma acquisizione di ulteriori conoscenze nell’ambito della spettroscopia NMR e delle applicazioni più avanzate della chimica inorganica. Capacità di approfondire autonomamente un argomento connesso a quelli del corso e di analizzare dati (anche non acquisiti personalmente), interpretandoli alla luce delle conoscenze acquisite.
Knowledge and understanding: knowledge of the most common NMR techniques and their applications; knowledge of the principles useful to assign and/or predict 1H and 13C NMR spectra of organic molecules and simple inorganic molecules. Familiarity with the main chemical characteristics of organometallic compounds of d and f blocks and their applications in organic synthesis and industrial catalysis. Knowledge of the EPR spectroscopy, practical concepts about preparation, purification and characterization of the coordination compounds using advanced laboratory practice and instrumentation. Applying knowledge and understanding: ability to apply the theory to the interpretation of NMR spectra (ability to assign and/or predict 1H and 13C NMR spectra of organic molecules and simple inorganic molecules), to the analysis of the 1H and 13C relaxation times and to explanation of temperature-dependent phenomena. Ability to use knowledge of structure and bonding in organometallic compounds to interpret their role in catalysis. Ability to collect data in a suitable way and to fill in a laboratory notebook; ability to apply the theory in the execution and understanding of the laboratory experiments and to the explanation of the results. Making judgements: skill to critically evaluate the concepts learnt and critically analyze the results of the practical experiences, understanding possible errors and suggesting solutions. Communication skills: ability to use appropriate scientific language in answering questions, analyzing spectral data and reporting on the experimental work done; achievement of a suitable scientific language to communicate in a correct, concise and clear manner. Learning skills: ability to use the teaching material for a critical and reasoned study for the subsequent autonomous acquisition of further knowledge in the NMR spectroscopy; ability to understand independently NMR spectroscopy and the most advanced applications of inorganic chemistry. Ability to use the teaching material for a critical and reasoned study; skill to autonomously in-depth study a subject related to the course and to analyze data (even though not personally obtained) based on the assimilated knowledge.
Moduli
Codice Insegnamento Settore Scientifico Disciplinare (SSD) Docenti Agenda web
MF0692CHIMICA INORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA INORGANICA SUPERIORE CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA Botta Mauro, Saccone Marco Non disponibile
MF0693CHIMICA INORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA INORGANICA SUPERIORE CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA Ravera Mauro, Saccone Marco Non disponibile
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Insegnamento
CHIMICA INORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA INORGANICA SUPERIORE
Codice
MF0692
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica per materiali e processi
Responsabile didattico
BOTTA Mauro
Docenti
Botta Mauro, Saccone Marco
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Tipo di insegnamento
Modulo di sola Frequenza
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
G
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Principi fisici della Risonanza Magnetica Nucleare moderna. Spettri eteronucleari e multidimensionali per la determinazione strutturale di molecole organiche e inorganiche. Applicazioni della rilassometria a ciclo di campo per lo studio di complessi di ioni metallici paramagnetici quali sonde strutturali e diagnostiche. Chimica di coordinazione degli elementi f. Principi di chimica organometallica e catalisi omogenea.
Physical principles of modern nuclear magnetic resonance. Heteronuclear and multidimensional spectra for the structural determination of organic and inorganic molecules. Applications of field cycling relaxometry for the study of paramagnetic metal ion complexes as structural and diagnostic probes. Coordination chemistry of elements f. Principles of organometallic chemistry and homogeneous catalysis.
Testi di riferimento/Textbooks
Materiale fornito dal docente, disponibile sulla piattaforma DIR. Consultazione consigliata di: Corso on-line sul sito: http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/inside.htm (J.P. Hornak); H. Friebolin, "Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy", VCH (disponibile in biblioteca) - Huheey, Keiter, Keiter, Chimica Inorganica, Piccin
Lecture notes provided by the teacher and available on DIR platform. Recommended reading: On line course: http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/inside.htm (J.P. Hornak); H. Friebolin, "Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy", VCH (available in the library) - Huheey, Keiter, Keiter, Chimica Inorganica, Piccin
Obiettivi formativi/Mission
Solide basi dei principi avanzati ella spettroscopia di risonanza magnetica nucleare a impulsi. Conoscenza delle principali sequenze di impulso. Principi base degli spettri allo stato solido e di MRI. Uso delle tecniche rilassometriche per studiare le proprietà di complessi di ioni paramagnetici e la loro interazione con biomolecole. Abilità di interpretazione di spettri mono- e bi-dimensionali di molecole organiche e di composti inorganici alla luce dei concetti teorici. Conoscenza delle proprietà chimiche rilevanti degli f elementi nel contesto delle applicazioni moderne. Acquisire familiarità con gli aspetti di base dei composti organometallici e della catalisi omogenea. Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette allo studente di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati.
Solid basis of the advanced principles of pulse nuclear magnetic resonance spectroscopy. Knowledge of the main pulse sequences. Basic principles of the spectra in the solid state and of MRI. Using relaxometric techniques to study the properties of complexes of paramagnetic ions and their interaction with biomolecules. Ability of interpretation of mono- and bi-dimensional spectra of organic molecules and inorganic compounds based on the theoretical concepts. Knowledge of the relevant chemical properties of the f elements in the context of modern applications. Become familiar with the basics of organometallic compounds and homogeneous catalysis. Communication skills: the students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to the topics described in the course and to write report on the result obtained from the application of these techniques. He will develop the ability in making judgements and autonomously deepen the arguments treated in the course.
Prerequisiti/Required background knowledge
Contenuti dei Corsi di Chimica Inorganica e Chimica Fisica.
Content of Inorganic and Physical Chemistry courses.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali integrate con alcune esercitazioni in aula e/o sullo spettrometro e relativa discussione e analisi dei risultati. Le proprietà ottiche e magnetiche dei complessi degli elementi f e il loro impiego in biomedicina sono oggetto di trattazione seminariale e studio autonomo da parte degli studenti.
Lectures integrated with some exercises in class and/or experiments on spectrometers and related discussion and data analysis. The optical and magnetic properties of the complexes of f elements and their use in biomedicine are the object of specific seminars and left to an independent learning process by students.
Altre informazioni/Further information
I concetti oggetto del corso verranno discussi collegialmente in aula e applicati direttamente durante le esercitazioni in aula (interpretazione di spettri NMR) e sugli spettrometri.
The main topics of the course will be discussed collectively in the classroom and applied directly during exercises in class (interpretation of NMR spectra) and on spectrometers.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Esame scritto consistente di: 6 domande aperte sui più rilevanti argomenti teorici (punti 18); assegnazione degli spettri 1H e 13C di una molecola sulla base di dati sperimentali 1D e 2D (punti 4). I risultati dell’esame chiariscono la comprensione dei concetti teorici, la capacità di utilizzarli per risolvere problemi di media difficoltà, la capacità di giudizio e il grado acquisizione di un linguaggio tecnico-scientifico adeguato. La prova è superata con la conoscenza dei concetti base (13/30) mentre il massimo punteggio sarà ottenuto dimostrando tutte le abilità/capacità elencate. Al punteggio raggiunto con lo scritto verranno aggiunti i punti relativi alla relazione di laboratorio (v. Syllabus del corso integrato).
Written exam consisting of: 6 open questions on the most relevant topics (18 points); assignment of 1H and 13C spectra of an molecule based on 1D and 2D experimental data (4 points). The results of the exam clarify the understanding of theoretical concepts, the ability to use them to solve problems of medium difficulty, the skill of making judgements and the knowledge of an appropriate technical-scientific language. The student will pass the exam with the knowledge of the basic concepts (13/30) and will get the highest grade demonstrating all the listed abilities/capacities. Additional points relative to the laboratory report will be added to the score achieved with the written exam (see Syllabus of the joined course).
Programma esteso/Content
Metodi spettroscopici basati sulla Risonanza Magnetica per lo studio della struttura molecolare e dei processi dinamici. Ordine di uno spettro NMR. Cenni sui sistemi di spin di ordine superiore. Tempi di rilassamento: definizione, misura e meccanismi. Tecniche moderne: 1) doppia risonanza: disaccoppiamenti broadband (gated e off-resonance); 2) NOE: principi ed applicazioni; 3) sequenze INEPT e DEPT. 2D NMR: generalità ed esperimenti omo- and eteronucleari (COSY, EXSY, NOESY, HMQC, HMBC). NMR dinamico: generalità, line-shape analysis, parametri cinetici, applicazioni. NMR e la tavola periodica: applicazioni in chimica inorganica. NMR allo stato solido: generalità. NMR dei sistemi paramagnetici: ioni metallici, complessi e loro coniugati a macromolecole. Le tecniche rilassometriche e il fast-field cycling. Principi di MRI e uso di sistemi metallici quali agenti di contrasto. Chimica organometallica: carbonili, metalloceni, clusters metallici; reazioni caratteristiche. Catalisi: metatesi e idrogenazione di alcheni, idroformilazione, ossidazione, formazione di legami C-C, oligomerizzazioni e polimerizzazioni. La chimica di coordinazione degli elementi f: orbitali, stati di ossidazioni, abbondanza e ottenimento; proprietà ottiche e magnetiche; composti di coordinazione e organometallici.
Spectroscopic methods based on magnetic resonance for the study of molecular structure and dynamic processes. First- and second-order NMR spectra. Relaxation times: definition, measures and mechanisms. Modern techniques: 1) double resonance: broadband decoupling (gated and off-resonance); 2) NOE: principles and applications; 3) INEPT and DEPT sequences. 2D NMR: general and homo- and heteronuclear experiments (COSY, EXSY, NOESY, HMQC, HMBC). Dynamic NMR: general information, line-shape analysis, kinetic parameters, applications. NMR and the Periodic Table: applications in inorganic chemistry. Solid state NMR: general principles and applications. NMR of paramagnetic systems: metal ions, complexes and conjugates to macromolecules. Relaxometric techniques and fast- field cycling relaxometry. Principles of MRI and use of metal systems as contrast agents. Organometallic chemistry: carbonyls, metallocenes, metal clusters; characteristic reactions. Catalysis: metathesis and hydrogenation of alkenes, hydroformylation, oxidation, formation of C-C bonds, oligomerizations and polymerizations. The coordination chemistry of the f elements: orbitals, oxidation states, occurrence and recovery; optical and magnetic properties; coordination and organometallic compounds.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione: conoscenza delle tecniche NMR più usate e delle loro applicazioni; conoscere i principi per l’assegnazione e la predizione di spettri 1H e 13C NMR di molecole organiche e semplici molecole inorganiche. Familiarità con le caratteristiche chimiche principali dei composti organometallici dei blocchi d e f e loro applicazioni nella sintesi e catalisi industriale. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: abilità di applicare le conoscenze teoriche all’interpretazione di spettri NMR (capacità di assegnare e/o predire spettri 1H e 13C NMR di molecole organiche e semplici molecole inorganiche), all’analisi dei valori dei tempi di rilassamento e alla spiegazione dei fenomeni dipendenti dalla temperatura. Capacità di utilizzare le conoscenze sulla struttura e sul legame nei composti organometallici per interpretare il loro ruolo in catalisi. Autonomia di giudizio: capacità di valutare con senso critico le nozioni apprese. Abilità comunicative: capacità di usare un appropriato linguaggio scientifico nel rispondere alle domande e nell’analizzare i dati spettrali; acquisizione di un appropriato linguaggio scientifico per comunicare in maniera precisa, concisa e chiara. Capacità di apprendimento: capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato che permetta la possibilità di una autonoma acquisizione di ulteriori conoscenze nell’ambito della spettroscopia NMR e delle applicazioni più avanzate della chimica inorganica.
Knowledge and understanding: knowledge of the most common NMR techniques and their applications; knowledge of the principles useful to assign and/or predict 1H and 13C NMR spectra of organic molecules and simple inorganic molecules. Familiarity with the main chemical characteristics of organometallic compounds of d and f blocks and their applications in organic synthesis and industrial catalysis. Applying knowledge and understanding: ability to apply the theory to the interpretation of NMR spectra (ability to assign and/or predict 1H and 13C NMR spectra of organic molecules and simple inorganic molecules), to the analysis of the 1H and 13C relaxation times and to explanation of temperature-dependent phenomena. Ability to use knowledge of structure and bonding in organometallic compounds to interpret their role in catalysis. Making judgements: skill to critically evaluate the concepts learnt. Communication skills: ability to use appropriate scientific language in answering questions and analyzing spectral data; achievement of a suitable scientific language to communicate in a correct, concise and clear manner. Learning skills: ability to use the teaching material for a critical study that allows the possibility of an autonomous acquisition of further knowledge in the field of NMR spectroscopy and the most advanced applications of inorganic chemistry.
Insegnamento mutuante in
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0690 CHIMICA INORGANICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0692 CHIMICA INORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA INORGANICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA INORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA INORGANICA SUPERIORE
Codice
MF0693
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica per materiali e processi
Responsabile didattico
RAVERA Mauro
Docenti
Ravera Mauro, Saccone Marco
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Tipo di insegnamento
Modulo di sola Frequenza
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
G
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso si propone di fornire agli studenti un approfondimento sui composti di coordinazione, anche integrando le conoscenze acquisite nel corso di Chimica Inorganica Superiore. Particolare attenzione verrà rivolta allo studio e alle applicazioni della spettroscopia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR).
The course aims at providing students with a better understanding of the coordination compounds, also integrating the knowledge acquired in the course of Advanced Inorganic Chemistry. In particular, the study of electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR) and its applications will be developed.
Testi di riferimento/Textbooks
Verranno messi a disposizione il materiale del corso e le dispense del laboratorio. Inoltre, per la parte di spettroscopia EPR, possono essere utilmente consultati i seguenti testi: - J. A. Weil, J. R. Bolton, Electron Paramagnetic Resonance: Elementary Theory and Practical Applications, Ed. John Wiley & Sons, 1994. - M. Brustolon, E. Giamello, Electron Paramagnetic Resonance - A Practitioner’s Toolkit, Ed. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2009. Sarà inoltre fornito materiale per approfondimenti (articoli scientifici).
The slides of the course and the laboratory handbook will be available. Moreover, for the EPR spectroscopy part, the following texts can be consulted: - J. A. Weil, J. R. Bolton, Electron Paramagnetic Resonance: Elementary Theory and Practical Applications, Ed. John Wiley & Sons, 1994. - M. Brustolon, E. Giamello, Electron Paramagnetic Resonance - A Practitioner’s Toolkit, Ed. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2009. Specific material (scientific articles) for in-depth studies will be also provided.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si prefigge di discutere criticamente alcune tematiche di particolare rilievo nel settore della chimica inorganica, con l’applicazione di metodologie già note agli studenti ed alcune ancora sconosciute a loro. Lo studente dovrà acquisire concetti teorici di spettroscopia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR), imparando ad applicarli ai composti di coordinazione, e concetti teorici sull’utilizzo di alcuni complessi metallici. Lo studente dovrà inoltre acquisire nozioni pratiche sulle metodologie utilizzate nel laboratorio inerenti preparazione, purificazione e caratterizzazione di composti di coordinazione utilizzando pratiche di laboratorio e strumentazione avanzata. Lo studente dovrà saper applicare le metodologie apprese ed arrivare ad eseguire autonomamente gli esperimenti; dovrà saper raccogliere, interpretare e discutere criticamente i dati ottenuti dalla caratterizzazione dei complessi interpretandoli alla luce delle conoscenze acquisite. 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 una relazione sui risultati ottenuti nelle esperienze pratiche. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette allo studente di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati attraverso l’approfondimento autonomo degli argomenti del laboratorio durante la scrittura delle relazioni.
The course aims at critically discussing some subjects of interest in the field of Inorganic Chemistry, with the application of consolidated methodologies and some advanced investigation techniques. The student will learn the theoretical bases of electron paramagnetic resonance (EPR), acquiring the ability to apply them to the coordination compounds, and theoretical bases on the use of metal complexes. The student will also acquire practical concepts on the methods employed in the laboratory about preparation, purification and characterization of the coordination compounds using advanced laboratory practice and instrumentation. The student will be able to apply the learnt methods and carry on the experiments autonomously; he will be able to collect, understand and critically discuss the data obtained from the characterization of the complexes explaining them on the basis of the acquired knowledge. Moreover, the student will develop its communication skills using a suitable chemical vocabulary in relation to the topics of the course and will write and then discuss a report on the result obtained from the application of these techniques. He will develop the ability in making judgements, drawing conclusions, and autonomously deepening a subject related to those of the course during the writing of the final report.
Prerequisiti/Required background knowledge
Chimica inorganica; conoscenza di base delle principali tecniche spettroscopiche
Inorganic chemistry; basic knowledge of the most common spectroscopic techniques.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni introduttive (concetti teorici e pratici) alle esperienze pratiche ed esercitazioni in laboratorio di sintesi e strumentale finalizzate all’applicazione dei concetti esposti a lezione. 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. Inoltre, potrà approfondire autonomamente le tematiche del corso durante la stesura della relazione.
Introductory lectures (theoretical and practical concepts) and practical experiences in laboratory to apply the theoretical concepts of the course. The student will have to fill in a laboratory notebook and will work in group both during the laboratory experiences and when writing a report about them. Moreover, autonomously he can study in-depth a subject (related to the program) during the writing of the report.
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato attraverso la discussione dei risultati sperimentali al termine delle esperienze di laboratorio.
The ongoing learning will be checked with the discussion of the experimental results at the end of the laboratory experiments.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
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 potrà anche includere degli approfondimenti personali sugli 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 (v. Syllabus del corso integrato). 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.
The presence in the laboratory is compulsory and the student must fill in a laboratory notebook to develop the ability to correctly describe a carried-out experiment and collect data. At the end of the laboratory the student will produce a written report on the experiences carried out, containing a critical analysis of the results obtained in the experiments to develop its skill to draw conclusions from the carried-out experiments and its communication skills. The report will also include a personal in-depth study about the topics of the laboratory part of the course. The submission of the report will be precondition for access to the written exam of the course and the report itself will be evaluated by the examination board, together with the exam, up to a maximum of 6 points (see Syllabus of the joined course). Such a procedure of evaluation will allow to evaluate the acquired theoretical knowledges, the ability to apply them to real situations, the skill to collect and critically analyze the obtained results, the communication skills in the description of the carried-out work, the learning skills. The student with all the listed abilities/capacities (see expected learning outcomes) will be given the highest grade.
Programma esteso/Content
Il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze di base della spettroscopia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR). Il corso si compone di un’introduzione sulla tecnica (basi teoriche e strumentazione) e sulle sue applicazioni ai complessi metallici. A questa prima parte seguiranno le esperienze di laboratorio che potranno essere, a rotazione: sintesi e caratterizzazione EPR di un complesso di vanadio; le applicazioni terapeutiche dell’ossido nitrico; estrazione e determinazione delle proprietà catalitiche del metalloenzima catalasi; sintesi e assorbimento di ossigeno da parte di un complesso di cobalto. Questi esperimenti potranno essere sostituiti da altri dipendentemente dal numero di studenti partecipanti o nell’ottica di miglioramento del corso.
The course aims at providing students with the basic knowledge of the electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR). The course consists of an introduction to this technique (theory and instrumentation) and its applications to metal complexes. The laboratory experiments will follow this first part. In particular: synthesis and EPR characterization of a vanadium complex; the therapeutic application of nitric oxide; extraction determination of the catalytic properties of the metalloenzyme catalase; synthesis and oxygen absorption by a cobalt complex. These experiments could be replaced by others depending on the number of students or if the improvement of the course is necessary.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione: Conoscenza dei fondamenti della spettroscopia EPR, nozioni pratiche su preparazione, purificazione e caratterizzazione di composti di coordinazione utilizzando pratiche di laboratorio e strumentazione avanzata. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: 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 analizzare con senso critico i risultati ottenuti nelle esperienze pratiche, individuando possibili errori e proponendo soluzioni. Abilità comunicative: Abilità di relazionare sul lavoro svolto, sia per iscritto che oralmente; acquisizione di un 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.
Knowledge and understanding: knowledge of the EPR spectroscopy, practical concepts about preparation, purification and characterization of the coordination compounds using advanced laboratory practice and instrumentation. Applying knowledge and understanding: ability to collect data in a suitable way and to fill in a laboratory notebook; ability to apply the theory in the execution and understanding of the laboratory experiments and to the explanation of the results. Making judgements: skill to critically analyze the results of the practical experiences, understanding possible errors and suggesting solutions. Communication skills: ability to report on the work done both in written and oral form; achievement of a suitable scientific language. Learning skills: ability to use the teaching material for a critical and reasoned study, also for a subsequent autonomous acquisition of superior knowledge and for a continuous updating. In particular, the autonomous learning will be stimulated by requesting an in-depth study of one of the topics of the laboratory part of the course.
Insegnamento mutuante in
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0693 CHIMICA INORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA INORGANICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0701 LABORATORIO DI CHIMICA INORGANICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA ORGANICA SUPERIORE
Codice
MF0771
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica per materiali e processi
Responsabile didattico
TEI LORENZO
Docenti
Tei Lorenzo
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/06 - CHIMICA ORGANICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano.
Italian.
Contenuti/Content Summary
Il corso inizia ponendo particolare attenzione alle reazioni di sintesi stereoselettiva e all’utilizzo della riserva chirale o di ausiliari chirali oltre che di catalizzatori chirali (organici o complessi metallici) per la sintesi asimmetrica. Si approfondiranno quindi vari tipi di reazioni pericicliche e di cicloaddizione comprese le reazioni click; la sintesi di eterocicli aromatici e saturi, la loro reattività e stereochimica; le reazioni radicaliche e di riarrangiamento. Infine si tratteranno metodi si sintesi non convenzionali come l’utilizzo della sonochimica, meccanochimica, microonde e chimica a flusso. Per ciascuno di questi argomenti verranno fatti esempi pratici applicativi nei vari campi della chimica con particolare enfasi agli approcci di chimica verde.
The course begins by paying particular attention to stereoselective syntheses and to the use of chiral pool, chiral auxiliaries other than chiral catalysts (organic or metal complexes) for asymmetric synthesis. Then, various types of pericyclic and cycloaddition reactions, including click reactions will be examined. Aromatic and saturated heterocyclic chemistry, radicalic and rearrangement reactions will be also considered. Finally, non-conventional synthetic approaches such as sonochemistry, mechanochemistry, microwave and flow chemistry will be analyzed. For each of these subjects we will show practical application examples in the various fields of chemistry and particularly to green chemistry approaches.
Testi di riferimento/Textbooks
J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, Chimica Organica; PICCIN (ISBN 978-88-299-3233-7). F. A. Carey, R. J. Sundberg, Advanced Organic Chemistry, Part B: Reaction and Synthesis, Springer (ISBN 978-0-387-71481-3). Slides e altro materiale fornito dal docente.
J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, Organic Chemistry , 2nd Edition, Oxford University Press 2012 (ISBN 978-0-19-927029-3). F. A. Carey, R. J. Sundberg, Advanced Organic Chemistry, Part B: Reaction and Synthesis, Springer (ISBN 978-0-387-71481-3). Slides and other material given by the teacher.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si propone di fornire allo studente approfondite conoscenze di chimica organica esaminando importanti classi di reazioni, composti organici e strategie sintetiche non trattate nei precedenti insegnamenti di chimica organica. Gli studenti acquisiranno i principi delle moderne strategie sintetiche: reazioni pericicliche, sintesi asimmetrica e chimica degli eterocicli utilizzando anche metodi di sintesi non convenzionali e più “green”. Particolare importanza assume la capacita di comprensione, descrizione dettagliata e previsione dei meccanismi di reazione e la capacità di progettare sintesi di molecole organiche anche streoselettive o stereospecifiche e con approcci “green”. Capacità comunicative: lo studente approfondirà il vocabolario ed il simbolismo tipico della chimica organica. Egli inoltre acquisirà la capacità di poter approfondire e studiare autonomamente gli argomenti trattati nel corso.
The course is designed to increase the organic chemistry knowledge acquired during the Batchelor degree by studying important class of organic reactions and synthetic strategies not explained on other organic chemistry courses. The students will obtain the principles of modern synthetic strategies: pericyclic reactions, asymmetric synthesis, heterocyclic chemistry using also non-conventional and greener approaches. Special attention will be given to the ability of understanding, designing and drawing reaction mechanisms by selecting the best pathway of organic reactions, also stereoselective or sterospecific and with green chemistry approaches. Communication skills: the students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to advanced organic chemistry Learning skills and ability in making judgements about new organic reactions.
Prerequisiti/Required background knowledge
Sono prerequisiti del corso le nozioni di acquisite nei corsi di Chimica Organica della Laurea Triennale.
Contents of the Organic Chemistry courses of the Batchelor Degree.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali ed esercitazioni in aula. Nel corso delle lezioni verranno forniti gli estremi di letteratura di riferimento per i vari argomenti al fine di permettere approfondimenti ed incoraggiare a prendere visione della letteratura primaria. I concetti oggetto del corso verranno discussi collegialmente in aula e applicati direttamente durante esercitazioni in aula.
The course is based on classroom lectures and exercises. During the lessons, the literature references for various topics will be given to enable further investigation and encourage the student to read the primary literature. The concepts of the course will be discussed in the classroom and applied directly during exercises in the classroom.
Altre informazioni/Further information
Il docente è a disposizione dello studente per eventuali chiarimenti o spiegazioni degli argomenti trattati durante il corso. L’apprendimento in itinere verrà valutato tramite esercitazioni in aula e discussioni collegiali.
The teacher is available to the student for any clarification or explanation of the topics covered during the course. Ongoing learning will be assessed through classroom exercises and collegial discussions.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L’esame consiste in due parti: prima una presentazione di una ricerca su un argomento specifico scelto dallo studente studente in cui si evidenzi anche la parte di sintesi sperimentale, seguito da una discussione orale di 2-3 domande che vertono sull’intero programma del corso. La valutazione verrà effettuata in base all’efficacia della presentazione e dell’esposizione e successivamente verificando il grado di raggiungimento degli obiettivi formativi indicati in precedenza. La sufficienza viene raggiunta dimostrando di avere compreso e di essere in grado di utilizzare anche attraverso gli esercizi i concetti fondamentali degli argomenti trattati durante il corso. Imprescindibile al superamento dell’esame è la capacità di scrivere correttamente formule e meccanismi di reazione alla lavagna. Altri parametri di giudizio sono: la capacità di organizzare ed esporre con chiarezza la propria risposta e l’acquisizione della appropriata terminologia. L’eccellenza può essere conseguita dimostrando una spiccata capacità di collegamento-confronto di temi sviluppati in tempi diversi durante il corso.
The exam consists of a presentation of a research carried out by the student on a particular chosen subject specifying also the experimental part, followed by an oral examination consisting of 2-3 questions on the entire program of the course. The evaluation will take place based on the efficacy of the presentation and by testing the level of the learning objectives previously described. The passing grade is achieved by demonstrating that the student has understood the subject and is able to use the basic concepts of the topics covered during the course through the exercises. The ability to correctly write formulas and reaction mechanisms in the written exam and on the blackboard is also essential in order to pass the exam. Other parameters of judgment are: the ability to organize and clearly expose the answer and the acquisition of the appropriate terminology. Excellence can be achieved by demonstrating a strong ability to link-compare different topics covered during the course.
Programma esteso/Content
Centri pro-chirali e stereoselettività nelle reazioni di addizione ad alcheni e a carbonili. Modello di Felkin-Ahn e effetto chelato. Riserva chirale; ausiliari chirali; eccesso enantiomerico. Catalisi asimmetrica nelle reazioni di idrogenazione, epossidazione e diossidrilazione. Reagente CBS e BINAP. Formazione asimmetrica di legami carbonio-carbonio. Reazioni aldoliche asimmetriche. Enzimi come catalizzatori. Stereoselettività nelle molecole cicliche. Reazioni pericicliche: cicloaddizioni 1,3-dipolari, click chemistry, riarrangiamenti sigmatropici e reazioni elettrocicliche. Composti eterociclici e loro derivati (principali composti eterociclici con uno e con due eteroatomi, pirrolo, furano, tiofene, diazoli, piridina, diazine, triazine, indolo). Funzionalizzazione di piridine; sintesi di eterocicli all’azoto mediante cicloaddizioni e riarrangiamenti sigmatropici; sintesi e chimica degli azoli e altri eterocicli con due o più eteroatomi. Reazioni di riarrangiamento: partecipazione del gruppo vicinale; riarrangiamenti di Payne, pinacolico e di Favorskii; migrazioni a eteroatomi: riarrangiamenti di Baeyer-Villiger e di Beckmann; frammentazioni ed espansioni d’anello; migrazioni a carbeni e nitreni. Reazioni radicaliche, analisi di esempi e applicazioni. Metodi si sintesi non convenzionali come l’utilizzo della sonochimica, meccanochimica, microonde e chimica a flusso. Esempi di applicazioni sintetiche e industriali.
Pro-chiral centres and stereoselectivity in additions to alkenes and carbonyls: Felkin-Ahn model and chelate effect. Chiral pool and chiral auxiliary; enantiomeric excess. Asymmetric catalysis in hydrogenation, epoxidation and dihydroxylation reactions. CBS reagent and BINAP. Asymmetric synthesis of C-C bonds. Asymmetric aldolic reactions. Enzymes as catalysts. Stereoselectivity in cyclic molecules. Pericyclic reactions: 1,3-dipolar cycloadditions; click chemistry; sigmatropic rearrangements, electrocyclic reactions. Heterocyclic compounds and their derivatives (main heterocyclic compounds with one and with two heteroatoms, pyrrole, furan, thiophene, diazoles, pyridine, diazines, triazines, indole). Functionalization of pyridines; synthesis of aza-heterocycles via cycloaddition and sigmatropic rearrangements; synthesis and chemistry of azoles and other heterocycles with two or more heteroatoms. Rearrangement reactions: vicinal group participation; Payne, pinacol, and Favorskii rearrangement: migration to heteroatoms: Baeyer-Villiger and Beckmann rearrangement; fragmentations and ring expansions; migrations to carbenes and nitrenes. Radicalic reactions: analysis of examples and applications. Non-conventional synthetic approaches such as sonochemistry, mechanochemistry, microwave and flow chemistry. Examples of synthetic and industrial applications.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Obiettivo 1: Conoscenza e capacità di comprensione. Conoscere i principi delle sintesi stereoselettive e stereospecifiche. Conoscere la teoria degli orbitali di frontiera e l’uso per spiegare la reattività, stereospecificità e regioselettività delle reazioni pericicliche. Conoscere le proprietà dei sistemi eterociclici. Obiettivo 2: capacità di applicare conoscenza e comprensione. Essere in grado di progettare una sintesi anche stereoselettiva e stereospecifica. Essere in grado di elucidare i meccanismi di reazione. Capacità di utilizzare la teoria degli orbitali di frontiera per spiegare reattività, stereospecificità e regioselettività delle reazioni pericicliche. Capacità di confrontare le proprietà dei sistemi eterociclici e di proporre delle strategie di sintesi e di funzionalizzazione. Effettuare ricerche bibliografiche e strutturali di molecole o reazioni organiche. Individuare una sintesi stereoselettiva per una molecola chirale. Saper spiegare l’andamento e la stereochimica di una reazione in base al meccanismo della stessa. Sapere discutere in base alla struttura dei reagenti e alle condizioni di reazione il/un possibile cammino di reazione. Obiettivo 3: Autonomia di giudizio. Essere in grado di valutare in base alla struttura di un composto quali previsioni possono essere fatte circa le proprietà molecolari. Acquisizione della capacità di interpretare e razionalizzare le reazioni organiche in termini di meccanismo di reazione e di affrontare lo studio della materia mediante un apprendimento critico e non mnemonico. Obiettivo 4: Abilità comunicative. Capacità di preparare ed esporre una presentazione chiara e funzionale su un argomento o un articolo scientifico avanzato. Capacità di collegamento-confronto di argomenti diversi. Capacità di organizzare ed esporre con chiarezza la propria risposta e l’acquisizione della appropriata terminologia. Obiettivo 5: Capacità d’apprendimento. Acquisizione della capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato. Capacità di aggiornamento e ampliamento delle conoscenze sulla disciplina attraverso la consultazione di testi didattici più avanzati e pubblicazioni scientifiche del settore.
Objective 1: Knowledge and understanding. Knowledge of the principles of stereoselective and stereospecific synthesis. Knowledge of the frontier orbital theory and its use to explain reactivity, stereospecificity and regioselectivity of periciclic reactions. Knowledge of the properties of heterocyclic systems. Objective 2: Applying knowledge and understanding. Ability to design a stereoselective and stereospecific synthesis. Ability to explain specific reaction mechanisms. Ability to apply the frontier orbital theory to explain reactivity, stereospecificity and regioselectivity of periciclic reactions. Ability to compare the properties of heterocyclic systems and to propose synthesis and functionalization strategies. Ability to carry out bibliographic and structural searches on organic molecules and reactions. Ability to find a stereoselective synthesis for a chiral molecule. Ability to explain the course and the stereochemistry of a reaction based on its mechanism. Ability to discuss the possible reaction pathway according to the structure of the reagents and the reaction conditions. Objective 3: Making judgements. Ability to evaluate from the structure of a compound which predictions can be made about its molecular properties. Ability to interpret and rationalize organic reactions in terms of reaction mechanism and to address the study of the subject through critical and non-mnemonic learning. Objective 4: Communication skills. Ability to prepare and give a presentation clear and functional on an advanced scientific paper or subject. Ability to connect and compare different topics. Ability to clearly organize and explain the answer by acquiring the appropriate terminology. Objective 5: Learning skills Ability to use teaching material for a critical and rational study. Ability to update and expand knowledge of the discipline through the consultation of more advanced teaching texts and scientific publications on the subject.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0695 CHIMICA ORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA ORGANICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA ANALITICA SUPERIORE E LABORATORIO
Codice
MF0679
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica molecolare e biomolecolare
Responsabile didattico
ACETO Maurizio
Docenti
Aceto Maurizio, Gianotti Valentina
CFU
12.0
Ore di lezione
96.0
Ore di studio individuale
0.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa integrata
Fruizione insegnamento
OBB
Anno
1
Periodo
Annuale
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
In questo corso è previsto lo studio di tecniche avanzate di analisi chimica. Sono previste progettazione e messa in opera di esperienze pratiche di chimica analitica.
This course includes the study of advanced analytical chemistry techniques. Some planning and execution of practical experiences of analytical chemistry are included.
Testi di riferimento/Textbooks
Dispense fornite dal docente. "Modern analytical methods in art and archaeology", a cura di E. Ciliberto e G. Spoto, John Wiley & Sons, New York, 2000. R. Ekman, J. Silberring, A.M. Westman-Brinkmalm Eds, "Mass Spectrometry: instrumentation, interpretation, and applications" John Wiley & Sons, Inc. Publication, cop. 2009. D.A. Skoog e J.J. Leary, “Chimica analitica strumentale”, EdiSES (1995). R. Cozzi, P. Protti e T. Ruaro, “Analisi chimica strumentale” volumi A, B e C, Zanichelli (1997). D.A. Skoog,, F.J. Holler, S.R. Crouch, "Principles of Instrumental Analysis", 6th Edition, Brooks Cole, ISBN 978-0495012016 (2006).
Lecture notes provided by teacher. "Modern analytical methods in art and archaeology", a cura di E. Ciliberto e G. Spoto, John Wiley & Sons, New York, 2000. R. Ekman, J. Silberring, A.M. Westman-Brinkmalm Eds, "Mass Spectrometry: instrumentation, interpretation, and applications" John Wiley & Sons, Inc. Publication, cop. 2009. D.A. Skoog e J.J. Leary, “Chimica analitica strumentale”, EdiSES (1995). R. Cozzi, P. Protti e T. Ruaro, “Analisi chimica strumentale” volumi A, B e C, Zanichelli (1997). D.A. Skoog,, F.J. Holler, S.R. Crouch, "Principles of Instrumental Analysis", 6th Edition, Brooks Cole, ISBN 978-0495012016 (2006).
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si propone di fornire conoscenze su applicazioni avanzate della chimica analitica e di sviluppare la capacità di scegliere la tecnica giusta in funzione del problema specifico ed il senso critico degli studenti nei confronti di un problema pratico di chimica analitica, attraverso una serie di esperienze con le principali tecniche analitiche strumentali e con i principali metodi di pretrattamento del campione. Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Sviluppare la capacità di apprendere autonomamente nuove nozioni su applicazioni avanzate della chimica analitica e di trarre conclusioni sulla scelta più opportuna in relazione al problema specifico.
The course aims at providing the knowledge concerning advanced applications of analytical chemistry and at developing the ability to select the proper technique in relation to the specific problem and the critical sense of students with regards to a practical problem of analytical chemistry, through a series of experiences with the main instrumental analytical techniques and with the main methods of sample pre-treatment. Communication skills: the students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to the analytical techniques described in the course. Abilities: the students will be able to select and apply the correct analytical technique to face practical problems. He will develop the ability in making judgements from the results obtained by the application of the analytical techniques and learn how to use new analytical methods.
Prerequisiti/Required background knowledge
Buone conoscenze delle tecniche di base in chimica analitica.
Good knowledge of basic analytical chemistry techniques.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni in aula. Esercitazioni nei laboratori strumentali
Classroom lessons. Practice lessons in instrumental laboratories
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato attraverso l'esame finale del corso. Nel corso dell’esperienza in laboratorio viene fatto periodicamente il punto della situazione relativamente all’andamento del progetto.
The final examination will be the only learning control. During the laboratory experience, the state of progress of the project is periodically checked.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
La valutazione è basata su un esame orale costituito da un numero variabile di domande a seconda della preparazione dei candidati, e su una relazione che gli studenti faranno al termine dell’esperienza di laboratorio.
Evaluation is based on an oral examination (the number of questions varies according to the preparation of the candidates) and on a relation that students will prepare and present at the end of the laboratory experience.
Programma esteso/Content
Il corso tratta tecniche analitiche avanzate, tra cui spettroscopia Raman/SERS, spettrofotometria In riflettanza diffusa con fibre ottiche, spettrofluorimetria con fibre ottiche, spettrometria a fluorescenza di raggi X, tecniche superficiali, analisi isotopica; tecniche per la datazione, l’autenticazione, la conservazione, lo studio della provenienza e lo studio tecnologico di materiali antichi e moderni. Inoltre introduce le moderne tecniche analitiche ifenate alla spettrometria di massa e le strategie da adottare durante l’analisi di campioni particolarmente complessi. Durante il corso sono trattate: spettrometria di massa ambient, sorgenti a plasma freddo, DART, REIMS. Ionizzazione per desorbimento DESI, MALDI (interfacciamento con LC eimaging), Fast GC e Ultra Fast GC. GC multidimensionale. Viene spiegato l’effetto matrice in LC-MS: strategie per riconoscerlo, quantificarlo e minimizzarlo. Micro e nano LC. Nano electrospray. Chip-nano-LC. Per la parte di laboratorio: lezioni preliminari sui seguenti argomenti: (1) come risolvere un problema di chimica analitica; (2) metodi di ricerca bibliografica e dei dati; (3) metodi di pre-trattamento del campione; (4) manipolazione dei campioni e dei reagenti. Le esperienze di laboratorio sono divise in due moduli: (1) i principali metodi di pre-trattamento del campione: SPE, SPME, mineralizzazione con microonde, dry ashing, fusione alcalina; (2) le principali tecniche analitiche strumentali: ICP-OES, ICP-MS, HPLC-MS, GC-MS. Le esperienze potranno essere modulate in funzione delle proposte degli studenti.
The course deals with advanced analytical techniques, including Raman/SERS spectroscopy, diffuse reflectance spectrophotometry with optical fibers, spectrofluorimetry with optical fibers, X-ray fluorescence spectrometry, surface techniques, isotopic analysis; techniques for dating, authentication, conservation, study of the origin and technological study of ancient and modern materials. It also introduces modern analytical hyphenated techniques based on mass spectrometry and the strategies to be adopted when analyzing particularly complex samples During the course are treated: ambient mass spectrometry, cold plasma sources, DART, REIMS. DESI ionization, MALDI (interfacing with LC eimaging), Fast GC and Ultra Fast GC. Multidimensional GC. The matrix effect in LC-MS is explained: strategies for recognizing, quantifying and minimizing it. Micro and nano LC. Nano electrospray. Chip-nano-LC. For the laboratory part: preliminary lessons on the following topics: (1) how to solve an analytical chemistry problem; (2) bibliographic and data research methods; (3) sample pre-treatment methods; (4) handling of samples and reagents. The laboratory experiences are divided into two modules: (1) the main sample pre-treatment methods: SPE, SPME, microwave mineralization, dry ashing, alkaline fusion; (2) the main instrumental analytical techniques: ICP-OES, ICP-MS, HPLC-MS, GC-MS. The experiences can be modulated according to the students' proposals.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Capacità di identificare le tecniche migliori per risolvere un problema di chimica analitica
Ability in identifying the most suitable technique for a specific analytical problem
Moduli
Codice Insegnamento Settore Scientifico Disciplinare (SSD) Docenti Agenda web
MF0680CHIMICA ANALITICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA ANALITICA SUPERIORE CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA Aceto Maurizio, Gianotti Valentina Non disponibile
MF0681CHIMICA ANALITICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA SUPERIORE CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA Aceto Maurizio Non disponibile
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Insegnamento
CHIMICA ANALITICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA ANALITICA SUPERIORE
Codice
MF0680
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica molecolare e biomolecolare
Responsabile didattico
ACETO Maurizio
Docenti
Aceto Maurizio, Gianotti Valentina
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA
Tipo di insegnamento
Modulo di sola Frequenza
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
G
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
In questo corso è previsto lo studio di tecniche avanzate di analisi chimica.
This course includes the study of advanced analytical chemistry techniques.
Testi di riferimento/Textbooks
Dispense fornite dal docente. "Modern analytical methods in art and archaeology", a cura di E. Ciliberto e G. Spoto, John Wiley & Sons, New York, 2000. R. Ekman, J. Silberring, A.M. Westman-Brinkmalm Eds, "Mass Spectrometry: instrumentation, interpretation, and applications" John Wiley & Sons, Inc. Publication, cop. 2009. D.A. Skoog e J.J. Leary, “Chimica analitica strumentale”, EdiSES (1995). R. Cozzi, P. Protti e T. Ruaro, “Analisi chimica strumentale” volumi A, B e C, Zanichelli (1997). D.A. Skoog,, F.J. Holler, S.R. Crouch, "Principles of Instrumental Analysis", 6th Edition, Brooks Cole, ISBN 978-0495012016 (2006).
Lecture notes provided by teacher. "Modern analytical methods in art and archaeology", a cura di E. Ciliberto e G. Spoto, John Wiley & Sons, New York, 2000. R. Ekman, J. Silberring, A.M. Westman-Brinkmalm Eds, "Mass Spectrometry: instrumentation, interpretation, and applications" John Wiley & Sons, Inc. Publication, cop. 2009. D.A. Skoog e J.J. Leary, “Chimica analitica strumentale”, EdiSES (1995). R. Cozzi, P. Protti e T. Ruaro, “Analisi chimica strumentale” volumi A, B e C, Zanichelli (1997). D.A. Skoog,, F.J. Holler, S.R. Crouch, "Principles of Instrumental Analysis", 6th Edition, Brooks Cole, ISBN 978-0495012016 (2006).
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si propone di fornire conoscenze su applicazioni avanzate della chimica analitica. Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Sviluppare la capacità di apprendere autonomamente nuove nozioni su applicazioni avanzate della chimica analitica e di trarre conclusioni sulla scelta più opportuna in relazione al problema specifico.
The course aims at providing the knowledge concerning advanced applications of analytical chemistry. Communication skills: the students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to the analytical techniques described in the course. Abilities: the students will be able to select and apply the correct analytical technique to face practical problems. He will develop the ability in making judgements from the results obtained by the application of the analytical techniques and learn how to use new analytical methods.
Prerequisiti/Required background knowledge
Buone conoscenze delle tecniche di base in chimica analitica.
Good knowledge of basic analytical chemistry techniques.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni in aula. Esercitazioni nei laboratori strumentali
Classroom lessons. Practice lessons in instrumental laboratories
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato attraverso l'esame finale del corso.
The final examination will be the only learning control.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
La valutazione è basata su un esame orale costituito da un numero variabile di domande a seconda della preparazione dei candidati.
Evaluation is based on an oral examination (the number of questions varies according to the preparation of the candidates).
Programma esteso/Content
Il corso tratta tecniche analitiche avanzate, tra cui spettroscopia Raman/SERS, spettrofotometria In riflettanza diffusa con fibre ottiche, spettrofluorimetria con fibre ottiche, spettrometria a fluorescenza di raggi X, tecniche superficiali, analisi isotopica; tecniche per la datazione, l’autenticazione, la conservazione, lo studio della provenienza e lo studio tecnologico di materiali antichi e moderni. Inoltre introduce le moderne tecniche analitiche ifenate alla spettrometria di massa e le strategie da adottare durante l’analisi di campioni particolarmente complessi. Durante il corso sono trattate: spettrometria di massa ambient, sorgenti a plasma freddo, DART, REIMS. Ionizzazione per desorbimento DESI, MALDI (interfacciamento con LC eimaging), Fast GC e Ultra Fast GC. GC multidimensionale. Viene spiegato l’effetto matrice in LC-MS: strategie per riconoscerlo, quantificarlo e minimizzarlo. Micro e nano LC. Nano electrospray. Chip-nano-LC. Per la parte di laboratorio: lezioni preliminari sui seguenti argomenti: (1) come risolvere un problema di chimica analitica; (2) metodi di ricerca bibliografica e dei dati; (3) metodi di pre-trattamento del campione; (4) manipolazione dei campioni e dei reagenti.
The course deals with advanced analytical techniques, including Raman/SERS spectroscopy, diffuse reflectance spectrophotometry with optical fibers, spectrofluorimetry with optical fibers, X-ray fluorescence spectrometry, surface techniques, isotopic analysis; techniques for dating, authentication, conservation, study of the origin and technological study of ancient and modern materials. It also introduces modern analytical hyphenated techniques based on mass spectrometry and the strategies to be adopted when analyzing particularly complex samples During the course are treated: ambient mass spectrometry, cold plasma sources, DART, REIMS. DESI ionization, MALDI (interfacing with LC eimaging), Fast GC and Ultra Fast GC. Multidimensional GC. The matrix effect in LC-MS is explained: strategies for recognizing, quantifying and minimizing it. Micro and nano LC. Nano electrospray. Chip-nano-LC. For the laboratory part: preliminary lessons on the following topics: (1) how to solve an analytical chemistry problem; (2) bibliographic and data research methods; (3) sample pre-treatment methods; (4) handling of samples and reagents.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Capacità di identificare le tecniche migliori per risolvere un problema di chimica analitica
Ability in identifying the most suitable technique for a specific analytical problem
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0680 CHIMICA ANALITICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA ANALITICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA ANALITICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA SUPERIORE
Codice
MF0681
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica molecolare e biomolecolare
Responsabile didattico
ACETO Maurizio
Docenti
Aceto Maurizio
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA
Tipo di insegnamento
Modulo di sola Frequenza
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
G
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
In questo corso sono previste progettazione e messa in opera di esperienze pratiche di chimica analitica.
This course includes the planning and execution of practical experiences of analytical chemistry.
Testi di riferimento/Textbooks
Dispense fornite dal docente. "Modern analytical methods in art and archaeology", a cura di E. Ciliberto e G. Spoto, John Wiley & Sons, New York, 2000. R. Ekman, J. Silberring, A.M. Westman-Brinkmalm Eds, "Mass Spectrometry: instrumentation, interpretation, and applications" John Wiley & Sons, Inc. Publication, cop. 2009. D.A. Skoog e J.J. Leary, “Chimica analitica strumentale”, EdiSES (1995). R. Cozzi, P. Protti e T. Ruaro, “Analisi chimica strumentale” volumi A, B e C, Zanichelli (1997). D.A. Skoog,, F.J. Holler, S.R. Crouch, "Principles of Instrumental Analysis", 6th Edition, Brooks Cole, ISBN 978-0495012016 (2006).
Lecture notes provided by teacher. "Modern analytical methods in art and archaeology", a cura di E. Ciliberto e G. Spoto, John Wiley & Sons, New York, 2000. R. Ekman, J. Silberring, A.M. Westman-Brinkmalm Eds, "Mass Spectrometry: instrumentation, interpretation, and applications" John Wiley & Sons, Inc. Publication, cop. 2009. D.A. Skoog e J.J. Leary, “Chimica analitica strumentale”, EdiSES (1995). R. Cozzi, P. Protti e T. Ruaro, “Analisi chimica strumentale” volumi A, B e C, Zanichelli (1997). D.A. Skoog,, F.J. Holler, S.R. Crouch, "Principles of Instrumental Analysis", 6th Edition, Brooks Cole, ISBN 978-0495012016 (2006).
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si propone di sviluppare la capacità di scegliere la tecnica giusta in funzione del problema specifico ed il senso critico degli studenti nei confronti di un problema pratico di chimica analitica, attraverso una serie di esperienze con le principali tecniche analitiche strumentali e con i principali metodi di pretrattamento del campione. Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Sviluppare la capacità di apprendere autonomamente nuove nozioni su applicazioni avanzate della chimica analitica e di trarre conclusioni sulla scelta più opportuna in relazione al problema specifico.
The course aims at developing the ability to select the proper technique in relation to the specific problem and the critical sense of students with regards to a practical problem of analytical chemistry, through a series of experiences with the main instrumental analytical techniques and with the main methods of sample pre-treatment. Communication skills: the students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to the analytical techniques described in the course. Abilities: the students will be able to select and apply the correct analytical technique to face practical problems. He will develop the ability in making judgements from the results obtained by the application of the analytical techniques and learn how to use new analytical methods.
Prerequisiti/Required background knowledge
Buone conoscenze delle tecniche di base in chimica analitica.
Good knowledge of basic analytical chemistry techniques.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni in aula. Esercitazioni nei laboratori strumentali
Classroom lessons. Practice lessons in instrumental laboratories
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato facendo periodicamente il punto della situazione relativamente all’andamento del progetto.
During the laboratory experience, the state of progress of the project is periodically checked.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
La valutazione è basata su una relazione che gli studenti faranno al termine dell’esperienza di laboratorio.
Evaluation is based on a relation that students will prepare and present at the end of the laboratory experience.
Programma esteso/Content
Per la parte di laboratorio il corso prevede lezioni preliminari sui seguenti argomenti: (1) come risolvere un problema di chimica analitica; (2) metodi di ricerca bibliografica e dei dati; (3) metodi di pre-trattamento del campione; (4) manipolazione dei campioni e dei reagenti. Le esperienze di laboratorio sono divise in due moduli: (1) i principali metodi di pre-trattamento del campione: SPE, SPME, mineralizzazione con microonde, dry ashing, fusione alcalina; (2) le principali tecniche analitiche strumentali: ICP-OES, ICP-MS, HPLC-MS, GC-MS. Le esperienze potranno essere modulate in funzione delle proposte degli studenti.
For the laboratory part the course will have preliminary lessons on the following topics: (1) how to solve an analytical chemistry problem; (2) bibliographic and data research methods; (3) sample pre-treatment methods; (4) handling of samples and reagents. The laboratory experiences are divided into two modules: (1) the main sample pre-treatment methods: SPE, SPME, microwave mineralization, dry ashing, alkaline fusion; (2) the main instrumental analytical techniques: ICP-OES, ICP-MS, HPLC-MS, GC-MS. The experiences can be modulated according to the students' proposals.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Capacità di identificare le tecniche migliori per risolvere un problema di chimica analitica
Ability in identifying the most suitable technique for a specific analytical problem
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0681 CHIMICA ANALITICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA FISICA SUPERIORE
Codice
MF0682
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica molecolare e biomolecolare
Responsabile didattico
BISIO CHIARA
Docenti
Bisio Chiara
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/02 - CHIMICA FISICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso è articolato in due parti. Nella prima parte saranno introdotte nozioni riguardanti la chimica fisica dello stato solido. Particolare attenzione sarà data ai metodi per la determinazione delle proprietà di struttura dei solidi, introduzione alla cristallografia e ai metodi di diffrazione di raggi X. Verrà poi trattato l’adsorbimento sulle superfici solide. Saranno forniti elementi di spettroscopia IR e UV-Vis applicate allo stato solido e richiami di fotochimica. Nella seconda parte saranno trattati argomenti di chimica-fisica applicati a sistemi complessi (come per esempio quello atmosferico): saranno descritte le principali reazioni fotochimiche nella stratosfera e nella troposfera e verranno dati elementi relative alla dispersione degli inquinanti nell’atmosfera
The course is divided into two parts. In the first part, concepts related to solid state physical chemistry are introduced. Particular attention will be given to the methods for the determination structural properties of solid, introduction to crystallography and X-ray diffraction methods. Then, the adsorption processes on solid surfaces will be treated. Moreover, it will be given concepts of IR and UV-Vis spectroscopy applied to solids and some recalls to photochemistry. In the second part of the course, topics related to physic-chemistry of complex systems (such as the atmosphere) will be treated: the main photochemical reactions in the stratosphere and troposphere will be described and elements related to the dispersion of pollutants into the atmosphere will be given.
Testi di riferimento/Textbooks
.W. Atkins, “Physical Chemistry", VI Ed., Oxford University Press, oppure l'edizione italiana della V edizione, "Chimica Fisica", Zanichelli;
Stephen Elliott “The Physics and Chemistry of solids”, Wiley
G. Rigault “Introduzione alla cristallografia” Levrotto e Bella
Mark Zemansky, "Calore e Termodinamica", Zanichelli. 
Colin Baird, "Chimica Ambientale", Zanichelli. 
B. J. Finlayson-Pitts e J. N. Pitts, “Atmospheric Chemistry”, John Wiley and Sons.
.W. Atkins, “Physical Chemistry", VI Ed., Oxford University Press, oppure l'edizione italiana della V edizione, "Chimica Fisica", Zanichelli;
Stephen Elliott “The Physics and Chemistry of solids”, Wiley
G. Rigault “Introduzione alla cristallografia” Levrotto e Bella
Mark Zemansky, "Calore e Termodinamica", Zanichelli. 
Colin Baird, "Chimica Ambientale", Zanichelli. 
B. J. Finlayson-Pitts e J. N. Pitts, “Atmospheric Chemistry”, John Wiley and Sons.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti gli elementi di base di chimica fisica applicati allo stato solido attraverso lezioni dedicate alla descrizione delle diverse tipologie di materiali, ai metodi di preparazione e caratterizzazione più usati. In questo modo sarà possibile fornire concetti di chimica fisica avanzata (elementi di cristallografia e diffrazione di raggi X, tecniche spettroscopiche applicate allo stato solido, principi di adsorbimento su superfici solide) prendendo come esempio sistemi complessi come i materiali solidi.
Inoltre, saranno fornite agli studenti le conoscenze necessarie per comprendere e descrivere i principali fenomeni fisico-chimici legati all’ambiente, l’effetto su di esso delle azioni antropiche, le eventuali modificazioni che ne pregiudicano l’equilibrio. 
Il corso permetter di sviluppare le abilità comunicative degli studenti attraverso l’acquisizione di un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Inoltre, sarà anche sviluppata la capacità di poter relazionare su un argomento scientifico grazie alla preparazione di una presentazione su un argomento a scelta. Ci si aspetta che questa attività sia anche in grado di aumentare la capacità di giudizio degli studenti attraverso una analisi accurata delle recente letteratura scientifica.
Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette allo studente di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati.
Infine, lo scopo del corso sarà anche quella di testare la capacità di apprendimento e di applicare la conoscenza attraverso l’organizzazione di una esercitazione svolta in aula inerente ai metodi di adsorbimento.
The course aims to provide to students the basic principles of physical-chemistry of solid state through lectures devoted to the description of the different types of materials, the most used preparation and characterization methods. In this way, concepts of advanced physical chemistry (crystallography and X-ray diffraction, solid-state spectroscopic techniques, principles of adsorption on solid surface) will be provided taking as examples complex systems such as solid materials.
In addition, the knowledge necessary to understand and describe the main physico-chemical phenomena related to the environment, the effect on humanity of the anthropic actions, and any modifications that affect their balance will be provided.
The course will allows to students to develop communicative skills by acquiring an appropriate vocabulary in relation to the discussed topics. 
Furthermore, the ability to relate on a scientific topic will also be developed thanks to the preparation of a presentation on a specific argument. It is expected that this activity will also be able to increase students' judgment skills through a thorough analysis of the recent scientific literature.
The course also aims to develop the ability to learn independently and the critical meaning that allows the student to draw conclusions on discussed topics. 
Finally, the aim of the course is also to test the ability to learn and apply knowledge through the organization of a guided exercise in the classroom related to adsorption methods.
Prerequisiti/Required background knowledge
È consigliabile l’acquisizione degli argomenti trattati nel corso di chimica-fisica II.
It is recommend the acquisition of the topics covered in the course of Physical Chemistry II.
Metodi didattici/Teaching methods
Il corso prevede lezioni frontali in aula in cui gli argomenti trattati saranno presentati e discussi con gli studenti.
Gli studenti (in gruppi da 2 o 3 persone) dovranno preparare e organizzare una presentazione orale per approfondire alcuni argomenti indicati dal docente. A questo scopo, saranno forniti i metodi per fare una adeguata ricerca bibliografica e gli studenti saranno supportati dal docente nell’organizzazione del seminario. 
È richiesto che la presentazione del seminario venga fatta in presenza di tutti gli studenti in modo da poter incrementare la conoscenza di tutti sugli argomenti trattati e stimolare la capacità di discussione e analisi critica degli argomenti trattati. 
Sarà inoltre organizzata una lezione al computer per applicare uno dei metodi descritti a lezione per la determinazione delle proprietà tessiturali dei solidi mediante metodi di adsorbimento. I dati da elaborare saranno forniti dal docente.
The course includes frontal lessons in the classroom where the treated topics will be presented and discussed with the students.
Students (in groups of 2 or 3 people) will have to prepare and organize an oral presentation to deepen some of the topics indicated by the teacher. To this end, methods will be provided to make an adequate bibliographic search and the students will be supported by the teacher in the organization of the seminar.
It is required that the seminar be presented in the presence of all the students in order to increase the knowledge of everyone on the topics discussed and to stimulate the ability to discuss and analyze crytically the treated topics.
A computer lesson will also be organized to apply one of the methods described in the lesson to determine the solids' textural properties by adsorption methods. The data to be processed will be provided by the teacher.
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato attraverso l’organizzazione del seminario e la lezione di elaborazione di dati forniti dal docente.
he in itinere learning control will be carried out through the organization of the seminar and the lecture dedicated to the processing of data provided by the teacher. The final evaluation will be performed by oral examination.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L'esame finale si baserà sulla discussione orale per la verifica dell'apprendimento delle tematiche affrontate a lezione. Verranno poste sei domande 3 delle quali una riguarderà nozioni teoriche viste in classe, una sarà relativa all’illustrazione di una tecnica chimico-fisica applicata al sistema solido e una relativa ai processi chimico-fisici di interesse ambientale. Una domanda sarà a scelta dello studente.
Inoltre, sarà valutato il seminario preparato dagli studenti per approfondire alcune delle tematiche affrontate a lezione. 
La modalità di esame permette di valutare non solo le conoscenze teoriche acquisite ma anche le capacità di organizzazione e di comunicazione degli studenti, nonchè di conoscere la loro capacità di lavorare in modo autonomo e le capacità di apprendimento. 
Per superare l’esame lo studente dovrà dimostrare di conoscere ed aver compreso le nozioni di base proposte e di saper analizzare in modo critico una problematica proposta. L’eccellenza viene raggiunta rispondendo dimostrando di saper ragionare su argomenti inerenti alle problematiche incontrate a lezione. 
Il livello di difficoltà corrisponde al programma svolto e ai testi di riferimento indicati.
The final exam will be based on the oral discussion to verify the learning of the topics discussed during the lessons. Six questions will be asked. Three of them are related to the theoretical notions explained in the classroom, one will be devoted to illustrate a physico-chemical technique applied to the solid system and one related to the physic-chemical processes of environmental interest. The student will choose a question.
In addition, the seminar prepared by the students to explore some of the topics discussed in the lesson will be evaluated.
The examination method allows evaluating not only the theoretical skills acquired but also the organizational and communication skills of the students, as well as knowing their ability to work autonomously.
To pass the exam, the student must demonstrate knowledge and understanding of the proposed basics and to be able to critically analyze a proposed problem.
The level of difficulty corresponds to the program being run and the reference texts indicated.
Programma esteso/Content
Nell’ambito del corso verranno trattati argomenti di chimica-fisica applicati allo stato solido. 
Verranno descritte le principali classi di materiali e metodologie per la loro preparazione (con particolare riferimento alle metodologie sol-gel e solvotermali).
Verranno inoltre forniti elementi di cristallografia per la descrizione di sistemi cristallini a diversa dimensionalità attraverso le operazioni di simmetria e l’appartenenza ai diversi gruppi spaziali. Inoltre, saranno trattati i principi di diffrazione di raggi X con particolare riferimento alla legge di Bragg e alla trattazione dei reticolo reciproco. 
Saranno date informazioni relative ai processi di adsorbimento su sistemi solidi. Oltre alle tipologie di interazioni che si possono avere, saranno trattati i principali meccanismi di adsorbimento. Verranno discussi i principali modelli di adsorbimento di gas per la determinazione delle proprietà tessiturali dei solidi. Verrà organizzata una lezione in aula per poter applicare alcuni modelli per la determinazione dell’area superficiale dei solidi (Modello di Langmuir e BET) partendo da isoterme sperimentali.
Verranno forniti agli studenti anche richiami di spettroscopia IR e UV-Vis applicate allo stato solido. 
Nell’ambito del corso verranno trattati argomenti chimico-fisici utili alla descrizione del comportamento di specie chimiche di importanza ambientale. Particolare attenzione verrà data alla trattazione dei processi fotochimici e di adsorbimento gas-solido, oltre che alla trattazione di processi termodinamici di interesse ambientale. Verranno forniti agli studenti nozioni riguardanti i costituenti chimici e la struttura fisica dell'atmosfera. Inoltre verranno trattati argomenti riguardanti la chimica della stratosfera e il problema dell'ozono, il riscaldamento globale e la chimica della troposfera con particolare riferimento alle piogge acide, smog fotochimico e particolato atmosferico. Sarà analizzato l’impatto dei grandi impianti per la produzione di energia sull’ambiente con particolare attenzione ai processi che portano alla formazione di inquinanti pericolosi (diossine) e loro inibizione. Saranno infine introdotti i concetti alla base della diffusione degli inquinanti nell’atmosfera e nell’idrosfera.
Sarà richiesto di approfondire un argomento a scelta. A tale scopo, verranno anche fornite informazioni per poter effettuare una ricerca bibliografica in ambito scientifico e per poter organizzare una presentazione in power point sull’argomento di interesse.
During the course, solid-state physics and chemical topics will be discussed.
The main classes of materials and methodologies for their preparation (with particular reference to sol-gel and solvothermal methods) will be described.
Elements of crystallography will also be provided for describing crystalline systems belonging of different spatial groups through symmetry operations . In addition, the X-ray diffraction principles will be treated with particular reference to Bragg's law and the treatment of reciprocal lattice.
Information on adsorption processes will be provided. In addition to the various types of interactions, the main adsorption mechanisms will be treated. The main adsorption models for the determination of the textural properties will be discussed.
Students will also be provided with IR and UV-Vis spectrophotometers applied to the solid state.
The course will cover topics relevant to chemical and physical description of chemical species of environmental importance. Particular attention will be given to the introduction of photochemical processes and gas-solid adsorption principles, as well as to the treatment of thermodynamic processes of environmental interest. Knowledge about the chemical constituents and physical structure of the atmosphere will be provided. Moreover, topics related to the chemistry of the stratosphere and the ozone problem, global warming and the chemistry of the troposphere, with particular reference to photochemical smog and particulate matter pollution, will be introduced. Finally, the impact of large plants for the production of energy will be discussed with particular emphasis to processes leading to the formation of harmful pollutants (dioxins) and their inhibition. The spread of pollutants in atmosphere and hydrosphere will be introduced.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione
Conoscenza delle basi teoriche dei principali metodi per la preparazione di materiali e della loro caratterizzazione.
Conoscenza delle nozioni di base della cristallografia e dei principi di diffrazione di raggi X. 
Conoscenza dei metodi IR e UV-Vis per l’analisi dello stato solido. 
Apprendimento dei principi di adsorbimento. 
Conoscenza dei principali fenomeni chimico-fisici di importanza a livello ambientale. 
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Abilità di applicare in modo corretto alcuni metodi chimico-fisici proposti a lezione (attraverso specifiche esercitazioni al pc su dati forniti dal docente) e interpretazione dei risultati ottenuti.
Capacità di approfondire un argomento chimico-fisico sfruttando facilities comuni per la ricerca bibliografica.
Autonomia di giudizio
Saper analizzare in modo critico la letteratura recente riguardante temi fisico-chimici proposti a lezione. 
Abilità comunicative
Abilità di relazionare usando un linguaggio adeguato su argomenti chimico-fisici in maniera corretta, sia oralmente che per iscritto.
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.
Knowledge and understanding: knowledge of the theoretical bases of the main methods for the preparation of materials and their characterization. Knowledge of the basics of crystallography and X-ray diffraction principles. Knowledge of IR and UV-Vis methods for solid state analysis. Learning the principles of adsorption. Knowledge of the main environmental and chemical phenomena of importance.
Applying knowledge and
understanding: ability to properly apply some of the treated physic-chemical methods (through specific PC tutorials on the data provided by the teacher) and interpretation of the obtained results. Ability to deepen a physic-chemical subject by exploiting common facilities for bibliographic research.
Making judgements: skill to critically analyze the recent literature on physico-chemical topics proposed in lesson.
Communication skills: ability to relate using proper language on physic-chemical arguments in a correct way, whether orally or in writing.
Learning skills: ability to use the teaching material for a critical and reasoned study, also for a subsequent autonomous acquisition of superior knowledge and for a continuous updating.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0684 CHIMICA FISICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA FISICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA INORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO
Codice
MF0691
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica molecolare e biomolecolare
Responsabile didattico
BOTTA Mauro
Docenti
Botta Mauro, Saccone Marco, Ravera Mauro
CFU
12.0
Ore di lezione
96.0
Ore di studio individuale
0.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa integrata
Fruizione insegnamento
OBB
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Nel modulo di Chimica Inorganica Superiore verranno sviluppati i seguenti temi: principi fisici della Risonanza Magnetica Nucleare moderna. Spettri eteronucleari e multidimensionali per la determinazione strutturale di molecole organiche e inorganiche. Applicazioni della rilassometria a ciclo di campo per lo studio di complessi di ioni metallici paramagnetici quali sonde strutturali e diagnostiche. Chimica di coordinazione degli elementi f. Principi di chimica organometallica e catalisi omogenea. Il modulo di Laboratorio di Chimica Inorganica Superiore si propone di fornire agli studenti un approfondimento sui composti di coordinazione, anche integrando le conoscenze acquisite nel corso di Chimica Inorganica Superiore. Particolare attenzione verrà rivolta allo studio e alle applicazioni della spettroscopia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR).
In the Advanced Inorganic Chemistry Module, the following subjects will be developed: physical principles of modern nuclear magnetic resonance. Heteronuclear and multidimensional spectra for the structural determination of organic and inorganic molecules. Applications of field cycling relaxometry for the study of paramagnetic metal ion complexes as structural and diagnostic probes. Coordination chemistry of elements f. Principles of organometallic chemistry and homogeneous catalysis. The Advanced Inorganic Chemistry Laboratory aims at providing students with a better understanding of the coordination compounds, , also integrating the knowledge acquired during Advanced Inorganic Chemistry. In particular, the study of electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR) and its applications will be developed.
Testi di riferimento/Textbooks
Verranno messi a disposizione sulla piattaforma DIR il materiale del corso e le dispense di laboratorio. Consultazione consigliata di: Corso on-line sul sito: http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/inside.htm (J.P. Hornak); H. Friebolin, "Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy", VCH (disponibile in biblioteca) - Huheey, Keiter, Keiter, Chimica Inorganica, Piccin - J. A. Weil, J. R. Bolton, Electron Paramagnetic Resonance: Elementary Theory and Practical Applications, Ed. John Wiley & Sons, 1994. - M. Brustolon, E. Giamello, Electron Paramagnetic Resonance - A Practitioner’s Toolkit, Ed. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2009. Sarà inoltre fornito materiale per approfondimenti (articoli scientifici).
Lecture notes provided by the teacher and available on DIR platform. Recommended reading: On line course: http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/inside.htm (J.P. Hornak); H. Friebolin, "Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy", VCH (available in the library) - Huheey, Keiter, Keiter, Chimica Inorganica, Piccin - J. A. Weil, J. R. Bolton, Electron Paramagnetic Resonance: Elementary Theory and Practical Applications, Ed. John Wiley & Sons, 1994. - M. Brustolon, E. Giamello, Electron Paramagnetic Resonance - A Practitioner’s Toolkit, Ed. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2009. Specific material (scientific articles) for in-depth studies will be also provided.
Obiettivi formativi/Mission
Il modulo di Chimica Inorganica Superiore mira a fornire: solide basi dei principi della spettroscopia di risonanza magnetica nucleare a impulsi; conoscenza delle principali sequenze di impulso; i principi base degli spettri allo stato solido e di MRI; la capacità di usare le tecniche rilassometriche per studiare le proprietà di complessi di ioni paramagnetici e la loro interazione con biomolecole. Inoltre particolare attenzione verrà posta nello sviluppo dell’abilità di interpretazione di spettri mono- e bi-dimensionali di molecole organiche e di semplici composti inorganici alla luce dei concetti teorici. Conoscenza delle proprietà chimiche rilevanti degli f elementi nel contesto delle applicazioni moderne. Acquisire familiarità con gli aspetti di base dei composti organometallici e della catalisi omogenea. Il modulo di Laboratorio di Chimica Inorganica Superiore intende completare gli obiettivi formativi del modulo precedente attraverso la discussione critica di alcune tematiche di particolare rilievo nel settore della chimica inorganica, con l’applicazione di metodologie già note agli studenti ed alcune ancora sconosciute a loro. Lo studente dovrà acquisire concetti teorici di spettroscopia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR), imparando ad applicarli ai composti di coordinazione, e concetti teorici sull’utilizzo di alcuni complessi metallici. Lo studente dovrà inoltre acquisire nozioni pratiche sulle metodologie utilizzate nel laboratorio inerenti preparazione, purificazione e caratterizzazione di composti di coordinazione utilizzando pratiche di laboratorio e strumentazione avanzata. Lo studente dovrà saper applicare le metodologie apprese ed arrivare ad eseguire autonomamente gli esperimenti; dovrà saper raccogliere, interpretare e discutere criticamente i dati ottenuti dalla caratterizzazione dei complessi interpretandoli alla luce delle conoscenze acquisite. Il corso nel suo insieme ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette allo studente di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati attraverso l’approfondimento autonomo durante la scrittura delle relazioni. Infine, lo studente svilupperà le proprie abilità comunicative acquisendo ed utilizzando un lessico chimico appropriato agli argomenti del corso arrivando a scrivere e poi discutere una relazione sui risultati ottenuti nelle esperienze pratiche.
The Advanced Inorganic Chemistry Module aims to provide: solid basis of the principles of pulse nuclear magnetic resonance spectroscopy; the knowledge of the main pulse sequences; the basic principles of the spectra in the solid state and of MRI; the ability to use relaxometric techniques to study the properties of complexes of paramagnetic ions and their interaction with biomolecules. The ability of interpretation of mono- and bi-dimensional spectra of organic molecules and simple inorganic compounds based on the theoretical concepts will be pursued. Knowledge of the relevant chemical properties of the f elements in the context of modern applications. Become familiar with the basics of organometallic compounds and homogeneous catalysis. The Advanced Inorganic Chemistry Laboratory aims to critically discuss some subjects of interest in the field of Inorganic Chemistry, with the application of consolidated methodologies and some advanced investigation techniques. The student will learn the theoretical bases of electron paramagnetic resonance (EPR), acquiring the ability to apply them to the coordination compounds, and theoretical bases on the use of metal complexes. The student will also acquire practical concepts on the methods employed in the laboratory about preparation, purification and characterization of the coordination compounds using advanced laboratory practice and instrumentation. The student will be able to apply the learnt methods and carry on the experiments autonomously; he will be able to collect, understand and critically discuss the data obtained from the characterization of the complexes explaining them based on the acquired knowledge. The whole course wants to develop the ability in making judgements, drawing conclusions and autonomously deepening a subject related to those of the course. Finally, the student will develop its communication skills using a suitable chemical vocabulary in relation to the topics of the course and he will write and then discuss a report on the result obtained from the application of these techniques.
Prerequisiti/Required background knowledge
Contenuti dei Corsi di Chimica Inorganica, Chimica Fisica e conoscenza di base delle principali tecniche spettroscopiche
Content of Inorganic and Physical Chemistry courses and basic knowledge of the most common spectroscopic techniques.
Metodi didattici/Teaching methods
Chimica Inorganica Superiore: lezioni frontali integrate con alcune esercitazioni in aula e/o sullo spettrometro e relativa discussione e analisi dei risultati. Le proprietà ottiche e magnetiche dei complessi degli elementi f e il loro impiego in biomedicina sono oggetto di trattazione seminariale e studio autonomo da parte degli studenti. Laboratorio di Chimica Inorganica Superiore: lezioni introduttive (concetti teorici e pratici) alle esperienze pratiche ed esercitazioni in laboratorio di sintesi e strumentale finalizzate all’applicazione dei concetti esposti a lezione. 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. Inoltre, potrà approfondire autonomamente le tematiche del corso durante la stesura della relazione.
Advanced Inorganic Chemistry Module: Lectures integrated with some exercises in class and/or experiments on spectrometers and related discussion and data analysis. The optical and magnetic properties of the complexes of f elements and their use in biomedicine are the object of specific seminars and left to an independent learning process by students. Advanced Inorganic Chemistry Laboratory: Introductory lectures (theoretical and practical concepts) and practical experiences in laboratory to apply the theoretical concepts of the course. The student will have to fill in a laboratory notebook and will work in group both during the laboratory experiences and when writing a report about them. Moreover, autonomously he will have to study in-depth a subject (related to the program) among those suggested by the teacher that will give him suitable scientific articles to be read.
Altre informazioni/Further information
I concetti oggetto del modulo di Chimica Inorganica Superiore verranno discussi collegialmente in aula e applicati direttamente durante le esercitazioni in aula (interpretazione di spettri NMR) e sugli spettrometri. Il controllo dell'apprendimento in itinere nel modulo di Laboratorio verrà effettuato attraverso la discussione dei risultati sperimentali al termine delle esperienze di laboratorio.
The main topics of the course will be discussed collectively in the classroom and applied directly during exercises in class (interpretation of NMR spectra) and on spectrometers. The ongoing learning during the Advanced Inorganic Chemistry Laboratory will be checked with the discussion of the experimental results at the end of the laboratory experiments.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Esame scritto consistente di: 6 domande aperte sui più rilevanti argomenti teorici (punti 18); assegnazione degli spettri 1H e 13C di una molecola sulla base di dati sperimentali 1D e 2D (punti 4). I risultati dell’esame chiariscono la comprensione dei concetti teorici, la capacità di utilizzarli per risolvere problemi di media difficoltà, la capacità di giudizio e il grado acquisizione di un linguaggio tecnico-scientifico adeguato. La prova è superata con la conoscenza dei concetti base (13/30) mentre il massimo punteggio sarà ottenuto dimostrando tutte le abilità/capacità elencate. 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 potrà anche includere degli approfondimenti personali sugli 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.
Written exam consisting of: 6 open questions on the most relevant topics (18 points); assignment of 1H and 13C spectra of a molecule based on 1D and 2D experimental data (4 points). The results of the exam clarify the understanding of theoretical concepts, the ability to use them to solve problems of medium difficulty, the skill of making judgements and the knowledge of an appropriate technical-scientific language. Th student will pass the exam with the knowledge of the basic concepts (13/30) and will get the highest grade demonstrating all the listed abilities/capacities. The presence in the laboratory is compulsory and the student must fill in a laboratory notebook to develop the ability to correctly describe a carried-out experiment and collect data. At the end of the laboratory the student will produce a written report on the experiences carried out, containing a critical analysis of the results obtained in the experiments to develop its skill to draw conclusions from the carried-out experiments and its communication skills. The report will also include a personal in-depth study about the topics of the laboratory part of the course. The submission of the report will be precondition for access to the written exam of the course and the report itself will be evaluated by the examination board, together with the exam, up to a maximum of 6 points. Such a procedure of evaluation will allow to evaluate the acquired theoretical knowledge, the ability to apply them to real situations, the skill to collect and critically analyze the obtained results, the communication skills in the description of the carried-out work, the learning skills. The student with all the listed abilities/capacities (see expected learning outcomes) will be given the highest grade.
Programma esteso/Content
Nel modulo di Chimica Inorganica Superiore verranno studiati i metodi spettroscopici basati sulla Risonanza Magnetica per lo studio della struttura molecolare e dei processi dinamici. Ordine di uno spettro NMR. Cenni sui sistemi di spin di ordine superiore. Tempi di rilassamento: definizione, misura e meccanismi. Tecniche moderne: 1) doppia risonanza: disaccoppiamenti broadband (gated e off-resonance); 2) NOE: principi ed applicazioni; 3) sequenze INEPT e DEPT. 2D NMR: generalità ed esperimenti omo- and eteronucleari (COSY, EXSY, NOESY, HMQC, HMBC). NMR dinamico: generalità, line-shape analysis, parametri cinetici, applicazioni. NMR e la tavola periodica: applicazioni in chimica inorganica. NMR allo stato solido: generalità. NMR dei sistemi paramagnetici: ioni metallici, complessi e loro coniugati a macromolecole. Le tecniche rilassometriche e il fast-field cycling. Principi di MRI e uso di sistemi metallici quali agenti di contrasto. Chimica organometallica: carbonili, metalloceni, clusters metallici; reazioni caratteristiche. Catalisi: metatesi e idrogenazione di alcheni, idroformilazione, ossidazione, formazione di legami C-C, oligomerizzazioni e polimerizzazioni. La chimica di coordinazione degli elementi f: orbitali, stati di ossidazioni, abbondanza e ottenimento; proprietà ottiche e magnetiche; composti di coordinazione e organometallici. Il modulo di Laboratorio di Chimica Inorganica superiore si propone di fornire agli studenti le conoscenze di base della spettroscopia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR). Il corso si compone di un’introduzione sulla tecnica (basi teoriche e strumentazione) e sulle sue applicazioni ai complessi metallici. A questa prima parte seguiranno le esperienze di laboratorio che saranno, a rotazione: sintesi e caratterizzazione EPR di un complesso di vanadio; le applicazioni terapeutiche dell’ossido nitrico; estrazione e determinazione delle proprietà catalitiche del metalloenzima catalasi; sintesi e assorbimento di ossigeno da parte di un complesso di cobalto Questi esperimenti potranno essere sostituiti da altri dipendentemente dal numero di studenti partecipanti o nell’ottica di miglioramento del corso.
In the Advanced Inorganic Chemistry Module the spectroscopic methods based on magnetic resonance for the study of molecular structure and dynamic processes will be studied. First- and second-order NMR spectra. Relaxation times: definition, measures and mechanisms. Modern techniques: 1) double resonance: broadband decoupling (gated and off-resonance); 2) NOE: principles and applications; 3) INEPT and DEPT sequences. 2D NMR: general and homo- and heteronuclear experiments (COSY, EXSY, NOESY, HMQC, HMBC). Dynamic NMR: general information, line-shape analysis, kinetic parameters, applications. NMR and the Periodic Table: applications in inorganic chemistry. Solid state NMR: general principles and applications. NMR of paramagnetic systems: metal ions, complexes and conjugates to macromolecules. Relaxometric techniques and fast- field cycling relaxometry. Principles of MRI and use of metal systems as contrast agents. Organometallic chemistry: carbonyls, metallocenes, metal clusters; characteristic reactions. Catalysis: metathesis and hydrogenation of alkenes, hydroformylation, oxidation, formation of C-C bonds, oligomerizations and polymerizations. The coordination chemistry of the f elements: orbitals, oxidation states, occurrence and recovery; optical and magnetic properties; coordination and organometallic compounds. The Advanced Inorganic Chemistry Laboratory aims at providing students with the basic knowledge of the electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR). The course consists of an introduction to this technique (theory and instrumentation) and its applications to metal complexes. The laboratory experiments will follow this first part. In particular: synthesis and EPR characterization of a vanadium complex; the therapeutic application of nitric oxide; extraction determination of the catalytic properties of the metalloenzyme catalase; synthesis and oxygen absorption by a cobalt complex These experiments could be replaced by others depending on the number of students or if the improvement of the course is necessary.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione: conoscenza delle tecniche NMR più usate e delle loro applicazioni; conoscere i principi per l’assegnazione e la predizione di spettri 1H e 13C NMR di molecole organiche e semplici molecole inorganiche. Familiarità con le caratteristiche chimiche principali dei composti organometallici dei blocchi d e f e loro applicazioni nella sintesi e catalisi industriale. Conoscenza dei fondamenti della spettroscopia EPR, nozioni pratiche su preparazione, purificazione e caratterizzazione di composti di coordinazione utilizzando pratiche di laboratorio e strumentazione avanzata. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: abilità di applicare le conoscenze teoriche all’interpretazione di spettri NMR (capacità di assegnare e/o predire spettri 1H e 13C NMR di molecole organiche e semplici molecole inorganiche), all’analisi dei valori dei tempi di rilassamento e alla spiegazione dei fenomeni dipendenti dalla temperatura. Capacità di utilizzare le conoscenze sulla struttura e sul legame nei composti organometallici per interpretare il loro ruolo in catalisi. 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 analizzare con senso critico le nozioni apprese e valutare i risultati ottenuti nelle esperienze pratiche, individuando possibili errori e proponendo soluzioni Abilità comunicative: capacità di usare un appropriato linguaggio scientifico nel rispondere alle domande, nell’analizzare i dati spettrali e nel relazionare sul lavoro svolto; acquisizione di un appropriato linguaggio scientifico per comunicare in maniera precisa, concisa e chiara. Capacità di apprendimento: capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato che permetta la successiva autonoma acquisizione di ulteriori conoscenze nell’ambito della spettroscopia NMR e delle applicazioni più avanzate della chimica inorganica. Capacità di approfondire autonomamente un argomento connesso a quelli del corso e di analizzare dati (anche non acquisiti personalmente), interpretandoli alla luce delle conoscenze acquisite.
Knowledge and understanding: knowledge of the most common NMR techniques and their applications; knowledge of the principles useful to assign and/or predict 1H and 13C NMR spectra of organic molecules and simple inorganic molecules. Familiarity with the main chemical characteristics of organometallic compounds of d and f blocks and their applications in organic synthesis and industrial catalysis. Knowledge of the EPR spectroscopy, practical concepts about preparation, purification and characterization of the coordination compounds using advanced laboratory practice and instrumentation. Applying knowledge and understanding: ability to apply the theory to the interpretation of NMR spectra (ability to assign and/or predict 1H and 13C NMR spectra of organic molecules and simple inorganic molecules), to the analysis of the 1H and 13C relaxation times and to explanation of temperature-dependent phenomena. Ability to use knowledge of structure and bonding in organometallic compounds to interpret their role in catalysis. Ability to collect data in a suitable way and to fill in a laboratory notebook; ability to apply the theory in the execution and understanding of the laboratory experiments and to the explanation of the results. Making judgements: skill to critically evaluate the concepts learnt and critically analyze the results of the practical experiences, understanding possible errors and suggesting solutions. Communication skills: ability to use appropriate scientific language in answering questions, analyzing spectral data and reporting on the experimental work done; achievement of a suitable scientific language to communicate in a correct, concise and clear manner. Learning skills: ability to use the teaching material for a critical and reasoned study for the subsequent autonomous acquisition of further knowledge in the NMR spectroscopy; ability to understand independently NMR spectroscopy and the most advanced applications of inorganic chemistry. Ability to use the teaching material for a critical and reasoned study; skill to autonomously in-depth study a subject related to the course and to analyze data (even though not personally obtained) based on the assimilated knowledge.
Moduli
Codice Insegnamento Settore Scientifico Disciplinare (SSD) Docenti Agenda web
MF0692CHIMICA INORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA INORGANICA SUPERIORE CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA Botta Mauro, Saccone Marco Non disponibile
MF0693CHIMICA INORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA INORGANICA SUPERIORE CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA Ravera Mauro, Saccone Marco Non disponibile
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Insegnamento
CHIMICA INORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA INORGANICA SUPERIORE
Codice
MF0692
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica molecolare e biomolecolare
Responsabile didattico
BOTTA Mauro
Docenti
Botta Mauro, Saccone Marco
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Tipo di insegnamento
Modulo di sola Frequenza
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
G
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Principi fisici della Risonanza Magnetica Nucleare moderna. Spettri eteronucleari e multidimensionali per la determinazione strutturale di molecole organiche e inorganiche. Applicazioni della rilassometria a ciclo di campo per lo studio di complessi di ioni metallici paramagnetici quali sonde strutturali e diagnostiche. Chimica di coordinazione degli elementi f. Principi di chimica organometallica e catalisi omogenea.
Physical principles of modern nuclear magnetic resonance. Heteronuclear and multidimensional spectra for the structural determination of organic and inorganic molecules. Applications of field cycling relaxometry for the study of paramagnetic metal ion complexes as structural and diagnostic probes. Coordination chemistry of elements f. Principles of organometallic chemistry and homogeneous catalysis.
Testi di riferimento/Textbooks
Materiale fornito dal docente, disponibile sulla piattaforma DIR. Consultazione consigliata di: Corso on-line sul sito: http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/inside.htm (J.P. Hornak); H. Friebolin, "Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy", VCH (disponibile in biblioteca) - Huheey, Keiter, Keiter, Chimica Inorganica, Piccin
Lecture notes provided by the teacher and available on DIR platform. Recommended reading: On line course: http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/inside.htm (J.P. Hornak); H. Friebolin, "Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy", VCH (available in the library) - Huheey, Keiter, Keiter, Chimica Inorganica, Piccin
Obiettivi formativi/Mission
Solide basi dei principi avanzati ella spettroscopia di risonanza magnetica nucleare a impulsi. Conoscenza delle principali sequenze di impulso. Principi base degli spettri allo stato solido e di MRI. Uso delle tecniche rilassometriche per studiare le proprietà di complessi di ioni paramagnetici e la loro interazione con biomolecole. Abilità di interpretazione di spettri mono- e bi-dimensionali di molecole organiche e di composti inorganici alla luce dei concetti teorici. Conoscenza delle proprietà chimiche rilevanti degli f elementi nel contesto delle applicazioni moderne. Acquisire familiarità con gli aspetti di base dei composti organometallici e della catalisi omogenea. Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette allo studente di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati.
Solid basis of the advanced principles of pulse nuclear magnetic resonance spectroscopy. Knowledge of the main pulse sequences. Basic principles of the spectra in the solid state and of MRI. Using relaxometric techniques to study the properties of complexes of paramagnetic ions and their interaction with biomolecules. Ability of interpretation of mono- and bi-dimensional spectra of organic molecules and inorganic compounds based on the theoretical concepts. Knowledge of the relevant chemical properties of the f elements in the context of modern applications. Become familiar with the basics of organometallic compounds and homogeneous catalysis. Communication skills: the students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to the topics described in the course and to write report on the result obtained from the application of these techniques. He will develop the ability in making judgements and autonomously deepen the arguments treated in the course.
Prerequisiti/Required background knowledge
Contenuti dei Corsi di Chimica Inorganica e Chimica Fisica.
Content of Inorganic and Physical Chemistry courses.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali integrate con alcune esercitazioni in aula e/o sullo spettrometro e relativa discussione e analisi dei risultati. Le proprietà ottiche e magnetiche dei complessi degli elementi f e il loro impiego in biomedicina sono oggetto di trattazione seminariale e studio autonomo da parte degli studenti.
Lectures integrated with some exercises in class and/or experiments on spectrometers and related discussion and data analysis. The optical and magnetic properties of the complexes of f elements and their use in biomedicine are the object of specific seminars and left to an independent learning process by students.
Altre informazioni/Further information
I concetti oggetto del corso verranno discussi collegialmente in aula e applicati direttamente durante le esercitazioni in aula (interpretazione di spettri NMR) e sugli spettrometri.
The main topics of the course will be discussed collectively in the classroom and applied directly during exercises in class (interpretation of NMR spectra) and on spectrometers.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Esame scritto consistente di: 6 domande aperte sui più rilevanti argomenti teorici (punti 18); assegnazione degli spettri 1H e 13C di una molecola sulla base di dati sperimentali 1D e 2D (punti 4). I risultati dell’esame chiariscono la comprensione dei concetti teorici, la capacità di utilizzarli per risolvere problemi di media difficoltà, la capacità di giudizio e il grado acquisizione di un linguaggio tecnico-scientifico adeguato. La prova è superata con la conoscenza dei concetti base (13/30) mentre il massimo punteggio sarà ottenuto dimostrando tutte le abilità/capacità elencate. Al punteggio raggiunto con lo scritto verranno aggiunti i punti relativi alla relazione di laboratorio (v. Syllabus del corso integrato).
Written exam consisting of: 6 open questions on the most relevant topics (18 points); assignment of 1H and 13C spectra of an molecule based on 1D and 2D experimental data (4 points). The results of the exam clarify the understanding of theoretical concepts, the ability to use them to solve problems of medium difficulty, the skill of making judgements and the knowledge of an appropriate technical-scientific language. The student will pass the exam with the knowledge of the basic concepts (13/30) and will get the highest grade demonstrating all the listed abilities/capacities. Additional points relative to the laboratory report will be added to the score achieved with the written exam (see Syllabus of the joined course).
Programma esteso/Content
Metodi spettroscopici basati sulla Risonanza Magnetica per lo studio della struttura molecolare e dei processi dinamici. Ordine di uno spettro NMR. Cenni sui sistemi di spin di ordine superiore. Tempi di rilassamento: definizione, misura e meccanismi. Tecniche moderne: 1) doppia risonanza: disaccoppiamenti broadband (gated e off-resonance); 2) NOE: principi ed applicazioni; 3) sequenze INEPT e DEPT. 2D NMR: generalità ed esperimenti omo- and eteronucleari (COSY, EXSY, NOESY, HMQC, HMBC). NMR dinamico: generalità, line-shape analysis, parametri cinetici, applicazioni. NMR e la tavola periodica: applicazioni in chimica inorganica. NMR allo stato solido: generalità. NMR dei sistemi paramagnetici: ioni metallici, complessi e loro coniugati a macromolecole. Le tecniche rilassometriche e il fast-field cycling. Principi di MRI e uso di sistemi metallici quali agenti di contrasto. Chimica organometallica: carbonili, metalloceni, clusters metallici; reazioni caratteristiche. Catalisi: metatesi e idrogenazione di alcheni, idroformilazione, ossidazione, formazione di legami C-C, oligomerizzazioni e polimerizzazioni. La chimica di coordinazione degli elementi f: orbitali, stati di ossidazioni, abbondanza e ottenimento; proprietà ottiche e magnetiche; composti di coordinazione e organometallici.
Spectroscopic methods based on magnetic resonance for the study of molecular structure and dynamic processes. First- and second-order NMR spectra. Relaxation times: definition, measures and mechanisms. Modern techniques: 1) double resonance: broadband decoupling (gated and off-resonance); 2) NOE: principles and applications; 3) INEPT and DEPT sequences. 2D NMR: general and homo- and heteronuclear experiments (COSY, EXSY, NOESY, HMQC, HMBC). Dynamic NMR: general information, line-shape analysis, kinetic parameters, applications. NMR and the Periodic Table: applications in inorganic chemistry. Solid state NMR: general principles and applications. NMR of paramagnetic systems: metal ions, complexes and conjugates to macromolecules. Relaxometric techniques and fast- field cycling relaxometry. Principles of MRI and use of metal systems as contrast agents. Organometallic chemistry: carbonyls, metallocenes, metal clusters; characteristic reactions. Catalysis: metathesis and hydrogenation of alkenes, hydroformylation, oxidation, formation of C-C bonds, oligomerizations and polymerizations. The coordination chemistry of the f elements: orbitals, oxidation states, occurrence and recovery; optical and magnetic properties; coordination and organometallic compounds.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione: conoscenza delle tecniche NMR più usate e delle loro applicazioni; conoscere i principi per l’assegnazione e la predizione di spettri 1H e 13C NMR di molecole organiche e semplici molecole inorganiche. Familiarità con le caratteristiche chimiche principali dei composti organometallici dei blocchi d e f e loro applicazioni nella sintesi e catalisi industriale. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: abilità di applicare le conoscenze teoriche all’interpretazione di spettri NMR (capacità di assegnare e/o predire spettri 1H e 13C NMR di molecole organiche e semplici molecole inorganiche), all’analisi dei valori dei tempi di rilassamento e alla spiegazione dei fenomeni dipendenti dalla temperatura. Capacità di utilizzare le conoscenze sulla struttura e sul legame nei composti organometallici per interpretare il loro ruolo in catalisi. Autonomia di giudizio: capacità di valutare con senso critico le nozioni apprese. Abilità comunicative: capacità di usare un appropriato linguaggio scientifico nel rispondere alle domande e nell’analizzare i dati spettrali; acquisizione di un appropriato linguaggio scientifico per comunicare in maniera precisa, concisa e chiara. Capacità di apprendimento: capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato che permetta la possibilità di una autonoma acquisizione di ulteriori conoscenze nell’ambito della spettroscopia NMR e delle applicazioni più avanzate della chimica inorganica.
Knowledge and understanding: knowledge of the most common NMR techniques and their applications; knowledge of the principles useful to assign and/or predict 1H and 13C NMR spectra of organic molecules and simple inorganic molecules. Familiarity with the main chemical characteristics of organometallic compounds of d and f blocks and their applications in organic synthesis and industrial catalysis. Applying knowledge and understanding: ability to apply the theory to the interpretation of NMR spectra (ability to assign and/or predict 1H and 13C NMR spectra of organic molecules and simple inorganic molecules), to the analysis of the 1H and 13C relaxation times and to explanation of temperature-dependent phenomena. Ability to use knowledge of structure and bonding in organometallic compounds to interpret their role in catalysis. Making judgements: skill to critically evaluate the concepts learnt. Communication skills: ability to use appropriate scientific language in answering questions and analyzing spectral data; achievement of a suitable scientific language to communicate in a correct, concise and clear manner. Learning skills: ability to use the teaching material for a critical study that allows the possibility of an autonomous acquisition of further knowledge in the field of NMR spectroscopy and the most advanced applications of inorganic chemistry.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0692 CHIMICA INORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA INORGANICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA INORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA INORGANICA SUPERIORE
Codice
MF0693
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica molecolare e biomolecolare
Responsabile didattico
RAVERA Mauro
Docenti
Ravera Mauro, Saccone Marco
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Tipo di insegnamento
Modulo di sola Frequenza
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
G
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso si propone di fornire agli studenti un approfondimento sui composti di coordinazione, anche integrando le conoscenze acquisite nel corso di Chimica Inorganica Superiore. Particolare attenzione verrà rivolta allo studio e alle applicazioni della spettroscopia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR).
The course aims at providing students with a better understanding of the coordination compounds, also integrating the knowledge acquired in the course of Advanced Inorganic Chemistry. In particular, the study of electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR) and its applications will be developed.
Testi di riferimento/Textbooks
Verranno messi a disposizione il materiale del corso e le dispense del laboratorio. Inoltre, per la parte di spettroscopia EPR, possono essere utilmente consultati i seguenti testi: - J. A. Weil, J. R. Bolton, Electron Paramagnetic Resonance: Elementary Theory and Practical Applications, Ed. John Wiley & Sons, 1994. - M. Brustolon, E. Giamello, Electron Paramagnetic Resonance - A Practitioner’s Toolkit, Ed. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2009. Sarà inoltre fornito materiale per approfondimenti (articoli scientifici).
The slides of the course and the laboratory handbook will be available. Moreover, for the EPR spectroscopy part, the following texts can be consulted: - J. A. Weil, J. R. Bolton, Electron Paramagnetic Resonance: Elementary Theory and Practical Applications, Ed. John Wiley & Sons, 1994. - M. Brustolon, E. Giamello, Electron Paramagnetic Resonance - A Practitioner’s Toolkit, Ed. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2009. Specific material (scientific articles) for in-depth studies will be also provided.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si prefigge di discutere criticamente alcune tematiche di particolare rilievo nel settore della chimica inorganica, con l’applicazione di metodologie già note agli studenti ed alcune ancora sconosciute a loro. Lo studente dovrà acquisire concetti teorici di spettroscopia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR), imparando ad applicarli ai composti di coordinazione, e concetti teorici sull’utilizzo di alcuni complessi metallici. Lo studente dovrà inoltre acquisire nozioni pratiche sulle metodologie utilizzate nel laboratorio inerenti preparazione, purificazione e caratterizzazione di composti di coordinazione utilizzando pratiche di laboratorio e strumentazione avanzata. Lo studente dovrà saper applicare le metodologie apprese ed arrivare ad eseguire autonomamente gli esperimenti; dovrà saper raccogliere, interpretare e discutere criticamente i dati ottenuti dalla caratterizzazione dei complessi interpretandoli alla luce delle conoscenze acquisite. 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 una relazione sui risultati ottenuti nelle esperienze pratiche. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette allo studente di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati attraverso l’approfondimento autonomo degli argomenti del laboratorio durante la scrittura delle relazioni.
The course aims at critically discussing some subjects of interest in the field of Inorganic Chemistry, with the application of consolidated methodologies and some advanced investigation techniques. The student will learn the theoretical bases of electron paramagnetic resonance (EPR), acquiring the ability to apply them to the coordination compounds, and theoretical bases on the use of metal complexes. The student will also acquire practical concepts on the methods employed in the laboratory about preparation, purification and characterization of the coordination compounds using advanced laboratory practice and instrumentation. The student will be able to apply the learnt methods and carry on the experiments autonomously; he will be able to collect, understand and critically discuss the data obtained from the characterization of the complexes explaining them on the basis of the acquired knowledge. Moreover, the student will develop its communication skills using a suitable chemical vocabulary in relation to the topics of the course and will write and then discuss a report on the result obtained from the application of these techniques. He will develop the ability in making judgements, drawing conclusions, and autonomously deepening a subject related to those of the course during the writing of the final report.
Prerequisiti/Required background knowledge
Chimica inorganica; conoscenza di base delle principali tecniche spettroscopiche
Inorganic chemistry; basic knowledge of the most common spectroscopic techniques.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni introduttive (concetti teorici e pratici) alle esperienze pratiche ed esercitazioni in laboratorio di sintesi e strumentale finalizzate all’applicazione dei concetti esposti a lezione. 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. Inoltre, potrà approfondire autonomamente le tematiche del corso durante la stesura della relazione.
Introductory lectures (theoretical and practical concepts) and practical experiences in laboratory to apply the theoretical concepts of the course. The student will have to fill in a laboratory notebook and will work in group both during the laboratory experiences and when writing a report about them. Moreover, autonomously he can study in-depth a subject (related to the program) during the writing of the report.
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato attraverso la discussione dei risultati sperimentali al termine delle esperienze di laboratorio.
The ongoing learning will be checked with the discussion of the experimental results at the end of the laboratory experiments.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
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 potrà anche includere degli approfondimenti personali sugli 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 (v. Syllabus del corso integrato). 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.
The presence in the laboratory is compulsory and the student must fill in a laboratory notebook to develop the ability to correctly describe a carried-out experiment and collect data. At the end of the laboratory the student will produce a written report on the experiences carried out, containing a critical analysis of the results obtained in the experiments to develop its skill to draw conclusions from the carried-out experiments and its communication skills. The report will also include a personal in-depth study about the topics of the laboratory part of the course. The submission of the report will be precondition for access to the written exam of the course and the report itself will be evaluated by the examination board, together with the exam, up to a maximum of 6 points (see Syllabus of the joined course). Such a procedure of evaluation will allow to evaluate the acquired theoretical knowledges, the ability to apply them to real situations, the skill to collect and critically analyze the obtained results, the communication skills in the description of the carried-out work, the learning skills. The student with all the listed abilities/capacities (see expected learning outcomes) will be given the highest grade.
Programma esteso/Content
Il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze di base della spettroscopia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR). Il corso si compone di un’introduzione sulla tecnica (basi teoriche e strumentazione) e sulle sue applicazioni ai complessi metallici. A questa prima parte seguiranno le esperienze di laboratorio che potranno essere, a rotazione: sintesi e caratterizzazione EPR di un complesso di vanadio; le applicazioni terapeutiche dell’ossido nitrico; estrazione e determinazione delle proprietà catalitiche del metalloenzima catalasi; sintesi e assorbimento di ossigeno da parte di un complesso di cobalto. Questi esperimenti potranno essere sostituiti da altri dipendentemente dal numero di studenti partecipanti o nell’ottica di miglioramento del corso.
The course aims at providing students with the basic knowledge of the electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR). The course consists of an introduction to this technique (theory and instrumentation) and its applications to metal complexes. The laboratory experiments will follow this first part. In particular: synthesis and EPR characterization of a vanadium complex; the therapeutic application of nitric oxide; extraction determination of the catalytic properties of the metalloenzyme catalase; synthesis and oxygen absorption by a cobalt complex. These experiments could be replaced by others depending on the number of students or if the improvement of the course is necessary.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione: Conoscenza dei fondamenti della spettroscopia EPR, nozioni pratiche su preparazione, purificazione e caratterizzazione di composti di coordinazione utilizzando pratiche di laboratorio e strumentazione avanzata. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: 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 analizzare con senso critico i risultati ottenuti nelle esperienze pratiche, individuando possibili errori e proponendo soluzioni. Abilità comunicative: Abilità di relazionare sul lavoro svolto, sia per iscritto che oralmente; acquisizione di un 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.
Knowledge and understanding: knowledge of the EPR spectroscopy, practical concepts about preparation, purification and characterization of the coordination compounds using advanced laboratory practice and instrumentation. Applying knowledge and understanding: ability to collect data in a suitable way and to fill in a laboratory notebook; ability to apply the theory in the execution and understanding of the laboratory experiments and to the explanation of the results. Making judgements: skill to critically analyze the results of the practical experiences, understanding possible errors and suggesting solutions. Communication skills: ability to report on the work done both in written and oral form; achievement of a suitable scientific language. Learning skills: ability to use the teaching material for a critical and reasoned study, also for a subsequent autonomous acquisition of superior knowledge and for a continuous updating. In particular, the autonomous learning will be stimulated by requesting an in-depth study of one of the topics of the laboratory part of the course.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0693 CHIMICA INORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA INORGANICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE
Codice
MF0686
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica molecolare e biomolecolare
Docenti
Laus Michele
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/04 - CHIMICA INDUSTRIALE
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0688 CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA ORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO
Codice
MF0694
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica molecolare e biomolecolare
Responsabile didattico
TEI LORENZO
Docenti
Tei Lorenzo, Stefania Rachele
CFU
12.0
Ore di lezione
96.0
Ore di studio individuale
0.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/06 - CHIMICA ORGANICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa integrata
Fruizione insegnamento
OBB
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Modulo Chimica Organica Superiore Il corso tratta le reazioni di sintesi stereoselettiva, l’utilizzo della riserva chirale o di ausiliari chirali oltre che di catalizzatori chirali (organici o complessi metallici) per la sintesi asimmetrica. Varranno approfondite le reazioni pericicliche e di cicloaddizione comprese le reazioni click; la sintesi di eterocicli aromatici e saturi, la loro reattività e stereochimica; le reazioni radicaliche e di riarrangiamento. Infine si tratteranno metodi si sintesi non convenzionali come l’utilizzo della sonochimica, meccanochimica, microonde e chimica a flusso. Modulo Laboratorio Il corso di laboratorio ha lo scopo di fornire allo studente un quadro avanzato della chimica organica sintetica nonché abilità adeguate ad affrontare problemi più complessi.
Module Advanced Organic Chemistry The course covers stereoselective syntheses, the use of chiral pool, chiral auxiliaries other than chiral catalysts (organic or metal complexes) for asymmetric synthesis. Then, various types of pericyclic and cycloaddition reactions, including click reactions will be examined. Aromatic and saturated heterocyclic chemistry, radicalic and rearrangement reactions will be also considered. Finally, non-conventional synthetic approaches such as sonochemistry, mechanochemistry, microwave and flow chemistry will be analyzed. Module Laboratory The laboratory course aims to provide the student with an advanced picture of synthetic organic chemistry as well as adequate skills to tackle more complex problems.
Testi di riferimento/Textbooks
Modulo Chimica Organica Superiore J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, Chimica Organica; PICCIN (ISBN 978-88-299-3233-7). F. A. Carey, R. J. Sundberg, Advanced Organic Chemistry, Part B: Reaction and Synthesis, Springer (ISBN 978-0-387-71481-3). Slides e altro materiale fornito dal docente. Modulo laboratorio J. Leonard, B. Lygo, G. Procter «Advanced Practical Organic Chemistry», 3rd ed. (2013), Taylor & Francis-CRC. Alfonso et al. "Comprehensive Organic Chemistry Experiments for the Laboratory Classroom" (2016) Royal Society of Chemistry, Carey, Sundberg, "Advanced Organic Chemistry: Reactions and Synthesis” Springer.
Module Advanced Organic Chemistry J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, Organic Chemistry , 2nd Edition, Oxford University Press 2012 (ISBN 978-0-19-927029-3). F. A. Carey, R. J. Sundberg, Advanced Organic Chemistry, Part B: Reaction and Synthesis, Springer (ISBN 978-0-387-71481-3). Slides and other material given by the teacher. Module laboratory J. Leonard, B. Lygo, G. Procter «Advanced Practical Organic Chemistry», 3rd ed. (2013), Taylor & Francis-CRC. Alfonso et al. "Comprehensive Organic Chemistry Experiments for the Laboratory Classroom" (2016) Royal Society of Chemistry, Carey, Sundberg, "Advanced Organic Chemistry: Reactions and Synthesis” Springer.
Obiettivi formativi/Mission
Modulo Chimica Organica Superiore Il corso si propone di fornire allo studente approfondite conoscenze di chimica organica esaminando importanti classi di reazioni, composti organici e strategie sintetiche non trattate nei precedenti insegnamenti di chimica organica. Gli studenti acquisiranno i principi delle moderne strategie sintetiche: reazioni pericicliche, sintesi asimmetrica e chimica degli eterocicli utilizzando anche metodi di sintesi non convenzionali e più “green”. Modulo laboratorio Il corso si propone di fornire allo studente conoscenze associate alla sintesi asimmetrica, alla progettazione e valutazione di sintesi di molecole organiche complesse. Gli studenti metteranno in pratica alcune delle moderne reazioni organiche: reazioni pericicliche, sintesi asimmetrica e chimica degli eterocicli utilizzando anche metodi di sintesi non convenzionali e più “green”.
Module Advanced Organic Chemistry The course is designed to increase the organic chemistry knowledge by studying important class of organic reactions and synthetic strategies not explained on other organic chemistry courses. The students will obtain the principles of modern synthetic strategies: pericyclic reactions, asymmetric synthesis, heterocyclic chemistry using also non-conventional and greener approaches. Module Laboratory The course aims to provide the student with knowledge associated with asymmetric synthesis, with the design and synthesis evaluation of complex organic molecules. The students will put into practice some of the modern organic reactions: pericyclic reactions, asymmetric synthesis and heterocyclic chemistry also using unconventional and "greener" synthesis methods.
Prerequisiti/Required background knowledge
Modulo di Chimica Organica Superiore Sono prerequisiti del corso le nozioni di acquisite nei corsi di Chimica Organica della Laurea Triennale. Modulo Laboratorio Fondamenti di chimica organica, stereochimica e struttura e reattività dei composti organici e organometallici. Tecniche sperimentali di base del laboratorio di chimica organica. Caratterizzazione dei composti organici mediante 1H NMR e 13C NMR. Fondamenti di cromatografia. Capacità di effettuare ricerche in banche dati chimiche (es. SciFinder) per proprietà, metodi di preparazione e di caratterizzazione di composti chimici organici. Esperienza nella stesura di una relazione scientifica.
Module Advanced Organic Chemistry Contents of the Organic Chemistry courses of the Batchelor Degree. Module laboratory • Fundamentals of organic chemistry, stereochemistry and structure and reactivity of organic and organometallic compounds. • Basic experimental techniques of the organic chemistry laboratory. • Characterization of organic compounds by 1H NMR and 13C NMR. • Fundamentals of chromatography. • Ability to search chemical databases (eg SciFinder) for properties, methods of preparation and characterization of organic compounds. • Experience in writing a scientific report.
Metodi didattici/Teaching methods
Modulo Chimica Organica Superiore Lezioni frontali ed esercitazioni in aula. Nel corso delle lezioni verranno forniti gli estremi di letteratura di riferimento per i vari argomenti al fine di permettere approfondimenti ed incoraggiare a prendere visione della letteratura primaria. I concetti oggetto del corso verranno discussi collegialmente in aula e applicati direttamente durante esercitazioni in aula. Modulo laboratorio Il corso prevede un certo numero di sintesi a più stadi di molecole organiche polifunzionalizzate, la loro purificazione e caratterizzazione mediante spettroscopia 1H e 13C NMR e spettrometria di massa, generalmente condotte a gruppi di due. Il docente fornisce un manuale di laboratorio che riporta la traccia del lavoro sperimentale da eseguire per quella determinata reazione.
Module Advanced Organic Chemistry The course is based on classroom lectures and exercises. During the lessons, the literature references for various topics will be given to enable further investigation and encourage the student to read the primary literature. The concepts of the course will be discussed in the classroom and applied directly during exercises in the classroom. Module laboratory The course includes a certain number of multistep synthesis (generally conducted in groups of two students) of polyfunctionalized organic molecules, their purification and characterization with 1H and 13C NMR spectroscopy and mass spectrometry. The teacher will provide a laboratory manual which shows the outline of the experimental work to be performed for that specific reaction.
Altre informazioni/Further information
Modulo Chimica Organica Superiore Il docente è a disposizione dello studente per eventuali chiarimenti o spiegazioni degli argomenti trattati durante il corso. L’apprendimento in itinere verrà valutato tramite esercitazioni in aula e discussioni collegiali. Modulo laboratorio Il controllo dell’apprendimento viene verificato all’inizio di ogni seduta di laboratorio: uno studente a turno viene chiamato alla lavagna e gli viene chiesto di esporre in dettaglio la reazione del giorno precedente, evidenziando i perché di ogni passaggio, il meccanismo, ed i risultati ottenuti, se aderenti o diversi da quelli attesi. La discussione è collettiva: gli altri studenti sono tenuti ad intervenire nella spiegazione e soprattutto nell’analisi del risultato finale.
Module Advance Organic Chemistry The teacher is available to the student for any clarification or explanation of the topics covered during the course. Ongoing learning will be assessed through classroom exercises and collegial discussions. Module laboratory The learning is checked at the beginning of each laboratory session: a student is called to the blackboard and asked to explain in detail the reaction of the previous day, highlighting the key steps, the mechanism and the results obtained. The discussion is collective: the other students are required to participate to the discussion.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Modulo Chimica Organica Superiore L’esame consiste in due parti: prima una presentazione di una ricerca su un argomento specifico scelto dallo studente in cui si evidenzi anche la parte di sintesi sperimentale, seguito da una discussione orale di 2-3 domande che vertono sull’intero programma del corso. La valutazione verrà effettuata in base all’efficacia della presentazione e dell’esposizione e successivamente verificando il grado di raggiungimento degli obiettivi formativi indicati in precedenza. La sufficienza viene raggiunta dimostrando di avere compreso e di essere in grado di utilizzare anche attraverso gli esercizi i concetti fondamentali degli argomenti trattati durante il corso. Imprescindibile al superamento dell’esame è la capacità di scrivere correttamente formule e meccanismi di reazione alla lavagna. Modulo laboratorio Alla fine del corso, gli studenti dovranno portare il quaderno di laboratorio, debitamente compilato, esperienza per esperienza. La relazione finale di ciascun gruppo di lavoro è inviata al docente per la valutazione almeno due settimane prima dell’esame orale del primo membro del gruppo interessato a sostenere la prova. La valutazione consisterà in almeno tre domande aperte sulle reazioni effettuate in laboratorio, in modo da valutare le capacità comunicative, le conoscenze teorico-pratiche e l’autonomia di giudizio nel motivare le scelte operate. Il voto finale verrà formulato in modo collegiale a partire dalla media pesata dei voti del corso teorico e di laboratorio, tenuto conto della capacità di dimostrare da parte dello studente di aver assimilato i concetti dei due moduli ed essere in grado di applicare le conoscenze teoriche acquisite.
Module Advanced Organic Chemistry The exam consists of a presentation of a research carried out by the student on a particular chosen subject specifying also the experimental part, followed by an oral examination consisting of 2-3 questions on the entire program of the course. The evaluation will take place based on the efficacy of the presentation and by testing the level of the learning objectives previously described. The passing grade is achieved by demonstrating that the student has understood the subject and is able to use the basic concepts of the topics covered during the course through the exercises. The ability to correctly write formulas and reaction mechanisms in the written exam and on the blackboard is also essential in order to pass the exam. Module laboratory At the end of the course, the students shall bring the lab notebook to the teacher, correctly compiled for every experience carried out. The final report of each working group is sent to the teacher for evaluation at least two weeks before the oral exam of the first member of the group interested in taking the test. The examination will feature at least three open questions concerning the reactions performed in the lab, as to evaluate the students' communication skills, and both her/his theoretical and practical knowledge. The final grade will be formulated in a collegial way starting from the weighted average of the grades of the theoretical and laboratory course, considering the ability of the student to have assimilated the concepts of the two modules and to be able to apply the theoretical knowledge acquired.
Programma esteso/Content
Modulo Chimica Organica Superiore Centri pro-chirali e stereoselettività nelle reazioni di addizione ad alcheni e a carbonili. Modello di Felkin-Ahn e effetto chelato. Riserva chirale; ausiliari chirali; eccesso enantiomerico. Catalisi asimmetrica nelle reazioni di idrogenazione, epossidazione e diossidrilazione. Reagente CBS e BINAP. Formazione asimmetrica di legami carbonio-carbonio. Reazioni aldoliche asimmetriche. Enzimi come catalizzatori. Stereoselettività nelle molecole cicliche. Reazioni pericicliche: cicloaddizioni 1,3-dipolari, click chemistry, riarrangiamenti sigmatropici e reazioni elettrocicliche. Composti eterociclici e loro derivati (principali composti eterociclici con uno e con due eteroatomi, pirrolo, furano, tiofene, diazoli, piridina, diazine, triazine, indolo). Funzionalizzazione di piridine; sintesi di eterocicli all’azoto mediante cicloaddizioni e riarrangiamenti sigmatropici; sintesi e chimica degli azoli e altri eterocicli con due o più eteroatomi. Reazioni di riarrangiamento: partecipazione del gruppo vicinale; riarrangiamenti di Payne, pinacolico e di Favorskii; migrazioni a eteroatomi: riarrangiamenti di Baeyer-Villiger e di Beckmann; frammentazioni ed espansioni d’anello; migrazioni a carbeni e nitreni. Reazioni radicaliche, analisi di esempi e applicazioni. Metodi si sintesi non convenzionali come l’utilizzo della sonochimica, meccanochimica, microonde e chimica a flusso. Esempi di applicazioni sintetiche e industriali. Modulo laboratorio In laboratorio verranno svolte le seguenti reazioni, seguite dalla purificazione e caratterizzazione dei prodotti: 1)Condensazione aldolica asimmetrica 2)Determinazione eccesso enantiomerico tramite derivatizzazione con acido di Mosher (NMR) 3)Reazione click azide-alchino 4)Riarrangiamenti di Bayer Villiger e di Beckmann dal ciclododecanone 5)Sintesi di un chelante bifunzionale (sintesi multistep) 6)Reazione di Diels-Alder seguita da riarrangiamento di Curtius.
Module Advanced Organic Chemistry Pro-chiral centres and stereoselectivity in additions to alkenes and carbonyls: Felkin-Ahn model and chelate effect. Chiral pool and chiral auxiliary; enantiomeric excess. Asymmetric catalysis in hydrogenation, epoxidation and dihydroxylation reactions. CBS reagent and BINAP. Asymmetric synthesis of C-C bonds. Asymmetric aldolic reactions. Enzymes as catalysts. Stereoselectivity in cyclic molecules. Pericyclic reactions: 1,3-dipolar cycloadditions; click chemistry; sigmatropic rearrangements, electrocyclic reactions. Heterocyclic compounds and their derivatives (main heterocyclic compounds with one and with two heteroatoms, pyrrole, furan, thiophene, diazoles, pyridine, diazines, triazines, indole). Functionalization of pyridines; synthesis of aza-heterocycles via cycloaddition and sigmatropic rearrangements; synthesis and chemistry of azoles and other heterocycles with two or more heteroatoms. Rearrangement reactions: vicinal group participation; Payne, pinacol, and Favorskii rearrangement: migration to heteroatoms: Baeyer-Villiger and Beckmann rearrangement; fragmentations and ring expansions; migrations to carbenes and nitrenes. Radicalic reactions: analysis of examples and applications. Non-conventional synthetic approaches such as sonochemistry, mechanochemistry, microwave and flow chemistry. Examples of synthetic and industrial applications. Module laboratory The following reactions will be carried out in the laboratory, followed by the purification and characterization of the products: 1) Asymmetric aldol condensation 2) Determination of enantiomeric excess by derivatization with Mosher's acid (NMR) 3) Azide-alkyne click reaction 4) Bayer Villiger and Beckmann rearrangements from cyclododecanone 5) Synthesis of a bifunctional chelator (multistep synthesis) 6) Diels-Alder reaction followed by Curtius rearrangement.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Modulo Chimica Organica Superiore Obiettivo 1: Conoscenza e capacità di comprensione. Conoscere i principi delle sintesi stereoselettive e stereospecifiche. Conoscere la teoria degli orbitali di frontiera e l’uso per spiegare la reattività, stereospecificità e regioselettività delle reazioni pericicliche. Conoscere le proprietà dei sistemi eterociclici. Obiettivo 2: capacità di applicare conoscenza e comprensione. Essere in grado di progettare una sintesi anche stereoselettiva e stereospecifica. Essere in grado di elucidare i meccanismi di reazione. Capacità di utilizzare la teoria degli orbitali di frontiera per spiegare reattività, stereospecificità e regioselettività delle reazioni pericicliche. Capacità di confrontare le proprietà dei sistemi eterociclici e di proporre delle strategie di sintesi e di funzionalizzazione. Effettuare ricerche bibliografiche e strutturali di molecole o reazioni organiche. Individuare una sintesi stereoselettiva per una molecola chirale. Saper spiegare l’andamento e la stereochimica di una reazione in base al meccanismo della stessa. Sapere discutere in base alla struttura dei reagenti e alle condizioni di reazione il/un possibile cammino di reazione. Obiettivo 3: Autonomia di giudizio. Essere in grado di valutare in base alla struttura di un composto quali previsioni possono essere fatte circa le proprietà molecolari. Acquisizione della capacità di interpretare e razionalizzare le reazioni organiche in termini di meccanismo di reazione e di affrontare lo studio della materia mediante un apprendimento critico e non mnemonico. Obiettivo 4: Abilità comunicative. Capacità di preparare ed esporre una presentazione chiara e funzionale su un argomento o un articolo scientifico avanzato. Capacità di collegamento-confronto di argomenti diversi. Capacità di organizzare ed esporre con chiarezza la propria risposta e l’acquisizione della appropriata terminologia. Obiettivo 5: Capacità d’apprendimento. Acquisizione della capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato. Capacità di aggiornamento e ampliamento delle conoscenze sulla disciplina attraverso la consultazione di testi didattici più avanzati e pubblicazioni scientifiche del settore. Modulo laboratorio 1. Conoscenza e capacità di comprensione: la conoscenza e comprensione delle reazioni basilari della chimica organica sintetica è ritenuta risultato essenziale di questo corso. Inoltre si richiede la conoscenza dei principi teorico-pratici della operatività in un laboratorio di chimica organica. 2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: lo studente dovrà non solo dimostrare di conoscere teoricamente gli argomenti di cui sopra, ma anche e soprattutto di saperli applicare alla pratica di laboratorio. Quindi ci si aspetta che lo studente sappia operare correttamente in un laboratorio di chimica organica, almeno per quanto riguarda la manualità fondamentale. Inoltre si richiede la capacità di compilare debitamente il quaderno di laboratorio. 3. abilità comunicative: saper esporre correttamente il caso studio (cioè la ricerca bibliografica), in particolare dimostrando di possedere un linguaggio scientifico appropriato. Saper compilare in modo chiaro e conciso il quaderno di laboratorio. Utilizzare una terminologia appropriata. 4. autonomia di giudizio: l’autonomia di giudizio è valutata rispetto alla capacità di confronto tra strategie di sintesi apparentemente equivalenti. 5. Capacità di apprendere: la capacità di apprendere è valutata come la capacità di affrontare in modo autonomo la ricerca bibliografica (caso studio).
Module Advanced Organic Chemistry Objective 1: Knowledge and understanding. Knowledge of the principles of stereoselective and stereospecific synthesis. Knowledge of the frontier orbital theory and its use to explain reactivity, stereospecificity and regioselectivity of periciclic reactions. Knowledge of the properties of heterocyclic systems. Objective 2: Applying knowledge and understanding. Ability to design a stereoselective and stereospecific synthesis. Ability to explain specific reaction mechanisms. Ability to apply the frontier orbital theory to explain reactivity, stereospecificity and regioselectivity of periciclic reactions. Ability to compare the properties of heterocyclic systems and to propose synthesis and functionalization strategies. Ability to carry out bibliographic and structural searches on organic molecules and reactions. Ability to find a stereoselective synthesis for a chiral molecule. Ability to explain the course and the stereochemistry of a reaction based on its mechanism. Ability to discuss the possible reaction pathway according to the structure of the reagents and the reaction conditions. Objective 3: Making judgements. Ability to evaluate from the structure of a compound which predictions can be made about its molecular properties. Ability to interpret and rationalize organic reactions in terms of reaction mechanism and to address the study of the subject through critical and non-mnemonic learning. Objective 4: Communication skills. Ability to prepare and give a presentation clear and functional on an advanced scientific paper or subject. Ability to connect and compare different topics. Ability to clearly organize and explain the answer by acquiring the appropriate terminology. Objective 5: Learning skills Ability to use teaching material for a critical and rational study. Ability to update and expand knowledge of the discipline through the consultation of more advanced teaching texts and scientific publications on the subject. Module laboratory 1. Knowledge and comprehension skills: the understanding of the basic reactions of synthetic organic chemistry is the main goal of this course. Moreover, both the theoretical, and the practical knowledge of how to operate in an organic lab, are required. 2. Ability to apply one's own comprehension and knowledge: the student will have to demonstrate her/his knowledge of the basic reactions of synthetic organic chemistry, and in addition, to be able to apply the the acquired knowledge to lab operativity. The student shall also be able to apply the above theoretical learnings to everyday laboratory practice. Hence, it is expected that he/she will be able to operate autonomously in the organic laboratory. Finally, the ability to fill in the lab notebook is requested. 3. Communication skills: the student will have to carry out the bibliographic search autonomously, demonstrating a correct exposition of the bibliographic search, demonstrating to possess an adequate scientific language. 4. Judgement ability: the pupil shall know how to discriminate among apparently equal synthetic pathways, thus showing a deep comprehension of the investigated reaction. 5. Learning abilities: they will be evaluated as the to face autonomously the study case (i.e., the bibliographic search).
Moduli
Codice Insegnamento Settore Scientifico Disciplinare (SSD) Docenti Agenda web
MF0695CHIMICA ORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA ORGANICA SUPERIORE CHIM/06 - CHIMICA ORGANICA Tei Lorenzo Non disponibile
MF0696CHIMICA ORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA ORGANICA SUPERIORE CHIM/06 - CHIMICA ORGANICA Tei Lorenzo, Stefania Rachele Non disponibile
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Insegnamento
CHIMICA ORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA ORGANICA SUPERIORE
Codice
MF0695
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica molecolare e biomolecolare
Responsabile didattico
TEI LORENZO
Docenti
Tei Lorenzo
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/06 - CHIMICA ORGANICA
Tipo di insegnamento
Modulo di sola Frequenza
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
G
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano.
Italian.
Contenuti/Content Summary
Il corso inizia ponendo particolare attenzione alle reazioni di sintesi stereoselettiva e all’utilizzo della riserva chirale o di ausiliari chirali oltre che di catalizzatori chirali (organici o complessi metallici) per la sintesi asimmetrica. Si approfondiranno quindi vari tipi di reazioni pericicliche e di cicloaddizione comprese le reazioni click; la sintesi di eterocicli aromatici e saturi, la loro reattività e stereochimica; le reazioni radicaliche e di riarrangiamento. Infine si tratteranno metodi si sintesi non convenzionali come l’utilizzo della sonochimica, meccanochimica, microonde e chimica a flusso. Per ciascuno di questi argomenti verranno fatti esempi pratici applicativi nei vari campi della chimica con particolare enfasi agli approcci di chimica verde.
The course begins by paying particular attention to stereoselective syntheses and to the use of chiral pool, chiral auxiliaries other than chiral catalysts (organic or metal complexes) for asymmetric synthesis. Then, various types of pericyclic and cycloaddition reactions, including click reactions will be examined. Aromatic and saturated heterocyclic chemistry, radicalic and rearrangement reactions will be also considered. Finally, non-conventional synthetic approaches such as sonochemistry, mechanochemistry, microwave and flow chemistry will be analyzed. For each of these subjects we will show practical application examples in the various fields of chemistry and particularly to green chemistry approaches.
Testi di riferimento/Textbooks
J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, Chimica Organica; PICCIN (ISBN 978-88-299-3233-7). F. A. Carey, R. J. Sundberg, Advanced Organic Chemistry, Part B: Reaction and Synthesis, Springer (ISBN 978-0-387-71481-3). Slides e altro materiale fornito dal docente.
J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, Organic Chemistry , 2nd Edition, Oxford University Press 2012 (ISBN 978-0-19-927029-3). F. A. Carey, R. J. Sundberg, Advanced Organic Chemistry, Part B: Reaction and Synthesis, Springer (ISBN 978-0-387-71481-3). Slides and other material given by the teacher.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si propone di fornire allo studente approfondite conoscenze di chimica organica esaminando importanti classi di reazioni, composti organici e strategie sintetiche non trattate nei precedenti insegnamenti di chimica organica. Gli studenti acquisiranno i principi delle moderne strategie sintetiche: reazioni pericicliche, sintesi asimmetrica e chimica degli eterocicli utilizzando anche metodi di sintesi non convenzionali e più “green”. Particolare importanza assume la capacita di comprensione, descrizione dettagliata e previsione dei meccanismi di reazione e la capacità di progettare sintesi di molecole organiche anche streoselettive o stereospecifiche e con approcci “green”. Capacità comunicative: lo studente approfondirà il vocabolario ed il simbolismo tipico della chimica organica. Egli inoltre acquisirà la capacità di poter approfondire e studiare autonomamente gli argomenti trattati nel corso.
The course is designed to increase the organic chemistry knowledge acquired during the Batchelor degree by studying important class of organic reactions and synthetic strategies not explained on other organic chemistry courses. The students will obtain the principles of modern synthetic strategies: pericyclic reactions, asymmetric synthesis, heterocyclic chemistry using also non-conventional and greener approaches. Special attention will be given to the ability of understanding, designing and drawing reaction mechanisms by selecting the best pathway of organic reactions, also stereoselective or sterospecific and with green chemistry approaches. Communication skills: the students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to advanced organic chemistry Learning skills and ability in making judgements about new organic reactions.
Prerequisiti/Required background knowledge
Sono prerequisiti del corso le nozioni di acquisite nei corsi di Chimica Organica della Laurea Triennale.
Contents of the Organic Chemistry courses of the Batchelor Degree.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali ed esercitazioni in aula. Nel corso delle lezioni verranno forniti gli estremi di letteratura di riferimento per i vari argomenti al fine di permettere approfondimenti ed incoraggiare a prendere visione della letteratura primaria. I concetti oggetto del corso verranno discussi collegialmente in aula e applicati direttamente durante esercitazioni in aula.
The course is based on classroom lectures and exercises. During the lessons, the literature references for various topics will be given to enable further investigation and encourage the student to read the primary literature. The concepts of the course will be discussed in the classroom and applied directly during exercises in the classroom.
Altre informazioni/Further information
Il docente è a disposizione dello studente per eventuali chiarimenti o spiegazioni degli argomenti trattati durante il corso. L’apprendimento in itinere verrà valutato tramite esercitazioni in aula e discussioni collegiali.
The teacher is available to the student for any clarification or explanation of the topics covered during the course. Ongoing learning will be assessed through classroom exercises and collegial discussions.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L’esame consiste in due parti: prima una presentazione di una ricerca su un argomento specifico scelto dallo studente studente in cui si evidenzi anche la parte di sintesi sperimentale, seguito da una discussione orale di 2-3 domande che vertono sull’intero programma del corso. La valutazione verrà effettuata in base all’efficacia della presentazione e dell’esposizione e successivamente verificando il grado di raggiungimento degli obiettivi formativi indicati in precedenza. La sufficienza viene raggiunta dimostrando di avere compreso e di essere in grado di utilizzare anche attraverso gli esercizi i concetti fondamentali degli argomenti trattati durante il corso. Imprescindibile al superamento dell’esame è la capacità di scrivere correttamente formule e meccanismi di reazione alla lavagna. Altri parametri di giudizio sono: la capacità di organizzare ed esporre con chiarezza la propria risposta e l’acquisizione della appropriata terminologia. L’eccellenza può essere conseguita dimostrando una spiccata capacità di collegamento-confronto di temi sviluppati in tempi diversi durante il corso.
The exam consists of a presentation of a research carried out by the student on a particular chosen subject specifying also the experimental part, followed by an oral examination consisting of 2-3 questions on the entire program of the course. The evaluation will take place based on the efficacy of the presentation and by testing the level of the learning objectives previously described. The passing grade is achieved by demonstrating that the student has understood the subject and is able to use the basic concepts of the topics covered during the course through the exercises. The ability to correctly write formulas and reaction mechanisms in the written exam and on the blackboard is also essential in order to pass the exam. Other parameters of judgment are: the ability to organize and clearly expose the answer and the acquisition of the appropriate terminology. Excellence can be achieved by demonstrating a strong ability to link-compare different topics covered during the course.
Programma esteso/Content
Centri pro-chirali e stereoselettività nelle reazioni di addizione ad alcheni e a carbonili. Modello di Felkin-Ahn e effetto chelato. Riserva chirale; ausiliari chirali; eccesso enantiomerico. Catalisi asimmetrica nelle reazioni di idrogenazione, epossidazione e diossidrilazione. Reagente CBS e BINAP. Formazione asimmetrica di legami carbonio-carbonio. Reazioni aldoliche asimmetriche. Enzimi come catalizzatori. Stereoselettività nelle molecole cicliche. Reazioni pericicliche: cicloaddizioni 1,3-dipolari, click chemistry, riarrangiamenti sigmatropici e reazioni elettrocicliche. Composti eterociclici e loro derivati (principali composti eterociclici con uno e con due eteroatomi, pirrolo, furano, tiofene, diazoli, piridina, diazine, triazine, indolo). Funzionalizzazione di piridine; sintesi di eterocicli all’azoto mediante cicloaddizioni e riarrangiamenti sigmatropici; sintesi e chimica degli azoli e altri eterocicli con due o più eteroatomi. Reazioni di riarrangiamento: partecipazione del gruppo vicinale; riarrangiamenti di Payne, pinacolico e di Favorskii; migrazioni a eteroatomi: riarrangiamenti di Baeyer-Villiger e di Beckmann; frammentazioni ed espansioni d’anello; migrazioni a carbeni e nitreni. Reazioni radicaliche, analisi di esempi e applicazioni. Metodi si sintesi non convenzionali come l’utilizzo della sonochimica, meccanochimica, microonde e chimica a flusso. Esempi di applicazioni sintetiche e industriali.
Pro-chiral centres and stereoselectivity in additions to alkenes and carbonyls: Felkin-Ahn model and chelate effect. Chiral pool and chiral auxiliary; enantiomeric excess. Asymmetric catalysis in hydrogenation, epoxidation and dihydroxylation reactions. CBS reagent and BINAP. Asymmetric synthesis of C-C bonds. Asymmetric aldolic reactions. Enzymes as catalysts. Stereoselectivity in cyclic molecules. Pericyclic reactions: 1,3-dipolar cycloadditions; click chemistry; sigmatropic rearrangements, electrocyclic reactions. Heterocyclic compounds and their derivatives (main heterocyclic compounds with one and with two heteroatoms, pyrrole, furan, thiophene, diazoles, pyridine, diazines, triazines, indole). Functionalization of pyridines; synthesis of aza-heterocycles via cycloaddition and sigmatropic rearrangements; synthesis and chemistry of azoles and other heterocycles with two or more heteroatoms. Rearrangement reactions: vicinal group participation; Payne, pinacol, and Favorskii rearrangement: migration to heteroatoms: Baeyer-Villiger and Beckmann rearrangement; fragmentations and ring expansions; migrations to carbenes and nitrenes. Radicalic reactions: analysis of examples and applications. Non-conventional synthetic approaches such as sonochemistry, mechanochemistry, microwave and flow chemistry. Examples of synthetic and industrial applications.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Obiettivo 1: Conoscenza e capacità di comprensione. Conoscere i principi delle sintesi stereoselettive e stereospecifiche. Conoscere la teoria degli orbitali di frontiera e l’uso per spiegare la reattività, stereospecificità e regioselettività delle reazioni pericicliche. Conoscere le proprietà dei sistemi eterociclici. Obiettivo 2: capacità di applicare conoscenza e comprensione. Essere in grado di progettare una sintesi anche stereoselettiva e stereospecifica. Essere in grado di elucidare i meccanismi di reazione. Capacità di utilizzare la teoria degli orbitali di frontiera per spiegare reattività, stereospecificità e regioselettività delle reazioni pericicliche. Capacità di confrontare le proprietà dei sistemi eterociclici e di proporre delle strategie di sintesi e di funzionalizzazione. Effettuare ricerche bibliografiche e strutturali di molecole o reazioni organiche. Individuare una sintesi stereoselettiva per una molecola chirale. Saper spiegare l’andamento e la stereochimica di una reazione in base al meccanismo della stessa. Sapere discutere in base alla struttura dei reagenti e alle condizioni di reazione il/un possibile cammino di reazione. Obiettivo 3: Autonomia di giudizio. Essere in grado di valutare in base alla struttura di un composto quali previsioni possono essere fatte circa le proprietà molecolari. Acquisizione della capacità di interpretare e razionalizzare le reazioni organiche in termini di meccanismo di reazione e di affrontare lo studio della materia mediante un apprendimento critico e non mnemonico. Obiettivo 4: Abilità comunicative. Capacità di preparare ed esporre una presentazione chiara e funzionale su un argomento o un articolo scientifico avanzato. Capacità di collegamento-confronto di argomenti diversi. Capacità di organizzare ed esporre con chiarezza la propria risposta e l’acquisizione della appropriata terminologia. Obiettivo 5: Capacità d’apprendimento. Acquisizione della capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato. Capacità di aggiornamento e ampliamento delle conoscenze sulla disciplina attraverso la consultazione di testi didattici più avanzati e pubblicazioni scientifiche del settore.
Objective 1: Knowledge and understanding. Knowledge of the principles of stereoselective and stereospecific synthesis. Knowledge of the frontier orbital theory and its use to explain reactivity, stereospecificity and regioselectivity of periciclic reactions. Knowledge of the properties of heterocyclic systems. Objective 2: Applying knowledge and understanding. Ability to design a stereoselective and stereospecific synthesis. Ability to explain specific reaction mechanisms. Ability to apply the frontier orbital theory to explain reactivity, stereospecificity and regioselectivity of periciclic reactions. Ability to compare the properties of heterocyclic systems and to propose synthesis and functionalization strategies. Ability to carry out bibliographic and structural searches on organic molecules and reactions. Ability to find a stereoselective synthesis for a chiral molecule. Ability to explain the course and the stereochemistry of a reaction based on its mechanism. Ability to discuss the possible reaction pathway according to the structure of the reagents and the reaction conditions. Objective 3: Making judgements. Ability to evaluate from the structure of a compound which predictions can be made about its molecular properties. Ability to interpret and rationalize organic reactions in terms of reaction mechanism and to address the study of the subject through critical and non-mnemonic learning. Objective 4: Communication skills. Ability to prepare and give a presentation clear and functional on an advanced scientific paper or subject. Ability to connect and compare different topics. Ability to clearly organize and explain the answer by acquiring the appropriate terminology. Objective 5: Learning skills Ability to use teaching material for a critical and rational study. Ability to update and expand knowledge of the discipline through the consultation of more advanced teaching texts and scientific publications on the subject.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0695 CHIMICA ORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: CHIMICA ORGANICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA ORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA ORGANICA SUPERIORE
Codice
MF0696
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
Chimica molecolare e biomolecolare
Responsabile didattico
TEI LORENZO
Docenti
Tei Lorenzo, Stefania Rachele
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/06 - CHIMICA ORGANICA
Tipo di insegnamento
Modulo di sola Frequenza
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
B
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
G
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Il laboratorio di Chimica Organica Superiore ha lo scopo di fornire allo studente un quadro avanzato della chimica organica sintetica nonché abilità adeguate ad affrontare problemi più complessi.
The laboratory of Advanced Organic Chemistry aims to provide the student with an advanced picture of synthetic organic chemistry as well as adequate skills to tackle more complex problems.
Testi di riferimento/Textbooks
J. Leonard, B. Lygo, G. Procter «Advanced Practical Organic Chemistry», 3rd ed. (2013), Taylor & Francis-CRC. Alfonso et al. "Comprehensive Organic Chemistry Experiments for the Laboratory Classroom" (2016) Royal Society of Chemistry, Carey, Sundberg, "Advanced Organic Chemistry: Reactions and Synthesis” Springer.
J. Leonard, B. Lygo, G. Procter «Advanced Practical Organic Chemistry», 3rd ed. (2013), Taylor & Francis-CRC. Alfonso et al. "Comprehensive Organic Chemistry Experiments for the Laboratory Classroom" (2016) Royal Society of Chemistry, Carey, Sundberg, "Advanced Organic Chemistry: Reactions and Synthesis” Springer.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si propone di fornire allo studente conoscenze associate alla sintesi asimmetrica, alla progettazione e valutazione di sintesi di molecole organiche complesse. Gli studenti metteranno in pratica alcune delle moderne reazioni organiche: reazioni pericicliche, sintesi asimmetrica e chimica degli eterocicli utilizzando anche metodi di sintesi non convenzionali e più “green”. Le principali abilità da acquisire saranno: prevedere le proprietà e la reattività dei composti organici, saper confrontare e valutare diverse vie di sintesi al fine di saper scegliere quella più appropriata, saper eseguire in sicurezza operazioni in laboratorio per la preparazione e la purificazione di composti organici, saper interpretare spettri NMR e di massa, saper redigere una relazione concisa ed accurata dell'esperimento eseguito.
The course aims to provide the student with knowledge associated with asymmetric synthesis, with the design and synthesis evaluation of complex organic molecules. The students will put into practice some of the modern organic reactions: pericyclic reactions, asymmetric synthesis and heterocyclic chemistry also using unconventional and "greener" synthesis methods. The main skills to be acquired will be: predicting the properties and reactivity of organic compounds, knowing how to compare and evaluate different synthetic routes in order to know how to choose the most appropriate one, knowing how to safely perform laboratory operations for the preparation and purification of organic compounds , knowing how to interpret NMR and mass spectra, knowing how to draw up a concise and accurate report of the experiment performed.
Prerequisiti/Required background knowledge
Fondamenti di chimica organica, stereochimica e struttura e reattività dei composti organici e organometallici. Tecniche sperimentali di base del laboratorio di chimica organica. Caratterizzazione dei composti organici mediante 1H NMR e 13C NMR. Fondamenti di cromatografia. Capacità di effettuare ricerche in banche dati chimiche (es. SciFinder) per proprietà, metodi di preparazione e di caratterizzazione di composti chimici organici. Esperienza nella stesura di una relazione scientifica.
• Fundamentals of organic chemistry, stereochemistry and structure and reactivity of organic and organometallic compounds. • Basic experimental techniques of the organic chemistry laboratory. • Characterization of organic compounds by 1H NMR and 13C NMR. • Fundamentals of chromatography. • Ability to search chemical databases (eg SciFinder) for properties, methods of preparation and characterization of organic compounds. • Experience in writing a scientific report.
Metodi didattici/Teaching methods
Il corso prevede un certo numero di sintesi a più stadi di molecole organiche polifunzionalizzate, la loro purificazione e caratterizzazione mediante spettroscopia 1H e 13C NMR e spettrometria di massa, generalmente condotte a gruppi di due. Il docente fornisce un manuale di laboratorio che riporta la traccia del lavoro sperimentale da eseguire per quella determinata reazione. Durante lo svolgimento delle singole esperienze l’insegnante e il tutor propongono ai singoli gruppi e collegialmente un commento e una discussione sul significato delle operazioni svolte. Lo studente dovrà inoltre redigere singolarmente un quaderno di laboratorio e scrivere le relazioni di laboratorio commentando sia la parte teorica che pratica.
The course includes a certain number of multistep synthesis (generally conducted in groups of two students) of polyfunctionalized organic molecules, their purification and characterization with 1H and 13C NMR spectroscopy and mass spectrometry. The teacher will provide a laboratory manual which shows the outline of the experimental work to be performed for that specific reaction. During the individual experiences, the teacher and the tutor will propose to the individual groups and collectively a comment and a discussion on the meaning of the operations carried out. The student will also have to draw up a laboratory notebook individually and write the laboratory reports commenting on both the theoretical and practical parts.
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell’apprendimento viene verificato all’inizio di ogni seduta di laboratorio: uno studente a turno viene chiamato alla lavagna e gli viene chiesto di esporre in dettaglio la reazione del giorno precedente, evidenziando i perché di ogni passaggio, il meccanismo, ed i risultati ottenuti, se aderenti o diversi da quelli attesi. La discussione è collettiva: gli altri studenti sono tenuti ad intervenire nella spiegazione e soprattutto nell’analisi del risultato finale.
The learning is checked at the beginning of each laboratory session: a student is called to the blackboard and asked to explain in detail the reaction of the previous day, highlighting the key steps, the mechanism and the results obtained. The discussion is collective: the other students are required to participate to the discussion.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Alla fine del corso, gli studenti dovranno portare il quaderno di laboratorio, debitamente compilato, esperienza per esperienza. La relazione finale di ciascun gruppo di lavoro è inviata al docente per la valutazione almeno due settimane prima dell’esame orale del primo membro del gruppo interessato a sostenere la prova. La valutazione consisterà in almeno tre domande aperte sulle reazioni effettuate in laboratorio, in modo da valutare le capacità comunicative, le conoscenze teorico-pratiche e l’autonomia di giudizio nel motivare le scelte operate. Sarà parte integrante della valutazione l’esposizione della ricerca bibliografica su un caso studio proposto, al fine di valutare sia le capacità comunicative, che la capacità di apprendere in autonomia.
At the end of the course, the students shall bring the lab notebook to the teacher, correctly compiled for every experience carried out. The final report of each working group is sent to the teacher for evaluation at least two weeks before the oral exam of the first member of the group interested in taking the test. The examination will feature at least three open questions concerning the reactions performed in the lab, as to evaluate the students' communication skills, and both her/his theoretical and practical knowledge. In addition, each of them has to perform a bibliographic search upon a historically significant reaction of organic chemistry.
Programma esteso/Content
In laboratorio verranno svolte le seguenti reazioni, seguite dalla purificazione e caratterizzazione dei prodotti: 1)Condensazione aldolica asimmetrica 2)Determinazione eccesso enantiomerico tramite derivatizzazione con acido di Mosher (NMR) 3)Reazione click azide-alchino 4)Riarrangiamenti di Bayer Villiger e di Beckmann dal ciclododecanone 5)Sintesi di un chelante bifunzionale (sintesi multistep) 6)Reazione di Diels-Alder seguita da riarrangiamento di Curtius Consultazione delle banche dati specializzate e approccio alla soluzione di un caso studio. Compilazione del quaderno di laboratorio.
The following reactions will be carried out in the laboratory, followed by the purification and characterization of the products: 1) Asymmetric aldol condensation 2) Determination of enantiomeric excess by derivatization with Mosher's acid (NMR) 3) Azide-alkyne click reaction 4) Bayer Villiger and Beckmann rearrangements from cyclododecanone 5) Synthesis of a bifunctional chelator (multistep synthesis) 6) Diels-Alder reaction followed by Curtius rearrangement How to fill in the laboratory notebook. How to browse the on-line scientific literature, and how to carry out the study case (literature search).
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
1. Conoscenza e capacità di comprensione: la conoscenza e comprensione delle reazioni basilari della chimica organica sintetica è ritenuta risultato essenziale di questo corso. Inoltre si richiede la conoscenza dei principi teorico-pratici della operatività in un laboratorio di chimica organica. 2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: lo studente dovrà non solo dimostrare di conoscere teoricamente gli argomenti di cui sopra, ma anche e soprattutto di saperli applicare alla pratica di laboratorio. Quindi ci si aspetta che lo studente sappia operare correttamente in un laboratorio di chimica organica, almeno per quanto riguarda la manualità fondamentale. Inoltre si richiede la capacità di compilare debitamente il quaderno di laboratorio. 3. abilità comunicative: saper esporre correttamente il caso studio (cioè la ricerca bibliografica), in particolare dimostrando di possedere un linguaggio scientifico appropriato. Saper compilare in modo chiaro e conciso il quaderno di laboratorio. Utilizzare una terminologia appropriata. 4. autonomia di giudizio: l’autonomia di giudizio è valutata rispetto alla capacità di confronto tra strategie di sintesi apparentemente equivalenti. 5. Capacità di apprendere: la capacità di apprendere è valutata come la capacità di affrontare in modo autonomo la ricerca bibliografica (caso studio).
1. Knowledge and comprehension skills: the understanding of the basic reactions of synthetic organic chemistry is the main goal of this course. Moreover, both the theoretical, and the practical knowledge of how to operate in an organic lab, are required. 2. Ability to apply one's own comprehension and knowledge: the student will have to demonstrate her/his knowledge of the basic reactions of synthetic organic chemistry, and in addition, to be able to apply the the acquired knowledge to lab operativity. The student shall also be able to apply the above theoretical learnings to everyday laboratory practice. Hence, it is expected that he/she will be able to operate autonomously in the organic laboratory. Finally, the ability to fill in the lab notebook is requested. 3. Communication skills: the student will have to carry out the bibliographic search autonomously, demonstrating a correct exposition of the bibliographic search, demonstrating to possess an adequate scientific language. 4. Judgement ability: the pupil shall know how to discriminate among apparently equal synthetic pathways, thus showing a deep comprehension of the investigated reaction. 5. Learning abilities: they will be evaluated as the to face autonomously the study case (i.e., the bibliographic search).
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0696 CHIMICA ORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA ORGANICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA SUPERIORE
Codice
MF0698
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
ACETO Maurizio
Docenti
Aceto Maurizio
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
In questo corso sono previste progettazione e messa in opera di esperienze pratiche di chimica analitica.
This course includes the planning and execution of practical experiences of analytical chemistry.
Testi di riferimento/Textbooks
Dispense fornite dal docente. "Modern analytical methods in art and archaeology", a cura di E. Ciliberto e G. Spoto, John Wiley & Sons, New York, 2000. R. Ekman, J. Silberring, A.M. Westman-Brinkmalm Eds, "Mass Spectrometry: instrumentation, interpretation, and applications" John Wiley & Sons, Inc. Publication, cop. 2009. D.A. Skoog e J.J. Leary, “Chimica analitica strumentale”, EdiSES (1995). R. Cozzi, P. Protti e T. Ruaro, “Analisi chimica strumentale” volumi A, B e C, Zanichelli (1997). D.A. Skoog,, F.J. Holler, S.R. Crouch, "Principles of Instrumental Analysis", 6th Edition, Brooks Cole, ISBN 978-0495012016 (2006).
Lecture notes provided by teacher. "Modern analytical methods in art and archaeology", a cura di E. Ciliberto e G. Spoto, John Wiley & Sons, New York, 2000. R. Ekman, J. Silberring, A.M. Westman-Brinkmalm Eds, "Mass Spectrometry: instrumentation, interpretation, and applications" John Wiley & Sons, Inc. Publication, cop. 2009. D.A. Skoog e J.J. Leary, “Chimica analitica strumentale”, EdiSES (1995). R. Cozzi, P. Protti e T. Ruaro, “Analisi chimica strumentale” volumi A, B e C, Zanichelli (1997). D.A. Skoog,, F.J. Holler, S.R. Crouch, "Principles of Instrumental Analysis", 6th Edition, Brooks Cole, ISBN 978-0495012016 (2006).
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si propone di sviluppare la capacità di scegliere la tecnica giusta in funzione del problema specifico ed il senso critico degli studenti nei confronti di un problema pratico di chimica analitica, attraverso una serie di esperienze con le principali tecniche analitiche strumentali e con i principali metodi di pretrattamento del campione. Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Sviluppare la capacità di apprendere autonomamente nuove nozioni su applicazioni avanzate della chimica analitica e di trarre conclusioni sulla scelta più opportuna in relazione al problema specifico.
The course aims at developing the ability to select the proper technique in relation to the specific problem and the critical sense of students with regards to a practical problem of analytical chemistry, through a series of experiences with the main instrumental analytical techniques and with the main methods of sample pre-treatment. Communication skills: the students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to the analytical techniques described in the course. Abilities: the students will be able to select and apply the correct analytical technique to face practical problems. He will develop the ability in making judgements from the results obtained by the application of the analytical techniques and learn how to use new analytical methods.
Prerequisiti/Required background knowledge
Buone conoscenze delle tecniche di base in chimica analitica.
Good knowledge of basic analytical chemistry techniques.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni in aula. Esercitazioni nei laboratori strumentali
Classroom lessons. Practice lessons in instrumental laboratories
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato facendo periodicamente il punto della situazione relativamente all’andamento del progetto.
During the laboratory experience, the state of progress of the project is periodically checked.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
La valutazione è basata su una relazione che gli studenti faranno al termine dell’esperienza di laboratorio.
Evaluation is based on a relation that students will prepare and present at the end of the laboratory experience.
Programma esteso/Content
Per la parte di laboratorio il corso prevede lezioni preliminari sui seguenti argomenti: (1) come risolvere un problema di chimica analitica; (2) metodi di ricerca bibliografica e dei dati; (3) metodi di pre-trattamento del campione; (4) manipolazione dei campioni e dei reagenti. Le esperienze di laboratorio sono divise in due moduli: (1) i principali metodi di pre-trattamento del campione: SPE, SPME, mineralizzazione con microonde, dry ashing, fusione alcalina; (2) le principali tecniche analitiche strumentali: ICP-OES, ICP-MS, HPLC-MS, GC-MS. Le esperienze potranno essere modulate in funzione delle proposte degli studenti.
For the laboratory part the course will have preliminary lessons on the following topics: (1) how to solve an analytical chemistry problem; (2) bibliographic and data research methods; (3) sample pre-treatment methods; (4) handling of samples and reagents. The laboratory experiences are divided into two modules: (1) the main sample pre-treatment methods: SPE, SPME, microwave mineralization, dry ashing, alkaline fusion; (2) the main instrumental analytical techniques: ICP-OES, ICP-MS, HPLC-MS, GC-MS. The experiences can be modulated according to the students' proposals.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Capacità di identificare le tecniche migliori per risolvere un problema di chimica analitica
Ability in identifying the most suitable technique for a specific analytical problem
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0681 CHIMICA ANALITICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA BIOINORGANICA
Codice
MF0405
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
RAVERA Mauro
Docenti
Ravera Mauro, Gabano Elisabetta
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso si propone di fornire le conoscenze del ruolo degli elementi inorganici nei sistemi biologici incluso i loro usi terapeutici. Nella prima parte del corso (Metalli nei sistemi biologici, 3 cfu) verranno studiate le proprietà chimiche e le funzioni biologiche degli elementi che si legano a biomolecole, i meccanismi di assunzione dei metalli, i sistemi di trasporto ed inserimento nei siti finali, i meccanismi di azione per alcune classi di metalloproteine ed il coinvolgimento dei metalli nell'insorgenza di alcune patologie. Nella seconda parte del corso (Metalli in medicina, 3 cfu) si tratterà dei complessi metallici usati in medicina, quali composti del Pt come agenti antitumorali, composti di Au per artrite reumatoide, composti di Bi per ulcera peptica, nitroprussiato per le emergenze ipertensive, sali di vanadile per il diabete, medicina nucleare (radiofarmaci e radiodiagnostici), composti metallici per le malattie tropicali e composti metallici per la diagnostica (in particolare MRI).
The course aims to provide knowledge on the role of inorganic elements in biological systems, including their therapeutic uses. In the first part of the course (Metals in biological systems, 3 credits) the chemical properties and biological functions of the elements that bind to biomolecules, the mechanisms of metal uptake, transport systems and insertion in the final sites, the mechanisms of action for some classes of metalloproteins and the involvement of metals in some diseases will be studied. In the second part (Metals in Medicine, 3 credits) the course deals with metal complexes used in medicine, such as Pt complexes as antitumor agents, Au complexes for rheumatoid arthritis, Bi complexes for peptic ulcer disease, nitroprusside for hypertensive emergency, vanadyl derivatives for diabetes, nuclear medicine (drugs for radiotherapy and diagnostics), metal compounds for tropical diseases, metal complexes for diagnosis (MRI in particular).
Testi di riferimento/Textbooks
Verranno messi a disposizione i lucidi (in inglese) del corso su piattaforma DIR. Si consigliano i seguenti testi: Wolfgang Kaim, Brigitte Schwederski, Axel Klein, "Bioinorganic Chemistry - Inorganic Elements in the Chemistry of Life: An Introduction and Guide", 2nd Edition, Wiley, 2013 Rosette M. Roat-Malone, "Bioinorganic Chemistry: A Second Short Course", Wiley Interscience, 2007 Ivano Bertini, Harry B. Gray, et al., "Biological Inorganic Chemistry", University Science Books, 2007 Stephen J. Lippard, Jeremy M. Berg, Principles of Bioinorganic Chemistry", University Science Books, 1994 James C. Dabrowiak, “Metals in Medicine”, Wiley; C. Jones and J. Thornback, “Medicinal Applications of Coordination Chemistry”, RSC Publishing. Sarà inoltre fornito materiale per approfondimenti (articoli scientifici).
The course slides (in English) will be made available on DIR. The following texts are recommended: Wolfgang Kaim, Brigitte Schwederski, Axel Klein, "Bioinorganic Chemistry - Inorganic Elements in the Chemistry of Life: An Introduction and Guide", 2nd Edition, Wiley, 2013 Rosette M. Roat-Malone, "Bioinorganic Chemistry: A Second Short Course", Wiley Interscience, 2007 Ivano Bertini, Harry B. Gray, et al., "Biological Inorganic Chemistry", University Science Books, 2007 Stephen J. Lippard, Jeremy M. Berg, Principles of Bioinorganic Chemistry", University Science Books, 1994 James C. Dabrowiak, “Metals in Medicine”, Wiley; C. Jones and J. Thornback, “Medicinal Applications of Coordination Chemistry”, RSC Publishing. Scientific articles for in-depth studies will be also provided.
Obiettivi formativi/Mission
L'obiettivo principale del corso è l'acquisizione di conoscenze indispensabili per la comprensione del ruolo dei metalli nei sistemi biologici e dei processi chimici in cui sono coinvolti. Lo studente dovrà inoltre familiarizzare con le proprietà dei complessi dei metalli di transizione e delle terre rare quali agenti chemioterapici e/o diagnostici. Lo studente dovrà anche acquisire l’abilità di applicare le conoscenze teoriche alla discussione di case studies. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di acquisire ed utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti del corso ed il senso critico che permette allo studente di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati e attraverso l’approfondimento di un argomento in modo autonomo.
The main aim of the course is the acquisition of the essential knowledge to understand the role of metals in biological systems and the chemical processes in which they are involved. The student should be also able to understand the properties of transition metal and rare earth metal complexes as chemotherapeutic and/or diagnostic agents. He will also develop the ability to apply the theory in the discussion of case studies. The students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to the topics described in the course and will develop the ability in making judgements, drawing conclusions, and autonomously deepening a subject related to those of the course.
Prerequisiti/Required background knowledge
Al fine di comprendere e affrontare il corso è consigliato aver acquisito nozioni di base di chimica inorganica (in particolare, composti di coordinazione) e di biochimica.
For the Bioinorganic chemistry course it is recommended to have good basic knowledge in inorganic chemistry (coordination compounds) and biochemistry.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali, discussione collegiale di case studies approfonditi autonomamente dagli studenti e scelti tra alcune proposte suggerite dai docenti che forniranno appositi articoli scientifici da leggere.
Teaching in lecture halls with theoretical lessons and collective discussion of case studies autonomously studied in-depth by the students and chosen among those suggested by the teachers that will give them suitable scientific articles to read.
Altre informazioni/Further information
L’apprendimento in itinere verrà verificato con discussione collegiale.
The in itinere learning will be verified with collective discussion.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
La valutazione finale consiste in un unico esame scritto per l’intero corso di 6 CFU della durata di 2 ore consistente in 5 domande teoriche aperte (max 6 punti ciascuna). Per gli studenti della LM Biologia che seguono solo un modulo del corso (3 CFU), la valutazione finale consiste in un esame scritto della durata di 1 ora e mezza consistente in 3 domande teoriche aperte (max 10 punti ciascuna).Per tutti gli studenti una domanda riguarderà l’argomento approfondito in autonomia dallo studente. Due domande riguarderanno la parte di “Metalli nei sistemi biologici” e saranno scelte in modo da coprire tutto il programma (a rotazione riguarderanno i meccanismi di assunzione dei metalli, i sistemi di trasporto ed inserimento nei siti finali, i meccanismi di azione per alcune classi di metalloproteine, il ruolo della carenza ed eccesso dei metalli in alcune patologie). Due domande riguarderanno la parte sui “Metalli in medicina” e saranno scelte in modo da coprire tutto il programma (a rotazione riguarderanno complessi antitumorali di platino, antibiotici antitumorali, radioterapia e radiodiagnostica, terapia fotodinamica, complessi metallici per diabete, ulcera o artrite reumatoide, malattie tropicali etc.), affinché lo studente possa dimostrare di conoscere e di aver compreso i concetti fondamentali. 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 18 punti (18/30). 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 bioinorganica, la capacità di applicarle, l’acquisizione di un corretto linguaggio scientifico e la capacità di apprendimento autonomo.
The final judgement will consist in a written exam of 2 hours for the whole 6-CFU course, consisting of 5 theoretical open questions (max 6 points each). For the students of "LM Biologia” who attend only one part of the course (3 CFU), the final judgement will consist in a written exam of 1.5 hours, consisting of 3 theoretical open questions (max 10 points each). For all the students one question will be about the subject chosen by the student for an autonomous learning. Two questions will be about the “Metals in biological systems” part and will be chosen so that the entire program is covered (in turn the subjects will be the mechanisms of metal uptake, transport systems and insertion in the final sites, the mechanisms of action for some classes of metalloproteins, the role of metal deficiency and excess in some diseases). Two questions will be about the “Metals in medicine” part and will be chosen so that the entire program is covered (in turn the subjects will be platinum antitumor complexes, antitumor antibiotics, radiotherapy and radiodiagnostics, photodynamic therapy, metal complexes for diabetes, ulcer or rheumatoid arthritis, tropical diseases, etc.) and the student can demonstrate that they know and understand the basic concepts. The difficulty level of the exam corresponds to the program and the reference texts indicated. The written test will be passed with the knowledge of the basic concepts corresponding to a sum of the scores not less than 18 points (18/30). The highest grade will be obtained showing the acquisition of all the knowledge and abilities/capacities indicated. This kind of exam verify the theoretical knowledges of bioinorganic chemistry and their applications, the ability to use a suitable scientific language and the learning skills.
Programma esteso/Content
Il corso tratta i seguenti argomenti: “Metalli nei sistemi biologici”: 1. Chimica di coordinazione per biologi / 2. Biochimica per chimici / 3. Una breve panoramica della biologia molecolare / 4. Funzioni biologiche degli elementi inorganici / 5. Leganti biologici per ioni metallici (amminoacidi; proteine; macrocicli; nucleobasi) / 6. Assimilazione e percorsi dei metalli. Sodio e potassio (canali ionici; pompe ioniche; cotrasporto; omeostasi); Magnesio e calcio (assorbimento e omeostasi); Ferro (assimilazione; immagazzinamento; omeostasi); Rame (assimilazione; omeostasi); Zinco (assimilazione; omeostasi) / 7. Cobalamina e cobaltoproteine (introduzione; reattività; classi di enzimi, carenza) / 8. Metalli al centro della fotosintesi (magnesio) (introduzione; assorbimento della luce; trasporto dell'eccitone; perché Mg2+?; magnesio al centro della PCR) / 9. La molecola di O2: assorbimento, trasporto e immagazzinamento di un prodotto naturale inorganico (storia della molecola di O2; emoglobina e mioglobina; trasporto di O2; una lezione dalla natura; rilascio; emoglobina, un marito "traditore"!; quando qualcosa va storto; come misurare O2 in vivo; il paradosso dell'ossigeno; altri sistemi contenenti eme e ferro) / 10. Proteine contenenti rame: un'alternativa al ferro biologico (introduzione; proteine del rame di tipo 1-3) / 11. La chimica bioinorganica dei metalli tossici per antonomasia (introduzione; alluminio; cromo; piombo; cadmio; mercurio; arsenico; gadolinio; brevi storie con protagonisti metalli tossici) / 12. Chelazione dei metalli in medicina (introduzione; leganti e loro proprietà; trattamenti per le intossicazioni da metalli pesanti; malattie del ferro; malattie del rame; una storia di chelazione dei metalli) / 13. Biomineralizzazione (introduzione; nucleazione e crescita dei cristalli; formazione ossea; regolazione ossea; denti; recettori sensibili alla gravità o all'inerzia). “Metalli in medicina”: introduzione alla chimica inorganica medica, cenni di farmacocinetica e farmacodinamica, generalità sui tumori e sulla strategia chemioterapica. Si approfondiscono gli agenti alchilanti ed in particolare i complessi metallici quali agenti alchilanti (elettrofili): meccanismo d’azione, tossicità, complessi di Pt usati in clinica, regole SAR e progettazione di nuovi farmaci. Complessi organometallici: titanocene e rutenio-arene dicloruro (RAPTA). Chemioresistenza. I complessi attivabili nell’ambiente tumorale per acidità e/o riduzione (profarmaci). I derivati di Pt(IV). Applicazione dei concetti di “drug targeting and delivery” a composti del platino. Targeting attivo e passivo. Effetto EPR. Liposomi e lipoplatino. Complessi intercalanti del DNA. L’ossigeno tripletto/ singoletto ed i ROS (reactive oxygen species): complessi operanti per stress ossidativo al DNA (bleomicina attivata da cationi ferro) e complessi fotosensibilizzanti per terapia fotodinamica (metallo-porfirine). Complessi fotoattivabili Pt(IV)-azide. Complessi metallici per terapie diverse: complessi dell’Au(I) come anti-reumatici; complessi del Bi(III) come anti-ulcera, complessi a rapido rilascio di ossido di azoto (NO) p.e. sodio nitroprussiato, quali anti-ipertensivi nelle emergenze. Composti di Vanadile quale insulino-mimetici per il trattamento del diabete. Malaria e ferrochina; composti metallici per le malattie tropicali. Richiami di radiochimica. Medicina nucleare: radiofarmaci e radiodiagnostici. SPECT e Tecnezio 99-m. Generazione, riduzione e speciazione del Tecnezio. Radioisotopi dello Iodio e tiroide. PET e fluoroglucosio. BNCT e borani. Richiami di MRI.
The course deals with: “Metals in biological systems”: 1. Coordination Chemistry for Biologists / 2. Biochemistry for Chemistry / 3. A Brief Overview of Molecular Biology / 4. Biological Functions of Inorganic Elements / 5. Biological Ligands for Metal Ions (amino acids; proteins; macrocycles; nucleobases) / 6. Metal Assimilation and Pathways. Sodium and potassium (ion channels; ion pumps; cotransport; homeostasis); Magnesium and Calcium (adsorption and homeostasis); Iron (assimilation; storage; homeostasis); Copper (assimilation; homeostasis); Zinc (assimilation; homeostasis) / 7. Cobalamin and cobalt proteins (introduction; reactivity; enzyme classes, deficiency) / 8. Metals at the center of photosynthesis (magnesium) (introduction; light absorption; exciton transport; why Mg2+?; magnesium at the centre of PCR) / 9. The O2 Molecule: Uptake; Transport and Storage of an Inorganic Natural Product (story of the O2 molecule; hemoglobin and myoglobin; O2 transport; a lesson from Nature; delivery; hemoglobin; a cheating husband!; when something goes wrong; how to measure O2 in vivo; the oxygen paradox; other heme and iron containing systems) / 10. Copper-containing Proteins: An Alternative to Biological Iron (introduction; copper proteins type 1-3) / 11. The Bioinorganic Chemistry of the Quintessentially Toxic Metals (introduction; aluminium; chromium; lead; cadmium; mercury; arsenic; gadolinium; brief histories of toxic metals) / 12. Metal chelation in medicine (introduction; ligands and their properties; treatment for heavy metal intoxication; iron diseases; copper disease; a story of metal chelation) / 13. Biomineralization (introduction; nucleation and crystal growth; bone formation; bone regulation; teeth; gravity- or inertia-sensitive receptors). “Metals in Medicine”: introduction to inorganic medicinal chemistry, a brief account of pharmacokinetics and pharmacodynamics, general information about cancer and cancer chemotherapy strategy. Alkylating agents will be studied in detail and, in particular, metal complexes as electrophiles: mechanism of action, toxicity Pt complexes in the clinic practice, SAR rules and design of new drugs. Organometallic complexes: titanocene and arene-dichloride-ruthenium (RAPTA). Chemoresistance. Complexes activated in the tumour acidic or reductive milieu (prodrugs). Pt(IV) derivatives. Application of the concepts of "drug targeting and delivery" to Pt compounds. Active and passive targeting. EPR effect. Liposomes and lipoplatin. DNA intercalators. The triplet / singlet oxygen and ROS (reactive oxygen species): metal complexes causing oxidative damage to DNA (bleomycin activated by iron cations) and photosensitizers for photodynamic therapy (metal - porphyrins). Photoactivatable Pt(IV)-azide complexes. Metal complexes for different therapies: Au(I) as an antirheumatic; Bi(III) as anti-ulcer, complexes for rapid release of nitric oxide (NO) (e.g. sodium nitroprusside) for anti-hypertensive emergencies, vanadyl derivatives as insulin mimetics for the treatment of diabetes. Malaria and ferroquine; metal compounds for tropical diseases. Basics of radiochemistry. Nuclear medicine: drugs for radiotherapy and radiodiagnostics. SPECT and 99-m Technetium. Formation, reduction and speciation of technetium. Iodine radioisotopes and thyroid. PET and fluoroglucose. BNCT and boranes. Mention to MRI.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione: Conoscenza delle proprietà biologiche dei metalli e dei loro complessi e loro applicazioni nei sistemi viventi e in medicina. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Abilità di applicare le conoscenze teoriche alla discussione di case studies. Autonomia di giudizio: capacità di valutare con senso critico le nozioni apprese; capacità di analizzare con senso critico i case studies proposti. Abilità comunicative: capacità di esporre argomenti relativi alla chimica bioinorganica con appropriato linguaggio. Capacità di apprendimento: Capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato; capacità di approfondire autonomamente un argomento connesso a quelli del corso e di analizzare dati (anche non acquisiti personalmente), interpretandoli alla luce delle conoscenze acquisite.
Knowledge and understanding: knowledge of the biological properties of metals and metal complexes, and of their applications in the living systems and medicine. Applying knowledge and understanding: ability to apply the theory in the discussion of case studies. Making judgments: skill to critically evaluate the concepts learnt; skill to critically analyze the proposed case studies. Communication skills: ability to describe subjects of bioinorganic chemistry with a suitable language. Learning skills: ability to use the teaching material for a critical and reasoned study; skill to autonomously in-depth study a subject related to the course and to analyze data (even though not personally obtained) based on the assimilated knowledge.
Insegnamento mutuante in
BIOLOGIA (1981) - MF0454 METALLI IN MEDICINA - ALESSANDRIA
BIOLOGIA (1981) - MF0455 METALLI NEI SISTEMI BIOLOGICI - ALESSANDRIA
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0405 CHIMICA BIOINORGANICA - ALESSANDRIA
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Insegnamento
Chimica fisica dei materiali e catalisi
Codice
MF0112
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
GIANOTTI Enrica
Docenti
Gianotti Enrica
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/02 - CHIMICA FISICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso si articola in due moduli, come descritto sotto. Modulo Chimica-fisica dei Materiali: classificazione dei materiali e loro proprietà chimico-fisiche. Lo stato solido. Tecniche di caratterizzazione dei materiali. Nanomateriali e nanotecnologie. Modulo Catalisi: Reazioni fondamentali di catalisi eterogenea; tipologia di catalizzatori ed alcuni esempi di applicazioni industriali.
The course is divided into two part, as described below. Part A (Physical-chemistry of materials) Classification of materials and their properties. Solid state: properties and classification of solids. Characterization techniques of the materials. Nanomaterials and nanotechnology.
Part B (Catalysis): heterogeneous catalysis, reaction mechanisms in the gas phase. Solids used in the heterogeneous catalysis and examples of industrial applications.
Testi di riferimento/Textbooks
Materiale di approfondimento utile ai fini del corso verrà messo a disposizione dal docente 
Testi consigliati:
J. I. Gersten, F. W. Smith, “The Physics and Chemistry of Materials”, Wiley
P. Atkins, J de Paula “Chimica Fisica”, V edizione italiana, Zanichelli.
I. Chorkendorff, J. W. Niemantsverdriet, “Concepts of Modern Catalysis and Kinetics Masters”, Wiley-VCH.
S. David Jackson and Justin S.J. Hargreaves, “Metal Oxide Catalysis”, Wiley-VCH
Slides provided by the teacher. J. I. Gersten, F. W. Smith, “The Physics and Chemistry of Materials”, Wiley P. Atkins, J de Paula “Physical Chemistry”, Zanichelli. Chorkendorff, J. W. Niemantsverdriet, “Concepts of Modern Catalysis and Kinetics Masters”, Wiley-VCH. S. David Jackson and Justin S.J. Hargreaves, “Metal Oxide Catalysis”, Wiley-VCH D.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti elementi di chimica fisica dei materiali e di catalisi eterogenea, con particolare riferimento ai nanomateriali e all’utilizzo industriale dei catalizzatori. Il corso permetterà di sviluppare le abilità comunicative degli studenti attraverso l’acquisizione di un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette allo studente di trarre conclusioni su questioni attinenti gli argomenti trattati. Ci si aspetta che questa attività sia anche in grado di aumentare la capacità di giudizio degli studenti attraverso una analisi accurata delle recente letteratura scientifica. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette allo studente di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati. Infine, lo scopo del corso sarà anche quella di testare la capacità di apprendimento e di applicare la conoscenza attraverso la preparazione di un graphical abstract relativo alla progettazione di un materiale.
The course aims to provide elements of physical-chemistry of materials and heterogeneous catalysis, with particular reference to nanomaterials and the industrial use of catalysts. The course will allow to students to develop communicative skills by acquiring an appropriate vocabulary in relation to the discussed topics. The course also aims to develop the ability to learn independently and the critical meaning that allows the student to draw conclusions on discussed topics. It is expected that this activity will also be able to increase students' judgment skills through a thorough analysis of recent scientific literature. The course also aims to develop the ability to learn independently and the critical sense that allows the student to draw conclusions on issues related to the topics covered. Finally, the aim of the course will also be to test the ability to learn and apply knowledge through the preparation of a graphical abstract related to the design of a material.
Prerequisiti/Required background knowledge
E’ consigliabile l’acquisizione degli argomenti dei corsi di Chimica-Fisica I e Chimica-Fisica II.
Knowledge of the topics of Physical Chemistry I and II
Metodi didattici/Teaching methods
Il corso prevede lezioni frontali in aula in cui gli argomenti trattati saranno presentati e discussi con gli studenti. L’autonomia di giudizio e la capacità di apprendere saranno insegnati attraverso la richiesta di preparazione di un graphical abstract, un elaborato attraverso il quale gli studenti dovranno sfruttare quanto appreso nel corso e la loro autonomia di giudizio per progettare un materiale per una particolare applicazione (catalisi, drug delivery, imaging ottico, ecc..).
The course includes frontal lessons in the classroom where the treated topics will be presented and discussed with the students. The autonomy of judgment and the ability to learn will be taught through the request for the preparation of a graphical abstract, a project through which the students will have to exploit what they learned in the course and their independence of judgment to design a material for a particular application ( catalysis, drug delivery, optical imaging, etc.).
Altre informazioni/Further information
L’apprendimento in itinere verrà controllato mediante lo svolgimento di esercizi dediti alla progettazione di un materiale per particolari applicazioni: catalisi, drug delivery, imaging ottico, ecc..
The in itinere learning will be controlled by the execution of exercises in which the students have to show their knowledge in the design of materials with applications as catalysis, drug delivery and optical imaging.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Alla fine del corso è richiesto a ciascun studente l’elaborazione di un graphical abstract relativo alla progettazione di un materiale per una particolare applicazione (catalisi, drug delivery, imaging ottico, ecc..). L'esame finale si baserà sulla discussione orale per la verifica dell'apprendimento delle tematiche affrontate a lezione. Verranno effettuate 5 domande sul programma del corso per valutare la capacità di apprendimento e comprensione e 1 domanda sulla presentazione del graphical abstract in modo da poter valutare l’autonomia di giudizio e il senso critico. Verranno valutate le capacità dello studente nell’utilizzo degli strumenti forniti nelle lezioni per poter progettare materiali con particolari funzionalità chimiche per diverse tipologie di applicazioni e nella scelta delle varie tecniche di caratterizzazione dei materiali.
At the end of the course each student is asked to elaborate a graphical abstract related to the design of a material for a particular application (catalysis, drug delivery, optical imaging, etc.). The final exam will be based on the oral discussion for the verification of learning the topics addressed in class. 5 questions will be asked about the program of the course to evaluate the ability to learn and understand and 1 question about the presentation of the graphical abstract in order to evaluate the autonomy of judgment and the critical sense. The student's skills will be evaluated in the use of the tools provided in the lessons to be able to design materials with special chemical functions for different types of applications and in the choice of the various techniques of characterization of materials.
Programma esteso/Content
Parte A (Chimica Fisica dei Materiali). Classificazione dei materiali e loro proprietà. Tipi di legami nei materiali. Lo stato solido: proprietà e classificazione dei solidi. Tecniche di caratterizzazione strutturale dei materiali: XRD e microscopie elettroniche (SEM e HRTEM con microsonda EDS). Proprietà meccaniche, elettriche, magnetiche e ottiche dei materiali. La superficie dei materiali e tecniche di caratterizzazione di superfici (spettroscopia Auger, XPS, UPS, fluorescenza a raggi X). Cambiamento delle proprietà dei materiali in funzione delle dimensioni: i nano-materiali e nano-materiali porosi. Verranno esaminati alcuni tipi di materiali porosi e materiali ibridi organico-inorganici con cenni alle procedure di sintesi e alle loro applicazioni in diversi campi di interesse tecnologico (catalisi eterogenea, rilascio controllato di farmaci e imaging ottico). Parte B (Catalisi). Catalisi eterogenea: Meccanismi di reazioni in fase gas in catalisi eterogenea. Aspetti energetici nella catalisi eterogenea. I solidi per la catalisi eterogenea: metodi di preparazione di materiali microporosi e mesoporosi e catalizzatori metallici supportati, metodi per lo studio delle proprietà e reattività di superficie di catalizzatori eterogenei. Esempi di processi catalitici in fase eterogenea. Saranno inoltre forniti agli studenti gli elementi per poter predisporre un graphical abstract relativo alla progettazione di un materiale per una particolare applicazione (catalisi, drug delivery, imaging ottico, ecc...)
Part A (Physical Chemistry of the Materials). Classification of materials and their properties. Bonding in solids. Solid state: properties and classification of solids. Structural characterization of materials: XRD and electron microscopies (SEM and HRTEM with EDX). Mechanical, thermal, electrical, magnetic and optical properties of the materials. The surface of the materials and surface characterization techniques (Auger spectroscopy, XPS, UPS, X-ray fluorescence). Nano-materials and porous nano-materials: how the properties of the materials change as a function of the dimensions. Different porous materials and organic-inorganic hybrids will be examined with particular attention to the synthetic procedures and to the applications in several technological fields (heterogeneous catalysis, drug delivery and optical imaging). Students will also be provided with the elements to prepare a graphical abstract related to the design of a material for a particular application (catalysis, drug delivery, optical imaging, etc.).
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenze e capacità di comprensione: acquisire solide conoscenze degli aspetti fondamentali delle proprietà chimico-fisiche che caratterizzano i nanomateriali porosi e ibridi. Saper correlare struttura-proprietà nei nanomateriali e catalizzatori. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: acquisire la capacità di saper valutare, alla luce delle nozioni apprese durante il corso, quali siano i metodi di caratterizzazione chimico-fisica più adatti a seconda del tipo di nanomateriale proposto. Verrà proposta una discussione collegiale degli argomenti trattati a lezione e nell’esame finale la capacità di applicare la conoscenza e la comprensione sarà valutato attraverso domande di tipo teorico. Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare un lessico appropriato in relazione agli argomenti ed alle tecniche trattati nel corso; saper presentare alla prova orale gli argomenti del corso con un linguaggio chiaro ed efficace. Autonomia di giudizio: saper analizzare in modo critico la letteratura recente. Capacità di apprendimento: capacità di usare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato, anche per una successiva autonoma acquisizione di conoscenze superiore e per un aggiornamento continuo. L’autonomia di giudizio e la capacità di apprendimento saranno valutate principalmente tramite la presentazione e la discussione del del graphical abstract relativo alla progettazione di un materiale.
Knowledge and understanding: knowledge of the fundamental aspects of chemical-physical properties of porous or hybrid; structure-properties relationship in solid materials and catalysts nanomaterials. Applying knowledge and understanding: ability to choose the most suitable physica.-chemical characterization method, depending on the type of nanosystem proposed. A collegial discussion will be proposed of the topics covered in class and in the final exam the ability to apply knowledge and understanding will be evaluated through theoretical questions. Communication skills: Acquire and know how to use an appropriate vocabulary in relation to the topics and techniques discussed in the course. To be able to discuss the topics of the course at the final exam with an appropriate language. Making judgements: understand and analyse critically recent literature covering the topics of the course. Learning skills: ability to use the teaching material for a critical and reasoned study, also for a subsequent autonomous acquisition of superior knowledge and for a continuous updating. The autonomy of judgment and the ability to learn will be evaluated mainly through the presentation and discussion of the graphical abstract related to the design of a material.
Insegnamento mutuante in
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0112 Chimica fisica dei materiali e catalisi - ALESSANDRIA
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Insegnamento
LABORATORIO DI SPETTROSCOPIE BIOMOLECOLARI
Codice
MF0762
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
LALLI DANIELA
Docenti
Digilio Giuseppe, Lalli Daniela
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
In questo corso sono trattate le applicazioni della risonanza magnetica nucleare (NMR) allo studio di molecole di interesse biologico, con particolare riferimento alla struttura tridimensionale di peptidi e proteine. Nella parte svolta in aula saranno richiamati i concetti fondamentali della spettroscopia NMR e saranno descritte le principali tecniche NMR multidimensionali impiegate per la risoluzione della struttura di proteine. Nella parte svolta in laboratorio NMR saranno descritti il funzionamento dello spettrometro NMR ed il relativo software. Verranno inoltre acquisiti spettri NMR multinucleari/multidimensionali di piccole molecole e polipeptidi. Infine, nella parte svolta in laboratorio informatico, saranno illustrati gli strumenti software per 1) processare ed analizzare gli spettri NMR; 2) risolvere problemi di assegnazione ed elucidazione strutturale; e 3) applicare il metodo sequenza-specifico per l’assegnazione di proteine.
This course deals with the application of Nuclear Magnetic Resonance (NMR) techniques to the structural elucidation of biomolecules, including methods to obtain the three-dimensional structure of peptides and proteins. The course starts in the classroom by recalling the fundamentals of NMR spectroscopy; concepts and main techniques underlying biomolecular NMR will be introduced as well. In the NMR laboratory, it will be shown how to acquire and process either mono- and two-dimensional NMR spectra. Finally, in the computer room, it will be shown how to use software tools to: 1) analyse 1D/2D NMR spectra of small biomolecules and peptides; 2) work out the structure of unknown compounds; and 3) apply the sequence-specific assignment procedure to assign unambiguously the 2D-NMR spectra of polypeptides.
Testi di riferimento/Textbooks
Il materiale didattico e le dispense a cura del docente sono integralmente disponibili sulla piattaforma online. Testi consigliati: • T.D.W. Claridge “High-Resolution NMR Techniques in Organic Chemistry”, 3rd Ed, 2006, Elsevier (in lingua inglese) • H. Friebolin “Basic one- and two-dimensional NMR spectroscopy”, VCH, 1993. (in inglese) • Joseph. P. Hornak “The Basics of NMR” 1997-2004. http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/ (libro online, disponibile anche in italiano)
The lecturer will provide all slides and exercises discussed during the course. Suggested textbooks: • T.D.W. Claridge “High-Resolution NMR Techniques in Organic Chemistry”, 3rd Edition, Elsevier Science, 2016. • H. Friebolin “Basic one- and two-dimensional NMR spectroscopy”, VCH, 1993 • Joseph. P. Hornak “The Basics of NMR” 1997-2004. http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/
Obiettivi formativi/Mission
- Fornire le conoscenze teoriche, metodologiche e pratiche della spettroscopia NMR applicata alle biomolecole; - Fornire agli studenti gli strumenti necessari (incluse risorse software) per consentire l'acquisizione, il processamento e l'analisi di dati NMR utili alla determinazione strutturale; - Creare consapevolezza circa le possibilità (e le limitazioni) della tecnica NMR per la determinazione della struttura tridimensionale di peptidi e proteine; - Sviluppare la capacità di applicare le conoscenze acquisite in maniera autonoma per pianificare, eseguire ed interpretare esperimenti NMR e valutare con senso critico i risultati ottenuti.
-To provide the students with theoretical, methodological and practical knowledge of biomolecular NMR; -To provide the students with the tools (including software resources) to enable the acquisition, processing and analysis of NMR spectra; -To create awareness about the potential (and limitations) of NMR spectroscopy in regards to the resolution of the three-dimensional structure of biomolecules; -To provide the students with the ability to apply the acquired knowledge to design, run and analyse NMR experiments autonomously and to judge the experiment outcome with critical sense.
Prerequisiti/Required background knowledge
Conoscenze di base di chimica organica, chimica fisica (principi di spettroscopia NMR) e biochimica (struttura di proteine)
Students must be familiar with basic concepts in organic chemistry, physical chemistry (NMR spectroscopy) and biochemistry (protein structure).
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali su principi di spettroscopia NMR multinucleare e multidimensionale; esercitazioni interattive in aula (carta e penna) sulla interpretazione di spettri 1D/2D NMR; acquisizione guidata di spettri NMR in laboratorio (spettrometro Bruker Avance III, 500 MHz); esercitazioni interattive di assegnazione spettrale e analisi strutturale tramite software dedicati (laboratorio informatico)
-Lectures on advanced NMR spectroscopy techniques, with exercises on the interpretation of NMR data (both 1D and 2D), -NMR laboratory practice to acquire 1D/2D NMR spectra (Bruker Avance III spectrometer, 500 MHz) -Exercises on spectral assignment and structural characterization assisted by dedicated software (computer room).
Altre informazioni/Further information
Durante il corso verranno proposti agli studenti diversi esercizi di interpretazione spettrale, da eseguire in aula o in laboratorio informatico in maniera interattiva. Inoltre è previsto che tutti gli studenti utilizzino lo spettrometro in maniera supervisionata dal docente. Questo consente al docente di valutare in tempo reale il livello di apprendimento.
During the exercise sessions (either in the classroom and in the computer room) the students will solve resonance assignment problems and structure identification problems under the supervision of the teacher. During the practical NMR lab session, all the students will use the spectrometer under the supervision of the teacher. This allows the teacher to assess the level of learning in real time.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L’esame consiste in una prova scritta della durata di 2 ore in cui vengono valutate le conoscenze acquisite durante il corso e la capacità dello studente di applicarle alla risoluzione di problemi di interpretazione spettrale. L’esame scritto consiste di 8 domande relative a tutto il programma svolto a lezione. In particolare, l’esame prevede: -almeno 2 domande volte ad accertare conoscenze teoriche, capacità di apprendimento ed acquisizione di un lessico adeguato; -almeno 3 domande volte ad accertare la capacità di applicare le conoscenze teoriche (tipicamente esercizi di interpretazione spettrale); -almeno una domanda volta ad accertare la capacità di applicare le conoscenze teoriche con giudizio critico (tramite esercizio volto all' identificazione della struttura di un composto incognito, sulla base degli spettri NMR forniti). A fine corso viene reso disponibile agli studenti un testo tipico di esame.
The exam consists of a 2-hours written exam that evaluates the acquired knowledge and the student's ability to apply such knowledge to solve spectral problems. The written exam consists of eight questions spanning any of the arguments treated in the course. In particular, the exam includes: - at least two questions to verify theoretical knowledge, learning ability and acquisition of a specific technical vocabulary; - at least three question to assess the ability to apply knowledge and understanding (typically these questions address assignment problems or structural elucidation problems); -at least one question to assess the ability to apply knowledge and to make critical judgments (typically, this question deals with the analysis of a set of NMR data to obtain as much as possible structural information about unknown compounds). At the end of the course, a model exam text will be made available.
Programma esteso/Content
In aula (1.5 CFU): -Richiamo dei concetti fondamentali della spettroscopia NMR multinucleare (spin nucleare, frequenza di precessione di Larmor, spostamento chimico, accoppiamento scalare, rilassamento nucleare, effetto Overhauser nucleare); -Esercitazioni di interpretazione di spettri 1D-NMR multinucleari per la caratterizzazione strutturale di piccole molecole; -Introduzione alle tecniche NMR multidimensionali (sia di tipo omonucleare che eteronucleare), come COSY, TOCSY, NOESY, HSQC, HMQC, HMBC; -Esercitazioni di interpretazione di spettri 2D-NMR per l’assegnazione delle risonanze di biomolecole e per l'elucidazione strutturale; -L' assegnazione sequenza-specifica per l’analisi di polipeptidi. In laboratorio NMR (2 CFU): -Descrizione dello spettrometro NMR ed aspetti pratici per l’acquisizione di spettri 1D/2D NMR (sintonia della sonda, lock, shim, impostazione dei parametri di acquisizione); -Preparazione dei campioni per l’analisi NMR; -Acquisizione ed processamento di spettri NMR monodimensionali (1H, 13C, 31P, 19F) di biomolecole e farmaci (biotina, glutatione, desametasone-21-fosfato, composti a struttura incognita); -Acquisizione di spettri 2D-COSY, 2D-TOCSY, 2D-NOESY, 2D-HSQC, 2DHMQC, 2D-HMBC delle molecole di cui sopra; -Acquisizione di spettri 2D-COSY, 2D-TOCSY e 2D-NOESY di polipeptidi per assegnazione-sequenza specifica. In laboratorio informatico (2.5 CFU): -Processamento degli spettri NMR acquisiti (FT, correzione di fase, peak picking, integrazione, calibrazione) tramite software dedicato; -Assegnazione delle risonanze 1H e 13C NMR degli spettri acquisiti in laboratorio NMR; -Assegnazione sequenza specifica di peptidi tramite software CARA; -Identificazione di composti incogniti da spettri 1D/2D NMR.
Classroom lectures (1.5 CFU): -Fundamentals of NMR spectroscopy (nuclear spin, Larmor precession, chemical shift, scalar coupling, nuclear relaxation, nuclearOverhausereffect); -Interpretation of 1D-NMR spectra for the elucidation of the structure of small biomolecules; -Two-dimensional NMR spectroscopy (homonuclear and heteronuclear), including COSY, TOCSY, NOESY, HSQC, HMQC, HMBC; -Analysis of homonuclear 2D-NMR spectra to elucidate the structure of biomolecules; - Sequence-specific assignment for the resonance assignment of polypeptides. NMR lab (2 CFU): -How an NMR spectrometer works and practical aspects about the acquisition of NMR spectra (probe tuning, lock, shim, setting of acquisition parameters); -Sample preparation (deuterated solvents); -Acquisition and processing of 1D-NMR spectra (1H, 13C, 31P, 19F) of biomolecules and drugs (biotin, glutathione, dexamethasone-21-phosphate, unknown compounds); -Acquisition and processing of 2D-NMR spectra of the compounds mentioned above (including 2D-COSY, 2D-TOCSY, 2D-NOESY, 2D-HSQC, 2D-HMQC, 2D-HMBC); -Acquisition and processing of 2D-COSY, 2D-TOCSY and 2D-NOESY NMR spectra of small peptides for sequence-specific assignment. Computer room (2.5 CFU): -Processing of the NMR spectra of the above mentioned molecules (FT, phase correction, calibration, peak picking, integration); -Multinuclear NMR resonance assignment; -Computer-aided sequence-specific assignment of the peptide(s) whose spectra were acquired in the NMR lab by means of specialized software (Computer Aided Resonance Assignment - CARA); -Identification of unknown compounds based on the analysis of 1D/2D NMR spectra.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
-Conoscenza e comprensione teorica e pratica della risonanza magnetica nucleare; -Applicazione dei concetti teorici per l’interpretazione spettrale e per l’analisi strutturale di molecole anche complesse; -Acquisizione di proprietà di linguaggio che consenta di presentare i risultati di uno studio NMR con un vocabolario tecnico adeguato; -Capacità di affrontare problemi di elucidazione strutturale, applicando autonomia di giudizio per valutare il grado di affidabilità delle conclusioni raggiunte; -Conoscenza delle risorse bibliografiche e software per il futuro approfondimento di aspetti specifici nel campo della spettroscopia NMR biomolecolare.
-Theoretical and practical understanding of biomolecular NMR; -Application of theoretical concepts for spectral interpretation and structural elucidation of biomolecules; -Acquisition of a language that allow presenting the results of an NMR study with appropriate technical vocabulary. -Capacity to solve problems of structural characterization by adopting the appropriate strategy and with independent thinking. -Familiarity with bibliographic resources and software tools for further, autonomous deeper learning of specific aspects in biomolecular NMR.
Insegnamento mutuante in
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0113 Laboratorio di spettroscopie biomolecolari - ALESSANDRIA
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Insegnamento
LABORATORIO DI CHIMICA ORGANICA SUPERIORE
Codice
MF0702
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
TEI LORENZO
Docenti
Tei Lorenzo, Stefania Rachele
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/06 - CHIMICA ORGANICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Il laboratorio di Chimica Organica Superiore ha lo scopo di fornire allo studente un quadro avanzato della chimica organica sintetica nonché abilità adeguate ad affrontare problemi più complessi.
The laboratory of Advanced Organic Chemistry aims to provide the student with an advanced picture of synthetic organic chemistry as well as adequate skills to tackle more complex problems.
Testi di riferimento/Textbooks
J. Leonard, B. Lygo, G. Procter «Advanced Practical Organic Chemistry», 3rd ed. (2013), Taylor & Francis-CRC. Alfonso et al. "Comprehensive Organic Chemistry Experiments for the Laboratory Classroom" (2016) Royal Society of Chemistry, Carey, Sundberg, "Advanced Organic Chemistry: Reactions and Synthesis” Springer.
J. Leonard, B. Lygo, G. Procter «Advanced Practical Organic Chemistry», 3rd ed. (2013), Taylor & Francis-CRC. Alfonso et al. "Comprehensive Organic Chemistry Experiments for the Laboratory Classroom" (2016) Royal Society of Chemistry, Carey, Sundberg, "Advanced Organic Chemistry: Reactions and Synthesis” Springer.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si propone di fornire allo studente conoscenze associate alla sintesi asimmetrica, alla progettazione e valutazione di sintesi di molecole organiche complesse. Gli studenti metteranno in pratica alcune delle moderne reazioni organiche: reazioni pericicliche, sintesi asimmetrica e chimica degli eterocicli utilizzando anche metodi di sintesi non convenzionali e più “green”. Le principali abilità da acquisire saranno: prevedere le proprietà e la reattività dei composti organici, saper confrontare e valutare diverse vie di sintesi al fine di saper scegliere quella più appropriata, saper eseguire in sicurezza operazioni in laboratorio per la preparazione e la purificazione di composti organici, saper interpretare spettri NMR e di massa, saper redigere una relazione concisa ed accurata dell'esperimento eseguito.
The course aims to provide the student with knowledge associated with asymmetric synthesis, with the design and synthesis evaluation of complex organic molecules. The students will put into practice some of the modern organic reactions: pericyclic reactions, asymmetric synthesis and heterocyclic chemistry also using unconventional and "greener" synthesis methods. The main skills to be acquired will be: predicting the properties and reactivity of organic compounds, knowing how to compare and evaluate different synthetic routes in order to know how to choose the most appropriate one, knowing how to safely perform laboratory operations for the preparation and purification of organic compounds , knowing how to interpret NMR and mass spectra, knowing how to draw up a concise and accurate report of the experiment performed.
Prerequisiti/Required background knowledge
Fondamenti di chimica organica, stereochimica e struttura e reattività dei composti organici e organometallici. Tecniche sperimentali di base del laboratorio di chimica organica. Caratterizzazione dei composti organici mediante 1H NMR e 13C NMR. Fondamenti di cromatografia. Capacità di effettuare ricerche in banche dati chimiche (es. SciFinder) per proprietà, metodi di preparazione e di caratterizzazione di composti chimici organici. Esperienza nella stesura di una relazione scientifica.
• Fundamentals of organic chemistry, stereochemistry and structure and reactivity of organic and organometallic compounds. • Basic experimental techniques of the organic chemistry laboratory. • Characterization of organic compounds by 1H NMR and 13C NMR. • Fundamentals of chromatography. • Ability to search chemical databases (eg SciFinder) for properties, methods of preparation and characterization of organic compounds. • Experience in writing a scientific report.
Metodi didattici/Teaching methods
Il corso prevede un certo numero di sintesi a più stadi di molecole organiche polifunzionalizzate, la loro purificazione e caratterizzazione mediante spettroscopia 1H e 13C NMR e spettrometria di massa, generalmente condotte a gruppi di due. Il docente fornisce un manuale di laboratorio che riporta la traccia del lavoro sperimentale da eseguire per quella determinata reazione. Durante lo svolgimento delle singole esperienze l’insegnante e il tutor propongono ai singoli gruppi e collegialmente un commento e una discussione sul significato delle operazioni svolte. Lo studente dovrà inoltre redigere singolarmente un quaderno di laboratorio e scrivere le relazioni di laboratorio commentando sia la parte teorica che pratica.
The course includes a certain number of multistep synthesis (generally conducted in groups of two students) of polyfunctionalized organic molecules, their purification and characterization with 1H and 13C NMR spectroscopy and mass spectrometry. The teacher will provide a laboratory manual which shows the outline of the experimental work to be performed for that specific reaction. During the individual experiences, the teacher and the tutor will propose to the individual groups and collectively a comment and a discussion on the meaning of the operations carried out. The student will also have to draw up a laboratory notebook individually and write the laboratory reports commenting on both the theoretical and practical parts.
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell’apprendimento viene verificato all’inizio di ogni seduta di laboratorio: uno studente a turno viene chiamato alla lavagna e gli viene chiesto di esporre in dettaglio la reazione del giorno precedente, evidenziando i perché di ogni passaggio, il meccanismo, ed i risultati ottenuti, se aderenti o diversi da quelli attesi. La discussione è collettiva: gli altri studenti sono tenuti ad intervenire nella spiegazione e soprattutto nell’analisi del risultato finale.
The learning is checked at the beginning of each laboratory session: a student is called to the blackboard and asked to explain in detail the reaction of the previous day, highlighting the key steps, the mechanism and the results obtained. The discussion is collective: the other students are required to participate to the discussion.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Alla fine del corso, gli studenti dovranno portare il quaderno di laboratorio, debitamente compilato, esperienza per esperienza. La relazione finale di ciascun gruppo di lavoro è inviata al docente per la valutazione almeno due settimane prima dell’esame orale del primo membro del gruppo interessato a sostenere la prova. La valutazione consisterà in almeno tre domande aperte sulle reazioni effettuate in laboratorio, in modo da valutare le capacità comunicative, le conoscenze teorico-pratiche e l’autonomia di giudizio nel motivare le scelte operate. Sarà parte integrante della valutazione l’esposizione della ricerca bibliografica su un caso studio proposto, al fine di valutare sia le capacità comunicative, che la capacità di apprendere in autonomia.
At the end of the course, the students shall bring the lab notebook to the teacher, correctly compiled for every experience carried out. The final report of each working group is sent to the teacher for evaluation at least two weeks before the oral exam of the first member of the group interested in taking the test. The examination will feature at least three open questions concerning the reactions performed in the lab, as to evaluate the students' communication skills, and both her/his theoretical and practical knowledge. In addition, each of them has to perform a bibliographic search upon a historically significant reaction of organic chemistry.
Programma esteso/Content
In laboratorio verranno svolte le seguenti reazioni, seguite dalla purificazione e caratterizzazione dei prodotti: 1)Condensazione aldolica asimmetrica 2)Determinazione eccesso enantiomerico tramite derivatizzazione con acido di Mosher (NMR) 3)Reazione click azide-alchino 4)Riarrangiamenti di Bayer Villiger e di Beckmann dal ciclododecanone 5)Sintesi di un chelante bifunzionale (sintesi multistep) 6)Reazione di Diels-Alder seguita da riarrangiamento di Curtius Consultazione delle banche dati specializzate e approccio alla soluzione di un caso studio. Compilazione del quaderno di laboratorio.
The following reactions will be carried out in the laboratory, followed by the purification and characterization of the products: 1) Asymmetric aldol condensation 2) Determination of enantiomeric excess by derivatization with Mosher's acid (NMR) 3) Azide-alkyne click reaction 4) Bayer Villiger and Beckmann rearrangements from cyclododecanone 5) Synthesis of a bifunctional chelator (multistep synthesis) 6) Diels-Alder reaction followed by Curtius rearrangement How to fill in the laboratory notebook. How to browse the on-line scientific literature, and how to carry out the study case (literature search).
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
1. Conoscenza e capacità di comprensione: la conoscenza e comprensione delle reazioni basilari della chimica organica sintetica è ritenuta risultato essenziale di questo corso. Inoltre si richiede la conoscenza dei principi teorico-pratici della operatività in un laboratorio di chimica organica. 2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: lo studente dovrà non solo dimostrare di conoscere teoricamente gli argomenti di cui sopra, ma anche e soprattutto di saperli applicare alla pratica di laboratorio. Quindi ci si aspetta che lo studente sappia operare correttamente in un laboratorio di chimica organica, almeno per quanto riguarda la manualità fondamentale. Inoltre si richiede la capacità di compilare debitamente il quaderno di laboratorio. 3. abilità comunicative: saper esporre correttamente il caso studio (cioè la ricerca bibliografica), in particolare dimostrando di possedere un linguaggio scientifico appropriato. Saper compilare in modo chiaro e conciso il quaderno di laboratorio. Utilizzare una terminologia appropriata. 4. autonomia di giudizio: l’autonomia di giudizio è valutata rispetto alla capacità di confronto tra strategie di sintesi apparentemente equivalenti. 5. Capacità di apprendere: la capacità di apprendere è valutata come la capacità di affrontare in modo autonomo la ricerca bibliografica (caso studio).
1. Knowledge and comprehension skills: the understanding of the basic reactions of synthetic organic chemistry is the main goal of this course. Moreover, both the theoretical, and the practical knowledge of how to operate in an organic lab, are required. 2. Ability to apply one's own comprehension and knowledge: the student will have to demonstrate her/his knowledge of the basic reactions of synthetic organic chemistry, and in addition, to be able to apply the the acquired knowledge to lab operativity. The student shall also be able to apply the above theoretical learnings to everyday laboratory practice. Hence, it is expected that he/she will be able to operate autonomously in the organic laboratory. Finally, the ability to fill in the lab notebook is requested. 3. Communication skills: the student will have to carry out the bibliographic search autonomously, demonstrating a correct exposition of the bibliographic search, demonstrating to possess an adequate scientific language. 4. Judgement ability: the pupil shall know how to discriminate among apparently equal synthetic pathways, thus showing a deep comprehension of the investigated reaction. 5. Learning abilities: they will be evaluated as the to face autonomously the study case (i.e., the bibliographic search).
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0696 CHIMICA ORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA ORGANICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
PROPRIETA' DEI POLIMERI
Codice
MF0704
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
LAUS Michele
Docenti
Chiarcos Riccardo, Laus Michele
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/04 - CHIMICA INDUSTRIALE
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Proprietà fisiche e meccaniche dei polimeri allo stato solido e liquido. Polimeri in soluzione. Proprietà delle soluzioni polimeriche.
Physical and mechanical properties of polymers in solid and liquid states. Polymer solutions. Polymer solution properties.
Testi di riferimento/Textbooks
-Fondamenti di scienza dei polimeri (testi AIM). M. Guaita, F. Ciardelli, F. La Mantia, E. Pedemonte (Edizioni Nuova Cultura) - Polymer Physics. M. Rubinstein, R. Colby
-Fondamenti di scienza dei polimeri (testi AIM). M. Guaita, F. Ciardelli, F. La Mantia, E. Pedemonte (Edizioni Nuova Cultura) - Polymer Physics. M. Rubinstein, R. Colby
Obiettivi formativi/Mission
Gli studenti apprenderanno le cause molecolari alla base delle caratteristiche macroscopiche dei sistemi polimerici. Particolare attenzione sarà rivolta alle proprietà meccaniche dei polimeri. Gli studenti apprenderanno inoltre le basi fisico-matematiche necessarie all'analisi di sistemi polimerici.
Students will learn the molecular origin of the macroscopic characteristics of polymer systems. Particular attention will be paid to the mechanical properties of the polymers. Students will also learn the basical physical-mathematical skills necessary for the analysis of polymeric systems.
Prerequisiti/Required background knowledge
Nessuno
No
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali.
Classroom lessons
Altre informazioni/Further information
No
No
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Esame orale.
Esame orale.
Programma esteso/Content
-Modello della catena ideale; -dimensioni dei polimeri allo stato solido; - transizione vetrosa - polimeri cristallini - proprietà meccaniche dei polimeri ed esperimenti di creep, stress-relaxation e dinamico meccanici; - teoria delle gomme -proprietà dei polimeri allo stato fuso - soluzioni polimeriche
- Ideal chain model; - Polymer dimensions in solid state; - Glass transition; - Crystalline polymers; - Mechanical properties of polymers and creep, stress-relaxation, dynamic-mechanical experiments; - elastomer theory; - polymer properties in melt; -polymer solutions
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Gli studenti apprenderanno le cause molecolari alla base delle caratteristiche macroscopiche dei sistemi polimerici. Particolare attenzione sarà rivolta alle proprietà meccaniche dei polimeri. Gli studenti apprenderanno inoltre le basi fisico-matematiche necessarie all'analisi di sistemi polimerici.
Students will learn the molecular origin of the macroscopic characteristics of polymer systems. Particular attention will be paid to the mechanical properties of the polymers. Students will also learn the basical physical-mathematical skills necessary for the analysis of polymeric systems.
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Insegnamento
BIOCHIMICA APPLICATA
Codice
MF0146
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
AUDRITO VALENTINA
Docenti
Audrito Valentina
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
BIO/10 - BIOCHIMICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano.
ITA
Contenuti/Content Summary
Il corso mediante un approccio teorico e pratico in laboratorio fornirà un’ampia prospettiva sulle principali metodologie biochimiche e biomolecolari.
The course through a theoretical and practical approach in the laboratory provides a broad focus on the main biochemical and biomolecular methodologies.
Testi di riferimento/Textbooks
Il materiale didattico offerto sulla piattaforma Moodle del corso è un supporto integrativo al corso. Il materiale per eventuali approfondimenti sarà altresì suggerito durante il corso, inclusi articoli scientifici specifici che descrivono le tecniche trattate nel corso. -Testo suggerito “Metodologie biochimiche e biomolecolari” Mauro Maccarone Zanichelli
The teaching material offered on the Moodle platform of the course is an additional support to the course. Material for any further information will also be suggested during the course, including specific papers describing the techniques described during the course. Principal text: “Metodologie biochimiche e biomolecolari” Mauro Maccarone Zanichelli
Obiettivi formativi/Mission
Gli obiettivi formativi del corso di Biochimica Applicata sono far acquisire agli studenti le conoscenze sulle principali metodologie biochimiche/biomolecolari con un’attenzione particolare per la determinazione di parametri caratteristici nello studio delle proteine. Lo studente approfondirà 1. le basi biochimiche teoriche e strumentali delle principali metodologie analitiche e preparative della purificazione e analisi delle proteine; 2. le basi delle tecniche biomolecolari e biochimiche applicate alla ricerca biomedica. 3. Con la parte pratica del corso lo studente acquisirà le conoscenze di base sugli strumenti presenti in un laboratorio e l’abilità nell’effettuare alcuni saggi sperimentali biochimici.
The mission of the Applied Biochemistry course is to provide students with knowledge of the main biochemical/biomolecular methodologies with particular attention to the determination of characteristic parameters in the study of proteins. The student will deepen 1. the theoretical and instrumental biochemical bases of the main analytical and preparative methodologies for the purification and analysis of proteins; 2. the bases of biomolecular and biochemical techniques applied to biomedical research. 3. In the practical part of the course, the student will acquire basic knowledge of the instruments present in a laboratory and the ability to carry out some experimental biochemical assays.
Prerequisiti/Required background knowledge
Principi e basi della biochimica e della biologia molecolare.
Good knowledge of the principles of Biochemistry and Molecular Biology
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali di allineamento, tutte le esperienze saranno effettuate in laboratorio. La frequenza in laboratorio è fortemente consigliata.
Class lessons and laboratory sessions. Attendance in the laboratory is highly recommended
Altre informazioni/Further information
Controllo dell'apprendimento: discussione degli argomenti del programma svolto durante le lezioni. Il corso prevede l'esecuzione di sessioni in laboratorio. Al termine di ogni esperimento si procede direttamente con gli studenti alla verifica e alla discussione dei risultati ottenuti. Il corso e` supportato nella sezione DIR (Bochimica applicata) con materiale ad uso dello studente per verificare il grado di preparazione iniziale e dell'apprendimento in itinere. Sono disponibili approfondimenti su tutti i metodi sperimentali oggetto del corso.
Discussion of the program's arguments in class. The course includes the execution of sessions in the laboratory. At the end of each experiment we proceed directly with students in the testing and discussion of the results obtained. The course is supported in DIR section (Applied Biochemistry ) with use of the student material for verifying the level of initial and ongoing learning preparation . More details are available on all the experimental methods of the course.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma del corso e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. Lo studente dovrà tenere un quaderno di laboratorio per sviluppare l’abilità di descrivere un esperimento svolto e raccogliere dati in modo corretto. Lo studente dovrà inoltre produrre una relazione finale scritta contenente un’analisi critica dei risultati ottenuti nelle esperienze per sviluppare la capacità di trarre conclusioni dalle esperienze effettuate e le abilità comunicative. L’esame verte sulla parte teorica dei vari metodi analizzati e sulla discussione degli esperimenti presentati in un quaderno di laboratorio in cui saranno valutati i principi metodologici ed i dati sperimentali. Inoltre durante il corso gli studenti verranno divisi in gruppi e ad ogni gruppo verrà assegnato un lavoro scientifico che tratta una applicazione dei metodi studiati e gli studenti dovranno preparare una presentazione e descrivere i risultati del lavoro e analizzarlo criticamente. La valutazione composta dal quaderno di laboratorio, dalla relazione finale e orale correlato e dal giudizio sulla presentazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18). La sufficienza viene raggiunta dimostrando di conoscere ed aver compreso le nozioni di base e le loro applicazioni in laboratorio. L’eccellenza può essere raggiunta dimostrando spiccate doti sia nel produrre una relazione senza sbavature sia in una adeguata manualità e capacità di condurre gli esperimenti svolti che saranno criticamente commentati.
The objective of the exam consists in verifying the level of knowledge and deepening of the topics of the course program and the reasoning skills developed by the student. The student must keep a laboratory notebook to develop the ability to describe a completed experiment and collect data correctly. Student must also produce a final written report containing a critical analysis of the results obtained in the experiences to develop the ability to draw conclusions from the experiences and communication skills. The examination focuses on the priciples of the methods and the discussion of the experiments presented in a laboratory notebook in which the methodological principles and the experimental data will be evaluated. Moreover during the course the students, divided in several groups, will analyze and prepare a presentation on a scientific paper describing an application of the methods discussed in the course. The evaluation will include the lab book, the relationship and the oral exam and the presentation of the paper and is expressed in thirtieths (minimum mark 18/30). Sufficiency is achieved by proving to know and understand the basics and their applications in the laboratory. Excellence can be achieved by demonstrating strong qualities both in producing a flawless relationship and in an adequate manual and ability to conduct the experiments carried out that will be critically commented on.
Programma esteso/Content
Durante il corso verranno illustrati i seguenti argomenti, alcuni approfonditi con esercitazioni pratiche in laboratorio che prevedono la stesura di un quaderno di laboratorio e una relazione finale individuale: 1. Allineamento sull'equipaggiamento e la strumentazione del laboratorio, la sicurezza nel laboratorio chimico-biologico. Misure quantitative in Biochimica. Il quaderno di laboratorio e l’allestimento di un esperimento. 2. Preparazione e manipolazione di un campione biologico: Uso e preparazione di soluzioni tampone; lisi cellulare; centrifugazione: centrifughe, rotori, centrifugazione differenziale e su gradiente di densità, tecniche di estrazione. Le colture cellulari: colture primarie, secondarie, linee. Metodiche colturali. 3. Biologia Molecolare e tecniche di analisi (struttura degli acidi nucleici, Geni e Genoma, Funzione degli acidi nucleici, Manipolazione degli acidi nucleici, strumenti di base e tecniche di analisi, isolamento e separazione di acidi nucleici, la reazione a catena polimerasica (PCR), analisi della sequenza dei nucleotidi, analisi e manipolazione dell’ espressione genica (DNA ricombinante e trasfezioni), analisi dell’intero genoma umano. 4. Tecniche di purificazione e analisi delle proteine: struttura, procedure di purificazione, caratterizzazione e di analisi delle funzioni, analisi delle proprietà ioniche degli amino acidi e delle proteine. Tecniche cromatografiche, tecniche elettroforetiche e dosaggio delle proteine (metodi spettrofotometrici). 5. Le tecniche immunochimiche. Nozioni su antigene e anticorpo, anticorpi monoclonali e loro preparazione. Immunoblotting e i saggi immunologici, Sistemi di dosaggio immunologico basati sulla immunoprecipitazione e sulla marcatura di antigeni od anticorpi con enzimi (ELISA) e (RIA). 6. Cenni di immunofluorescenza, immunocitochimica, microscopia, cito-fluorimetria e principali applicazioni. 7. Scienze omiche e biologia di sistema. Principi di base della spettrometria di massa: cenni di proteomica e metabolomica e applicazioni. Bioenergetica.
During the course the following topics will be illustrated, some deepened with practical exercises/experiments in the laboratory which include the preparation of a laboratory notebook and a final individual report: 1. Equipment and laboratory instrumentation, safety in the chemical - biological laboratory. Quantitative measurements in Biochemistry. The laboratory notebook and the setup of an experiment. 2. Preparation and handling of a biological sample: use and preparation of buffer solutions; cell lysis; principles of centrifugation: centrifuges, rotors, differential and density gradient centrifugation, extraction techniques. Cell cultures: primary and secondary cultures, cell lines. Methods of cell culture. 3. Molecular Biology and techniques (Nucleic Acid Structure, Genes and Genome, Nucleic Acid Function, Nucleic Acid Handling, Basic Tools and Analysis Techniques, Isolation and Separation of Nucleic Acids, Polymerase Chain Reaction (PCR), analysis of the nucleotide sequence, analysis and manipulation of gene expression (recombinant DNA and transfections), analysis of the whole human genome. 4. Protein purification techniques and analysis: structure, purification procedures, characterization and analysis of protein functions, analysis of the ionic properties of amino acids and proteins. Chromatographic techniques, electrophoretic techniques and qualitative and quantitative assays of protein (spectrophotometric methods). 5. Immunochemical techniques. Notions on antigen and antibody, monoclonal antibodies and their preparation. Immunoblotting and immunoassays. Immunoassay systems based on immunoprecipitation and labeling of antigens or antibodies with enzymes (ELISA) and (RIA). 6. Introduction to immunofluorescence, immunocytochemistry, microscopy, cytofluorimetric analysis and main applications. 7. System Biology. Basic principles of mass spectrometry: outline of proteomics and metabolomics and applications. Bioenergetics.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e capacità di comprensione. Acquisizione di conoscenze approfondite sulle principali tecniche applicate alla biochimica e alla biologia molecolare. Acquisizione della padronanza degli strumenti teorici per l’interpretazione dei processi biochimici. Acquisizione di un appropriato linguaggio scientifico. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: 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 Acquisizione di autonomia di giudizio nella valutazione di dati sperimentali individuando eventuali errori e proponendo soluzioni riguardanti problematiche nel laboratorio di biochimica. Abilità comunicative Perfezionamento del lessico disciplinare in ambito biochimico, nonché della capacità di descrivere, con chiarezza e senso critico, argomentazioni biochimiche anche ai non addetti ai lavori. Capacità di acquisizione di informazioni su testi universitari e articoli scientifici in inglese. Capacità di apprendimento Acquisizione della capacità di approfondire e aggiornare in maniera autonoma le proprie conoscenze nella materia, tramite lettura di testi e articoli scientifici. Capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato.
Knowledge and ability to understand. Acquisition of in-depth knowledge on the main techniques applied to biochemistry and molecular biology. Acquisition of the mastery of the theoretical tools for the interpretation of biochemical processes. Acquisition of appropriate scientific language. Ability to apply knowledge and understanding: ability to collect data correctly and to keep a laboratory notebook; ability to apply theoretical knowledge to the execution and understanding of laboratory experiments and to the interpretation of the results obtained. Autonomy of judgment Acquisition of independent judgment in the evaluation of experimental data identifying possible errors and proposing solutions concerning problems in the biochemical laboratory. Communication skills Improvement of the disciplinary vocabulary in the biochemical field, as well as the ability to describe, with clarity and critical sense, of phenomena and biochemical problems even to non-professionals. Ability to acquire information on university texts and research papers in English. Learning skills Acquisition of the ability to deepen and independently update the knowledge in the subject, through reading texts and scientific articles. Ability to use the teaching material for a critical and reasoned study.
Insegnamento mutuato da
BIOLOGIA (1981) - MF0146 BIOCHIMICA APPLICATA - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA ANALITICA DEI PROCESSI INDUSTRIALI
Codice
S0900
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
MARENGO Emilio
Docenti
Marengo Emilio
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso si compone di due moduli dedicati rispettivamente 1) alla pianificazione sperimentale ed ottimizzazione e 2) al controllo di processo. Nel primo modulo vengono presi in considerazione tutti i principali approcci alla scelta della miglior strategia sperimentale e di ottimizzazione per affrontare problemi legati all’ottimizzazione di processo/prodotto, ivi inclusi i problemi di miscele. Nel secondo modulo invece si prendono in considerazione gli strumenti più utilizzati per il moderno controllo di processo, incluse le nuove carte di controllo multivariate basate sull’uso delle componenti principali.
The course is constituted by two modules dedicated respectively to: 1) experimental design and optimization; 2) process control. The first module considers all the most relevant methods of scientific and industrial problem solving and optimization to face problems of process/product optimization, included mixture problems. The second module considers the most used methods for the modern process control, included the new multivariate control charts based on the use of Principal Components.
Testi di riferimento/Textbooks
Slide e dispense fornite dal docente
Slides and notes provided by the professor.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso ha l'obiettivo di preparare il futuro dottore in Chimica ad affrontare il mondo del lavoro con una buona dotazione di strategie di problem solving ed ottimizzazione e ad occuparsi in modo efficace delle problematiche connesse al moderno controllo di processo. Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette allo studente di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati.
The course aims at preparing the future doctor in Chemical Sciences to face his professional future with a good availability of strategies of problem solving and optimization and to be able to work effectively in the field of process control. Communication skills: the students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to the topics described in the course and to write report on the result obtained from the application of these techniques. He will develop the ability in making judgements and autonomously deepen the arguments treated in the course.
Prerequisiti/Required background knowledge
Nessuno
None
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali, dispense, presentazioni powerpoint, role playing e simulazioni.
Lectures, role playing, PowerPoint slides, practical PC exercitation.
Altre informazioni/Further information
Durante il corso gli studenti effettueranno delle esercitazioni al computer in cui verranno messi in pratica gli argomenti affrontati durante le lezioni.
During the course the students will participate to several PC exercitation and role playing simulation in order to learn how to manage the new methods presented during the lectures.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Esame scritto costituito da 3 domande per ciascuno dei due moduli. Delle 6 domande complessive una riguarda un esercizio completo consistente nell’analisi dei risultati di un piano fattoriale oppure di una carta di controllo.
Written exam constituted by 3 question for each module. Of the 6 questions one consists of a complete exercise regarding the analysis of a factorial design or the construction and comment of control charts from process data.
Programma esteso/Content
Il corso tratta due argomenti principali. Il primo modulo riguarda lo studio di come sia possibile rendere efficace l’attività sperimentale nella soluzione di problemi industriali quali: l’ottimizzazione di un processo industriale, di un prodotto, di un farmaco, di una formulazione, di un metodo analitico, ecc. Queste tecniche, adottate in tutto il mondo, consentono di ottenere i migliori risultati, col minor sforzo sperimentale possibile. In particolare vengono affrontati i seguenti argomenti: l’analisi del problema; la teoria statistica della pianificazione sperimentale; i piani sperimentali più utilizzati (fattoriali completi e frazionari, i piani centrali compositi, i pini a stella, i piani di Box-Behnken, i piani di Doehlert, i piani di miscele); i metodi di ottimizzazione più importanti (ricerca su griglia, simplex, simplex modificato, metodo delle curve di risposta, steepest ascent); i metodi per affrontare i problemi multicriterio (gestione dei vincoli, le funzioni desiderabilità ed utilità). Il secondo modulo riguarda invece l’analisi dei processi industriali mediante la tecnica delle carte di controllo (carte di Shewhart, carte CUSUM, T2 Hotelling), che permettono di stabilire se il processo è stabile e di identificarne eventuali difetti, proponendo di conseguenza gli interventi da adottare. In questo modulo vengono inoltre definite la capability di processo e quali siano i parametri adatti ad indicarne la qualità.
The course treats two main arguments. The former is related to how the experimental work can be made efficacious either in the scientific or industrial fields (for examples for the optimization of a process, a product, a drug, a formulation, an analytical method, etc.). These techniques are employed all over the world and permit to obtain the best results with the minimum experimental effort. In particular the following arguments are presented: analysis of the problem; statistical theory of experimental design; the most important experimental designs (full and fractional factorial design, central composite design, star design, Box-Behnken designs, Doehlert designs, mixture designs); the most useful optimization methods (grid search, simplex and augmented simplex, steepest ascent, contour plots, EVOP, genetic algorithm); the multicriteria decision making methods (constraints, desirability and utility functions). The second module deals on the analysis of industrial processes by means of control charts (Shewhart control charts, CUSUM charts, T2 Hotelling control charts), that permit to establish if the process is stable and to identify its defects in order to take the best interventions. In these module the most modern multivariate control charts based on the use of Principal Component Analysis are presented as well. Moreover process capability, the percentage of defective products, and other parameter which permit to compare the process with the customer tolerance are discussed.
Insegnamento mutuante in
SCIENZE CHIMICHE (1982) - S0900 CHIMICA ANALITICA DEI PROCESSI INDUSTRIALI - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA ANALITICA PER AMBIENTE, SICUREZZA ALIMENTARE E BENI CULTURALI
Codice
MF0759
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
ROBOTTI Elisa
Docenti
Aceto Maurizio, Gianotti Valentina, Robotti Elisa
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso ha l’obiettivo di introdurre lo studente alle matrici, agli analiti e alle tecniche di analisi e pretrattamento del campione in diversi contesti analitici: beni culturali, ambiente, alimenti. Si veda la sezione “Programma esteso” per informazioni più dettagliate.
The course aims to introduce the student to matrices, analytes and sample analysis and pre-treatment techniques in different analytical contexts: cultural heritage, environment, food. See the “Extended Program” section for more detailed information.
Testi di riferimento/Textbooks
Dispense fornite dal docente. "Modern analytical methods in art and archaeology", a cura di E. Ciliberto e G. Spoto, John Wiley & Sons, New York, 2000. Colin Baird “Chimica Ambientale”, Zanichelli Stanley E.Manahan, “Environmental Chemistry”, Lewis Publishers.
Lecture notes provided by teacher. "Modern analytical methods in art and archaeology", edited by E. Ciliberto and G. Spoto, John Wiley & Sons, New York, 2000. Colin Baird “Chimica Ambientale”, Zanichelli Stanley E.Manahan, “Environmental Chemistry”, Lewis Publishers.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso è diviso in tre parti: beni culturali, ambiente, alimenti. Conoscenze Beni culturali: il corso si propone di fornire conoscenze sulle principali classi di materiali antichi e moderni, il pretrattamento del campione e l’analisi strumentale. Ambiente: il corso fornirà le conoscenze sugli inquinanti in diverse matrici ambientali, il loro destino, tossicità e impatto e la loro determinazione mediante tecniche analitiche e pretrattamento del campione. Alimenti: il corso fornirà le conoscenze sui diversi tipi di matrici alimentari, gli analiti ad esse associati, le interazioni tra matrice e analiti, i metodi di pretrattamento del campione e l’analisi strumentale. Abilità Il corso tenderà a sviluppare negli studenti l’abilità di saper scegliere l’approccio analitico migliore a fronte di un problema analitico proposto nei diversi contesti legati alle analisi nel campo dei beni culturali, dell’ambiente e degli alimenti, vi compreso il trattamento dei dati. Capacità di giudizio Il corso tenderà a sviluppare negli studenti il senso critico e le capacità di giudizio nella scelta del miglior approccio analitico per affrontare un dato problema analitico nei diversi campi (beni culturali, ambiente, alimenti). Capacità di comunicazione Gli studenti matureranno un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti trattati nel corso. Capacità di apprendimento Capacità di utilizzare il materiale fornito e le fonti a disposizione per individuare la miglior strategia analitica in diversi contesti (beni culturali, ambiente, alimenti).
The course is divided into three parts: cultural heritage, environment, food. Knowledge Cultural heritage: the course aims to provide knowledge on the main classes of ancient and modern materials, sample pre-treatment and instrumental analysis. Environment: the course will provide knowledge on pollutants in different environmental matrices, their fate, toxicity and impact and their determination by means of analytical techniques and sample pre-treatment. Foods: the course will provide knowledge on the different types of food matrices, the analytes associated with them, the interactions between analytes and matrix, the methods of sample pretreatment and instrumental analysis. Ability The course will tend to develop in students the ability to know how to choose the best analytical approach in the face of an analytical problem proposed in the various contexts related to analysis in the field of cultural heritage, the environment and food, including data processing. Judgment skills The course will tend to develop students' critical sense and judgment skills in choosing the best analytical approach to address a given analytical problem in various fields (cultural heritage, environment, food). Communication skills Students will develop an appropriate chemical vocabulary in relation to the topics covered in the course. Learning ability Ability to use the material provided and the sources available to identify the best analytical strategy in different contexts (cultural heritage, environment, food).
Prerequisiti/Required background knowledge
Buone conoscenze delle tecniche di base in chimica analitica. Frequenza del corso di Chimica analitica superiore.
Good knowledge of basic analytical chemistry techniques. Attendance of the course of Advanced analytical chemistry.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni in aula.
Classroom lessons.
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato mediante discussione in aula con gli studenti e la discussione collegiale dei casi studio proposti a lezione.
The monitoring of ongoing learning will be carried out through discussion in the classroom with the students and the collegial discussion of the case studies proposed in class.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
La valutazione è basata su un esame orale costituito da una domanda per ogni tematica trattata nel corso (beni culturali, ambiente e alimenti). Le domande sono volte a valutare le conoscenze maturate dagli studenti e la loro capacità di individuare la miglior strategia analitica in un contesto proposto. La sufficienza è raggiunta dimostrando di padroneggiare i rudimenti delle tecniche e metodologie trattate nel corso. L’eccellenza è raggiunta dimostrando senso critico e capacità di individuare la migliore strategia analitica in diversi contesti.
Evaluation is based on an oral examination consisting in one question for each topic treated in the course (cultural heritage, environment, food). The questions are aimed at evaluating the knowledge gained by the students and their ability to identify the best analytical strategy in a proposed context. Sufficiency is achieved by demonstrating mastery of the rudiments of the techniques and methodologies covered in the course. Excellence is achieved by demonstrating critical sense and the ability to identify the best analytical strategy in different contexts.
Programma esteso/Content
Il corso è suddiviso in tre principali argomenti. Beni culturali: sono descritte le caratteristiche delle principali classi di materiali antichi e moderni (materiali lapidei, materiali vetrosi, materiali ceramici, materiali metallici, materiali pittorici, materiali organici); strategie e metodologie di campionamento; metodi di pretrattamento del campione. Ambiente: inquinanti in acque, suoli, sedimenti; loro origine, tossicità e impatto ambientale; meccanismi di diffusione, trasformazione, degradazione e accumulo; inquinanti a lunga persistenza nell’ambiente; identificazione e determinazione di inquinanti in acque, suolo, sedimenti; scelta della tecnica strumentale; confronti tra tecniche; trattamento dei dati; esempi di applicazioni. Alimenti: tipi di matrici alimentari e classi di analiti di interesse per ciascuna matrice; interazione tra analiti e matrice; tecniche analitiche per analisi routinarie e per caratterizzazione high-throughput; metodi di pretrattamento del campione; scelta del pretrattamento e della tecnica analitica più adatte ad un certo scopo; tracciabilità e autenticazione; trattamento dei dati; esempi ed applicazioni.
The course is divided into three main topics. Cultural heritage: the characteristics of the main classes of ancient and modern materials are described (stone materials, glass materials, ceramic materials, metallic materials, pictorial materials, organic materials); sampling strategies and methodologies; sample pretreatment methods. Environment: pollutants in waters, soils, sediments; their origin, toxicity and environmental impact; mechanisms of diffusion, transformation, degradation and accumulation; pollutants with a long persistence in the environment; identification and determination of pollutants in water, soil, sediments; choice of instrumental technique; comparisons between techniques; data processing; application examples. Foods: types of food matrices and classes of analytes of interest for each matrix; interaction between analytes and matrix, analytical techniques for routine analysis and for high-throughput characterization; sample pretreatment methods; choice of the pre-treatment and analytical technique most suitable for a certain purpose; traceability and authentication; data processing; examples and applications.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e Comprensione - conoscenza e padronanza dei concetti teorici legati ai tipi di matrici e analiti in diversi contesti (beni culturali, ambiente, alimenti) e ai relativi metodi di pretrattamento, analisi e analisi dei dati - conoscenza dei principali inquinanti in ambito ambientale, dei meccanismi associati al loro destino e trasporto nell’ambiente e alla loro tossicità - conoscenza dei principali analiti e/o inquinanti determinati in matrici alimentari e della loro interazione con la matrice Capacità di applicare Conoscenza e Comprensione - saper applicare le conoscenze teoriche maturate per risolvere una problematica analitica proposta in diversi contesti (beni culturali, ambiente, alimenti) Abilità comunicative - saper utilizzare un lessico appropriato in relazione agli argomenti trattati nel corso Capacità di giudizio - saper scegliere la miglior strategia analitica per un problema analitico proposto in diversi contesti (beni culturali, ambiente, alimenti) Capacità di apprendimento - saper utilizzare le conoscenze acquisite per risolvere problematiche nuove sfruttando il materiale proposto e le fonti
Knowledge and Understanding - knowledge and mastery of the theoretical concepts related to the types of matrices and analytes in different contexts (cultural heritage, environment, food) and related methods of pre-treatment, analysis and data analysis - knowledge of the main environmental pollutants, of the mechanisms associated with their fate and transport in the environment and with their toxicity - knowledge of the main analytes and/or pollutants determined in food matrices and their interaction with the matrix Ability to apply Knowledge and Understanding - knowing how to apply the theoretical knowledge gained to solve an analytical problem proposed in different contexts (cultural heritage, environment, food) Communication skills - knowing how to use an appropriate vocabulary in relation to the topics covered in the course Judgment skills - knowing how to choose the best analytical strategy for an analytical problem proposed in different contexts (cultural heritage, environment, food) Learning ability - knowing how to use the knowledge acquired to solve new problems by exploiting the proposed material and sources
Insegnamento mutuante in
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0439 CHIMICA ANALITICA PER L'AMBIENTE E I MATERIALI - ALESSANDRIA
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Insegnamento
ELETTROCHIMICA INORGANICA
Codice
S1188
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
RAVERA Mauro
Docenti
Ravera Mauro
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso si propone di illustrare i principali aspetti teorici e applicativi (in particolare in problematiche di interesse inorganico, industriale, ambientale e biologico) dell’elettrochimica moderna sfruttando i collegamenti suggeriti dal carattere interdisciplinare della materia.
The main theoretical and applied aspects of modern electrochemistry will be illustrated (particularly focused on inorganic, industrial, environmental, and biological applications) exploiting the connections suggested by the interdisciplinary nature of the subject.
Testi di riferimento/Textbooks
Verranno messe a disposizione le diapositive proiettate durante il corso. Si consiglia, per approfondimenti, il seguente testo: Allen J. Bard, Larry R. Faulkner, “Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications”, Wiley, 2000.
Lesson presentations Allen J. Bard, Larry R. Faulkner, “Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications”, Wiley, 2000.
Obiettivi formativi/Mission
Fornire agli studenti la conoscenza dei principi teorici ed aspetti pratici della elettrochimica moderna e sviluppare la loro abilità di applicarli a semplici casi reali; fornire un lessico chimico appropriato agli argomenti del corso. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette allo studente di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati.
The aim of the course is to provide to the students the knowledge of the principles and the practical notion of modern electrochemistry and to develop their ability to apply them to simple real cases; provide a suitable chemical vocabulary suitable for the topics of the course. He will develop the ability in making judgments and autonomously deepen the arguments treated in the course.
Prerequisiti/Required background knowledge
Chimica generale e inorganica, Matematica I e II, Chimica Fisica I e II
General and inorganic chemistry, Maths I & II, Physical Chemistry I & II
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali di teoria con discussione di esempi. Lo studente, inoltre, approfondirà uno degli argomenti della parte applicativa, a sua scelta per valutare la sua capacità di apprendere autonomamente, di comunicare e la capacità di giudizio.
Theoretical lessons in the classroom with discussion of examples. Moreover, the student will study autonomously in depth one of the subjects of the applicative part of the course to evaluate learning and communication skills and ability of making judgments.
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato attraverso discussione collegiale.
The in itinere learning control is based on collective discussions.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Esame orale in cui allo studente verranno poste due domande (una riguardante la teoria generale delle tecniche elettrochimiche ed una riguardante una delle tecniche sviluppate durante il corso) sulla parte teorica del corso. Lo studente dovrà inoltre presentare uno degli argomenti della parte applicativa approfondito autonomamente, a sua scelta. A partire da tale esposizione il docente porrà delle domande specifiche per approfondire alcuni degli aspetti dell’argomento scelto dallo studente. Questo tipo di esame consente di valutare le conoscenze teoriche e la capacità di applicarle a semplici problemi. Inoltre consente di valutare le abilità comunicative, il senso critico e la capacità di apprendere in autonomia. Lo studente che avrà mostrato tutte le abilità e capacità elencate raggiungerà il punteggio massimo. Per superare la prova lo studente dovrà almeno dimostrare di conoscere ed aver compreso le nozioni di base.
Oral exam with two questions (one about the general theory of electrochemistry and other about one of the electrochemical techniques developed during the lessons) on the theoretical part of the course will be proposed. The student must also present one of the topics of the application part autonomously in-depth studied, of his choice. From this discussion, the teacher will pose specific questions to deepen some of the aspects of the topic chosen by the student. Such an exam verifies the theoretical knowledge and the ability to apply them, and, moreover, the learning and communication skills and the ability of making judgments. The student with all the listed abilities/capacities will be given the highest grade. To pass the exam the student will have to prove at least the knowledge and understanding of the basic concepts.
Programma esteso/Content
Il corso si propone di illustrare i principali aspetti teorici e applicativi dell’elettrochimica moderna sfruttando i collegamenti suggeriti dal carattere interdisciplinare della materia. In particolare si propone di (a) studiare le proprietà delle soluzioni elettrolitiche e dell'interfase elettrodica in condizioni di equilibrio (comportamento dell'interfase e sua struttura; equilibri elettrochimici) e in condizioni di non equilibrio (fenomeni di polarizzazione e sovratensioni di trasporto di materia, di trasferimento di carica e di reazione chimica); (b) illustrare le più importanti tecniche elettrochimiche per lo studio dei processi elettrodici e la loro utilizzo in problematiche di interesse inorganico, industriale, ambientale e biologico. Parte teorica: Sistemi elettrochimici: definizioni e convenzioni. La regione interfasale: trasferimento elettronico all’interfase elettrodo-soluzione e sua cinetica; fenomeni di adsorbimento. Step successivi elettrochimici e chimici e loro combinazioni nei processi ossidativi e riduttivi. Trasferimento di massa e cinetica delle reazioni elettrochimiche sotto controllo di trasporto di materia. Tecniche elettrochimiche a corrente e a potenziale controllati: tecniche a rinnovo dello strato di diffusione (polarografia). Tecniche senza rinnovo periodico dello strato di diffusione (voltammetria). Altre tecniche: tecniche pulsate, tecniche idrodinamiche, stripping, elettrolisi esaustiva. La strumentazione elettrochimica. Esempi di applicazione delle tecniche studiate. Applicazioni: in questa parte sarà affrontato lo studio delle applicazioni dell'elettrochimica in campo inorganico, industriale, ambientale, e biologico. In particolare: Elettrochimica industriale. Celle elettrolitiche, Fattori influenzanti il processo elettrochimico, Electrorefining e electrowinning, Galvanistegia, Anodizzazione, Produzione cloro-soda, Processi alternativi per la produzione elettrochimica di soda ed ossidanti (ipoclorito, clorati, H2O2, O3, ecc.). Idrogeno e celle a combustibile. Processi elettrochimici organici: processo EHD-Monsanto Corrosione: corrosion cell e descrizione dei vari tipi di corrosione, Termodinamica e corrosione, Misura della corrosione, Metodi di protezione dalla corrosione. Electroremediation: Principi e celle, Electroremediation di metalli (Electrodialysis e electrowinning), Electroremediation di sostanze organiche, Electroremediation di suoli. Applicazioni bio/mediche delle tecniche elettrochimiche: Rivelatori elettrochimici in cromatografia, Elettrodi ionoselettivi (ISE), Elettrodi a membrana liquida, Elettrodi a gas, Sonda lambda, Misura del pH gastroesofageo, Determinazioni dei gas disciolti e degli elettroliti (dialisi), Biosensori, Determinazione del glucosio nel sangue (glicemia).
The course aims to illustrate the main theoretical and applied aspects of modern electrochemistry exploiting the connections suggested by the interdisciplinary nature of the subject. In particular, in the course we will (a) study the properties of electrolytic solutions and the interphase between electrode and solution in equilibrium and in non-equilibrium conditions (polarization, charge transfer and chemical reaction), (b) illustrate the most important techniques for the study of electrochemical electrode processes and their use in problems of inorganic, industrial, environmental and biological interest. Theory: electrochemical systems, definitions and conventions. The interphase region: electron transfer at the interphase electrode-solution and its kinetic adsorption phenomena. Subsequent chemical and electrochemical steps and their combination in redox processes. Mass transfer kinetics of electrochemical reactions under mass transfer control. Electrochemical techniques: techniques with (polarography) and without (voltammetry) renewal of the diffusion layer. Other techniques: pulsed techniques, hydrodynamic techniques, stripping, exhaustive electrolysis. Applications of the studied electrochemical techniques. Applications: In this part the study of the application of electrochemistry in the field of inorganic, industrial, environmental, or biological chemistry will be discussed: In particular: industrial electrochemistry, corrosion, environmental electrochemistry, and bioelectrochemistry. In particular: Industrial electrochemistry. Electrolytic cells, Factors influencing the electrochemical process, Electrorefining and electrowinning, Electroplating, Anodization, Chlor-Alkali process, Alternative processes for the electrochemical production of soda and oxidants (hypochlorite, chlorates, H2O2, O3, etc.). Hydrogen and fuel cells. Organic electrochemical processes: EHD-Monsanto process Corrosion: corrosion cell and description of various types of corrosion, Thermodynamics and corrosion, Corrosion measurement, Corrosion protection methods. Electroremediation: Principles and cells, Electroremediation of metals (Electrodialysis and electrowinning), Electroremediation of organic substances, Electroremediation of soils. Bio / medical applications of electrochemical techniques: Electrochemical detectors for chromatography, Ion-selective electrodes (ISE), Liquid membrane electrodes, Gas electrodes, Lambda probe, Measurement of gastroesophageal pH, Determinations of dissolved gases and electrolytes (dialysis), Biosensors, Determination of glucose in the blood (glycaemia).
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione: Conoscenza delle basi teoriche e delle principali tecniche usate in elettrochimica; conoscenza delle principali applicazioni dell'elettrochimica in campo inorganico, industriale, ambientale, e biologico. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Abilità di applicare le conoscenze teoriche alla risoluzione di esercizi di elettrochimica ed all’interpretazione di dati sperimentali. Autonomia di giudizio: Capacità di valutare con senso critico le nozioni apprese. Abilità comunicative: Capacità di esporre chiaramente con appropriato linguaggio un argomento approfondito autonomamente, sapendosi esprimere con adeguato linguaggio scientifico in maniera precisa, concisa e chiara Capacità di apprendimento: Capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato e di approfondire autonomamente un’applicazione dell’elettrochimica.
Knowledge and understanding: knowledge of the theory and the main techniques used in electrochemistry; knowledge of the main applications of electrochemistry in inorganic, industrial and environmental chemistry and in biology. Applying knowledge and understanding: ability to apply the theory in the solution of electrochemical exercises and to the interpretation of experimental data. Making judgements: skill to critically evaluate the concepts learnt. Communication skills: Ability to clearly describe a subject autonomously in-depth studied with suitable language; achievement of a suitable scientific language to speak in a precise, concise and clear manner. Learning skills: ability to use the teaching material for a critical and reasoned study and ability to in-depth study an electrochemical application autonomously.
Insegnamento mutuante in
SCIENZE CHIMICHE (1982) - S1188 ELETTROCHIMICA INORGANICA - ALESSANDRIA
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Insegnamento
LABORATORIO DI CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE
Codice
MF0700
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
LAUS Michele
Docenti
Laus Michele, Chiarcos Riccardo
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/04 - CHIMICA INDUSTRIALE
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0689 CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
LABORATORIO DI CHIMICA INORGANICA SUPERIORE
Codice
MF0701
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
RAVERA Mauro
Docenti
Ravera Mauro, Saccone Marco
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso si propone di fornire agli studenti un approfondimento sui composti di coordinazione, anche integrando le conoscenze acquisite nel corso di Chimica Inorganica Superiore. Particolare attenzione verrà rivolta allo studio e alle applicazioni della spettroscopia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR).
The course aims at providing students with a better understanding of the coordination compounds, also integrating the knowledge acquired in the course of Advanced Inorganic Chemistry. In particular, the study of electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR) and its applications will be developed.
Testi di riferimento/Textbooks
Verranno messi a disposizione il materiale del corso e le dispense del laboratorio. Inoltre, per la parte di spettroscopia EPR, possono essere utilmente consultati i seguenti testi: - J. A. Weil, J. R. Bolton, Electron Paramagnetic Resonance: Elementary Theory and Practical Applications, Ed. John Wiley & Sons, 1994. - M. Brustolon, E. Giamello, Electron Paramagnetic Resonance - A Practitioner’s Toolkit, Ed. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2009. Sarà inoltre fornito materiale per approfondimenti (articoli scientifici).
The slides of the course and the laboratory handbook will be available. Moreover, for the EPR spectroscopy part, the following texts can be consulted: - J. A. Weil, J. R. Bolton, Electron Paramagnetic Resonance: Elementary Theory and Practical Applications, Ed. John Wiley & Sons, 1994. - M. Brustolon, E. Giamello, Electron Paramagnetic Resonance - A Practitioner’s Toolkit, Ed. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2009. Specific material (scientific articles) for in-depth studies will be also provided.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si prefigge di discutere criticamente alcune tematiche di particolare rilievo nel settore della chimica inorganica, con l’applicazione di metodologie già note agli studenti ed alcune ancora sconosciute a loro. Lo studente dovrà acquisire concetti teorici di spettroscopia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR), imparando ad applicarli ai composti di coordinazione, e concetti teorici sull’utilizzo di alcuni complessi metallici. Lo studente dovrà inoltre acquisire nozioni pratiche sulle metodologie utilizzate nel laboratorio inerenti preparazione, purificazione e caratterizzazione di composti di coordinazione utilizzando pratiche di laboratorio e strumentazione avanzata. Lo studente dovrà saper applicare le metodologie apprese ed arrivare ad eseguire autonomamente gli esperimenti; dovrà saper raccogliere, interpretare e discutere criticamente i dati ottenuti dalla caratterizzazione dei complessi interpretandoli alla luce delle conoscenze acquisite. 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 una relazione sui risultati ottenuti nelle esperienze pratiche. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette allo studente di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati attraverso l’approfondimento autonomo degli argomenti del laboratorio durante la scrittura delle relazioni.
The course aims at critically discussing some subjects of interest in the field of Inorganic Chemistry, with the application of consolidated methodologies and some advanced investigation techniques. The student will learn the theoretical bases of electron paramagnetic resonance (EPR), acquiring the ability to apply them to the coordination compounds, and theoretical bases on the use of metal complexes. The student will also acquire practical concepts on the methods employed in the laboratory about preparation, purification and characterization of the coordination compounds using advanced laboratory practice and instrumentation. The student will be able to apply the learnt methods and carry on the experiments autonomously; he will be able to collect, understand and critically discuss the data obtained from the characterization of the complexes explaining them on the basis of the acquired knowledge. Moreover, the student will develop its communication skills using a suitable chemical vocabulary in relation to the topics of the course and will write and then discuss a report on the result obtained from the application of these techniques. He will develop the ability in making judgements, drawing conclusions, and autonomously deepening a subject related to those of the course during the writing of the final report.
Prerequisiti/Required background knowledge
Chimica inorganica; conoscenza di base delle principali tecniche spettroscopiche
Inorganic chemistry; basic knowledge of the most common spectroscopic techniques.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni introduttive (concetti teorici e pratici) alle esperienze pratiche ed esercitazioni in laboratorio di sintesi e strumentale finalizzate all’applicazione dei concetti esposti a lezione. 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. Inoltre, potrà approfondire autonomamente le tematiche del corso durante la stesura della relazione.
Introductory lectures (theoretical and practical concepts) and practical experiences in laboratory to apply the theoretical concepts of the course. The student will have to fill in a laboratory notebook and will work in group both during the laboratory experiences and when writing a report about them. Moreover, autonomously he can study in-depth a subject (related to the program) during the writing of the report.
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato attraverso la discussione dei risultati sperimentali al termine delle esperienze di laboratorio.
The ongoing learning will be checked with the discussion of the experimental results at the end of the laboratory experiments.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
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 potrà anche includere degli approfondimenti personali sugli 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 (v. Syllabus del corso integrato). 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.
The presence in the laboratory is compulsory and the student must fill in a laboratory notebook to develop the ability to correctly describe a carried-out experiment and collect data. At the end of the laboratory the student will produce a written report on the experiences carried out, containing a critical analysis of the results obtained in the experiments to develop its skill to draw conclusions from the carried-out experiments and its communication skills. The report will also include a personal in-depth study about the topics of the laboratory part of the course. The submission of the report will be precondition for access to the written exam of the course and the report itself will be evaluated by the examination board, together with the exam, up to a maximum of 6 points (see Syllabus of the joined course). Such a procedure of evaluation will allow to evaluate the acquired theoretical knowledges, the ability to apply them to real situations, the skill to collect and critically analyze the obtained results, the communication skills in the description of the carried-out work, the learning skills. The student with all the listed abilities/capacities (see expected learning outcomes) will be given the highest grade.
Programma esteso/Content
Il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze di base della spettroscopia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR). Il corso si compone di un’introduzione sulla tecnica (basi teoriche e strumentazione) e sulle sue applicazioni ai complessi metallici. A questa prima parte seguiranno le esperienze di laboratorio che potranno essere, a rotazione: sintesi e caratterizzazione EPR di un complesso di vanadio; le applicazioni terapeutiche dell’ossido nitrico; estrazione e determinazione delle proprietà catalitiche del metalloenzima catalasi; sintesi e assorbimento di ossigeno da parte di un complesso di cobalto. Questi esperimenti potranno essere sostituiti da altri dipendentemente dal numero di studenti partecipanti o nell’ottica di miglioramento del corso.
The course aims at providing students with the basic knowledge of the electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR). The course consists of an introduction to this technique (theory and instrumentation) and its applications to metal complexes. The laboratory experiments will follow this first part. In particular: synthesis and EPR characterization of a vanadium complex; the therapeutic application of nitric oxide; extraction determination of the catalytic properties of the metalloenzyme catalase; synthesis and oxygen absorption by a cobalt complex. These experiments could be replaced by others depending on the number of students or if the improvement of the course is necessary.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione: Conoscenza dei fondamenti della spettroscopia EPR, nozioni pratiche su preparazione, purificazione e caratterizzazione di composti di coordinazione utilizzando pratiche di laboratorio e strumentazione avanzata. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: 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 analizzare con senso critico i risultati ottenuti nelle esperienze pratiche, individuando possibili errori e proponendo soluzioni. Abilità comunicative: Abilità di relazionare sul lavoro svolto, sia per iscritto che oralmente; acquisizione di un 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.
Knowledge and understanding: knowledge of the EPR spectroscopy, practical concepts about preparation, purification and characterization of the coordination compounds using advanced laboratory practice and instrumentation. Applying knowledge and understanding: ability to collect data in a suitable way and to fill in a laboratory notebook; ability to apply the theory in the execution and understanding of the laboratory experiments and to the explanation of the results. Making judgements: skill to critically analyze the results of the practical experiences, understanding possible errors and suggesting solutions. Communication skills: ability to report on the work done both in written and oral form; achievement of a suitable scientific language. Learning skills: ability to use the teaching material for a critical and reasoned study, also for a subsequent autonomous acquisition of superior knowledge and for a continuous updating. In particular, the autonomous learning will be stimulated by requesting an in-depth study of one of the topics of the laboratory part of the course.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0693 CHIMICA INORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA INORGANICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
PROCESSI E SOSTENIBILITA' NELLA CHIMICA INDUSTRIALE
Codice
MF0703
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
LAUS Michele
Docenti
Sparnacci Katia, Laus Michele
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/04 - CHIMICA INDUSTRIALE
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Scopo principale del corso è quello di mostrare come negli ultimi anni l'industria chimica si sia evoluta alla ricerca di processi più green ed ecosostenibili, al fine di ridurre il suo impatto ambientale. si esamineranno numerosi casi studio di processi industriali ad elevetà sostenibilità, si studieranno i nuovi processi innovativi (catalitici e fotocatalitici) per la riduzione degli inquinanti sia in acqua che in aria e verranno analizzate le nuove metodiche e i nuovi materiali utilizzati nell'ambito della chimica industriale sostenibile.
The main aim of the course is to show how in recent years the chemical industry has evolved in the search for greener and more environmentally sustainable processes in order to reduce its environmental impact. Numerous case studies of highly sustainable industrial processes will be examined, new innovative processes (catalytic and photocatalytic) for reducing pollutants in both water and air will be studied, and new methods and materials used in sustainable industrial chemistry will be analysed.
Testi di riferimento/Textbooks
- Fondamenti di Chimica Industriale, F. Cavani, G. Centi, M. Di Serio, I. Rossetti, A. Salvini, G. Strukul Zanichelli 2022 - Sustainable Industrial Chemistry: Principles, Tools and Industrial Examples, F.Cavani, G.Centi ,S.Perathoner and F.Trifiró Eds:Wiley-VCH, 2009. Materiale fornito dal docente
- Fondamenti di Chimica Industriale, F. Cavani, G. Centi, M. Di Serio, I. Rossetti, A. Salvini, G. Strukul Zanichelli 2022 - Sustainable Industrial Chemistry: Principles, Tools and Industrial Examples, F.Cavani, G.Centi ,S.Perathoner and F.Trifiró Eds:Wiley-VCH, 2009. Materiale fornito dal docente
Obiettivi formativi/Mission
Fornire le conoscenze relative ai prinicipali processi e impanti industriali ad elevatà sostenibilità e la capacità di ragionamento sull'intero processo industriale. Abilità: saper collegare gli studi teorici sulla catalisi e sulla chimica industriale e ambientale a applicazioni reali Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti trattati nel corso. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente riguardo gli argomenti del corso ed il senso critico (autonomia di giudizio) che permette allo studente di sostenere discussioni su questioni attinenti agli argomenti trattati.
To provide knowledge of the main sustainable industrial processes and plants and the ability to reason about the entire industrial process. Skills: to be able to link theoretical studies on catalysis and industrial and environmental chemistry to real applications Communication skills: to acquire and be able to use appropriate chemical vocabulary in relation to the topics covered in the course. The course also aims to develop the ability to learn independently about the topics of the course and the critical sense (autonomy of judgement) that allows the student to sustain discussions on issues relevant to the topics covered.
Prerequisiti/Required background knowledge
Chimica Organica I Chimica Fisica I
Organic Chemistry I Physical Chemistry I
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali, esercitazioni e discussioni collegiali in aula.
Lectures in classroom, exercises and classroom discussion.
Altre informazioni/Further information
Durante il corso, al termine di ogni argomento fondamentale, gli studenti saranno collegialmente coinvolti nella soluzione di esercizi e problemi. Alla fine del corso saranno inoltre dedicate due ore alla soluzione di problemi concernenti tutti gli argomenti del corso.
During the course, at the end of each key topic, the students will be involved in solving exercises and problems. At the end of the course two hours will be used for the solution of all problems concerning the topics of the course.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Esame scritto costituito da un esercizio numerico (per valutare le abilità) e tre domande teoriche aperte (per valutare le conoscenze e l’autonomia di giudizio mediante la richiesta di esprimere un giudizio o operare una scelta). Ad ogni domanda o esercizio verrà associato un punteggio specifico in modo che la somma sia pari al massimo a 33 (30 e lode). Solo in caso di esame scritto sufficiente lo studente può sostenere un esame orale (opzionale) costituito da una discussione degli errori dello scritto seguito da due domande di teoria aperte, volte a valutare il senso critico, le capacità di comunicazione e la capacità di apprendere. La sufficienza viene raggiunta dimostrando conoscenze e abilità di base e un linguaggio adeguato; l’eccellenza viene ottenuta dimostrando spiccato senso critico, solide conoscenze e abilità.
Written exam comprising one numerical exercise (to assess student learning) and three free-response questions (to evaluate the knowledge and independence of judgment through the request to express a judgment or make a choice). Optional oral exam, comprising comprising two free-response questions to evaluate the critical sense, communication skills and the ability to learn. Sufficiency is achieved by demonstrating basic knowledge and skills and appropriate language; excellence is achieved by demonstrating a strong critical sense, solid knowledge and skills.
Programma esteso/Content
Introduzione e definizioni di chimica verde, chimica sostenibile e chimica industriale sostenibile Processi e impianti chimici ad elevatà sostenibilità Biotecnologie e biocatalisi Produzione di chemicals e di fuels da biomasse Anidride Carbonica come risorsa Principali esempi di processi industriali sostenibili
Introduction and definitions of green chemistry, sustainable chemistry and sustainable industrial chemistry Highly sustainable chemical processes and plants Biotechnology and biocatalysis Production of chemicals and fuels from biomass Carbon dioxide as a resource Main examples of sustainable industrial processes
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenze e comprensione: - conoscere i principali processi industriali chimici a basso impatto ambientale Capacità di applicare conoscenze e comprensione: - saper ragionare sull'intero processo industriale e ollegare gli studi teorici sulla catalisi e sulla chimica industriale e ambientale a applicazioni reali Abilità comunicative: - saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti trattati nel corso. Capacità di apprendere: - saper apprendere autonomamente utilizzando in autonomia il materiale fornito per identificare strategie sintetiche Autonomia di giudizio: - applicare senso critico al fine di operare scelte comparate e esprimere giudizi sapendo sostenere discussioni su questioni attinenti agli argomenti trattati.
Knowledge and understanding: - Knowledge of the main chemical industrial processes with low environmental impact Ability to apply knowledge and understanding - To be able to reason about the entire industrial process and to link theoretical studies on catalysis and industrial and environmental chemistry to real applications Communication skills: - To be able to use appropriate chemical vocabulary in relation to the topics covered in the course. Ability to learn - To be able to learn autonomously using the material provided to identify synthetic strategies Autonomy of judgement: - apply critical sense in order to make comparative choices and express judgements knowing how to sustain discussions on issues relevant to the topics covered.
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Insegnamento
SICUREZZA NEI LABORATORI
Codice
MF0171
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
CFU
1.0
Ore di lezione
8.0
Ore di studio individuale
17.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
NN -
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
F
Anno
1
Periodo
Annuale
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
G
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Insegnamento
BIOLOGIA MOLECOLARE I
Codice
S1576
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
AVALLE LIDIA
Docenti
Avalle Lidia
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
BIO/11 - BIOLOGIA MOLECOLARE
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso si propone di fornire i fondamenti della replicazione e trascrizione del DNA, dei meccanismi della traduzione e delle tecniche di biologia molecolare.
The course provides the basics of DNA replication and transcription , of traslation mechanisms and of molecular biology methods.
Testi di riferimento/Textbooks
- Watson et al., Biologia molecolare del gene” 7° edizione. Zanichelli - Amaldi et al., Biologia Molecolare 3° edizione. Casa Editrice Ambrosiana - Lewin, B. "Il Gene X". Zanichelli - Albertz et al., Biologia Molecolare della Cellula. Zanichelli - Materiale distribuito durante le lezioni
- Watson et al., Biologia molecolare del gene” 7° edition. Zanichelli - Amaldi et al., Biologia Molecolare 3° edition. Casa Editrice Ambrosiana - Lewin, B. "Il Gene X". Zanichelli - Alberts et al., Biologia Molecolare della Cellula. Zanichelli - Lesson presentations
Obiettivi formativi/Mission
Lo studente acquisisce: 1) Conoscenza e padronanza a) dei meccanismi molecolari alla base della duplicazione del DNA, della trascrizione e della traduzione in cellule eucariotiche e procariotiche e b) delle tecniche di base di biologia molecolare. 2) Abilità nell’utilizzare le conoscenze acquisite a corsi di fisiologia, di patologia generale e di altri corsi più specialistici, anche pratici, che prevedono una conoscenza a livello molecolare dei processi biologici che coinvolgono DNA, RNA e proteine. Grazie all’attività pratica, di gestire autonomamente le principali tecniche di base impiegate per l'estrazione del DNA, la sua amplificazione a mezzo PCR e la successiva analisi elettroforetica. 3) Abilità comunicative nella conoscenza ed utilizzo di un lessico appropriato in relazione agli argomenti trattati durante il corso.
The student acquires: 1) Knowledge and understanding a) the molecular mechanisms of DNA duplication, of transcription and translation into eukaryotic and prokaryotic cells and 2) the basic molecular biology techniques. 2) Ability to use these principles in courses of physiology, pathology and other more specialized courses, also practice, that involve molecular knowledge of biological processes involving DNA, RNA and proteins. With the practical activity, he will be able to use the main techniques employed for DNA extraction, PCR amplification and subsequent electrophoretic analysis. 3) Communication skills about the use of an appropriate vocabulary in relation to the topics covered during the course.
Prerequisiti/Required background knowledge
Il docente sconsiglia di affrontare lo studio della materia senza le opportune basi colturali fornite dalla chimica generale, dai fondamenti di istologia embriologia e anatomia funzionale, dalla genetica I e dai principi di biochimica A e B. Lo studente dovrebbe inoltre avere un’adeguata proprietà di linguaggio e padronanza scientifica.
The teacher does not advise to address the study of matter without the appropriate culture provided by the chemistry, citology and histology, genetic and biochemistry. The student should also have a property of language and scientific mastery.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezione frontale in aula, esercitazioni in aula ed esperienza pratica in laboratorio.
Lessons in class, practice in class and laboratory sessions.
Altre informazioni/Further information
Le diapositive proiettate dal docente durante la lezione sono disponibili nella sezione DIR (Biologia Molecolare I). Il docente darà informazioni dettagliate riguardanti l’organizzazione temporale (giorni e orario) della parte di laboratorio. Per accedere al laboratorio è necessario frequentare 70% della parte teorica del corso (lezioni in aula). Al termine di ogni esperienza di laboratorio i risultati ottenuti verranno discussi ed analizzati. Il docente risponde solo alla e-mail firmate e provenienti dal dominio nome.cognome@uniupo.it.
The slides projected by the teacher during the lesson are available in the DIR section (Molecular Biology I). The informations about the time organization (days and times) of the laboratory practice activity will be given during the couse. At the end of each laboratory practice activity, the results obtained will be discussed and analyzed. It is necessary, to access the laboratory session, to attend 70% of the theoretical part of the course (lesson in class). The teacher responds to the e-mails signed and coming from the domain name.surname@uniupo.it.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Obiettivo della prova di esame consiste nel verificare il livello di conoscenza ed approfondimento di tutti gli argomenti riportati nel programma del corso e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. L’esame prevede una prova scritta che consiste in domande a risposta multipla e aperte. Durante la prova non è permesso consultare alcun tipo di materiale.
The purpose of the exam is to verify the level of knowledge into all the subjects present in the course program and the reasoning capacity developed by the student. The exam consists in a written test with both multiple-choice and open questions. During the test is not possibile to consult any type of material.
Programma esteso/Content
La Replicazione del DNA. Gli acidi nucleici. Le DNA polimerasi. La topologia del DNA. Struttura e meccanismo d'azione. Il replisoma e i suoi componenti. Il meccanismo di correzione delle bozze. La topoisomerasi I e suo meccanismo d'azione. Il danno del DNA. Restauro del DNA. Meccanismi di reversione, escissione, “mismatch-repair” e per ricombinazione. La trasposizione del DNA. La cromatina, il nucleosoma e gli istoni. La trascrizione del DNA. Le RNA polimerasi procariore ed eucariote. L'unita' trascrizionale procariote ed eucariote. Regolazione dell’inizio della trascrizione negli eucarioti. Fattori di trascrizione generali e complesso d’inizio. Modificazioni post-trascrizionali. Introni e “splicing”. Splicing differenziale. RNA catalitico. RNA “editing”. Controllo genico negli eucarioti. Attivatori e repressori della trascrizione e meccanismi molecolari del controllo trascrizionale. RNA interference. I meccanismi della traduzione. Il DNA ribosomiale. Struttura del ribosoma. Il codice genetico. tRNA e sua struttura. AAtRNA sintetasi e suo meccanismo d'azione. Il riconoscimento codone-anticodone "Vacillamento". Formazione del complesso di inizio della traduzione. IF e loro regolazione. Allungamento della catena ed EF. Terminazione della sintesi proteica. Principali modificazioni post-traduzionali delle proteine. La rivoluzione CRISPR. Le scienze omiche: genomica, transcrittomica e proteomica. Laboratorio di Biologia Molecolare (principi teorici). Clonaggio di DNA ricombinante ed enzimi di restrizione. Vettori di clonaggio e di espressione. Costruzione e screening di genoteche. Tecniche di analisi degli acidi nucleici. Sequenziamento del DNA e tecniche di PCR (end-point e quantitativa). Esercitazioni in laboratorio. Preparazione di DNA plasmidico, taglio del DNA con enzimi di restrizione e analisi su gel di agarosio. PCR end-point e corsa elettroforetica.
DNA replication. Nucleic acids. DNA topology. Topoisomerases and their mechanism of action. Prokaryotic and eukaryotic DNA polymesares: structure and their mechanism of action. The replisome. Effect of DNA damage. DNA repair systems: direct repair, excision repair, mismatch-repair and recombination repair. Transposition. Chromatin, nucleosomes and histones. DNA transcription. Prokaryotic and eukaryotic RNA polymesares. Prokaryotic and eukaryotic gene organization. Initiation of transcription. General factors and basal transcription apparatus. RNA processing. Introns and splicing. Alternative splicing. Catalytic RNA. RNA editing. Global eukariotic regulation of gene expression. Regulatory transcription factors and molecular mechanisms of transcription regulation. RNA interference. Traslation mechanisms. Ribosomal DNA. Ribosome structure. The genetic code. tRNA structure. Codon-anticodon recognition, wobbling. AAtRNA synthetase and their mechanism of action. IF and their regulation. Elongation and EF. Termination of protein synthesis. Protein modifications. CRISPR revolution. The omics sciences: genomics, transcriptomics and proteomics. Laboratory of biology molecular (theory). Cloning ed restriction enzymes. Cloning and expression vectors. Library construction and screening. Analysis of nucleic acid fragments. DNA sequencing and PCR (end-point and quantitative). Practice: Plasmid preparation, DNA cut and analysis on agarose gels. PCR end-point and electrophoresis.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Lo studente: 1) Conoscenza e comprensione: conoscerà i meccanismi molecolari alla base della duplicazione del DNA, della trascrizione e della traduzione in cellule eucariotiche e procariotiche e b) delle tecniche di base di biologia molecolare. 2) Abilità: sarà in grado di utilizzare le conoscenze in tutte le discipline che richiedono conoscenze riguardanti i meccanismi molecolari della duplicazione e trascrizione del DNA e della traduzione in cellule eucariotiche e procariotiche. Inoltre le basi teoriche delle tecniche di biologia molecolare lo faciliteranno nelle attività di laboratorio che prevedono l’utilizzo di tali tecniche. Inoltre l'attività pratica renderà lo studente capace di gestire autonomamente le principali tecniche di base impiegate per l'estrazione del DNA, la sua amplificazione a mezzo PCR e la successiva analisi elettroforetica. 3) Autonomia di giudizio: acquisterà la capacità di analizzare con senso critico gli elementi legati ai meccanismi molecolari che stanno alla base della duplicazione del DNA, della trascrizione e della traduzione in cellule eucariotiche e procariotiche e b) delle tecniche di base di biologia molecolare. 4) Abilità comunicative: avrà padronanza di un lessico relativo i meccanismi molecolari della cellula. 5) Capacità di apprendimento: acquisirà la capacità di utilizzare il materiale didattico fornito per uno studio critico e ragionato degli argomenti trattati ed inoltre sarà in grado di approfondire ed aggiornare in maniera autonoma, tramite lettura di testi ed articoli scientifici problematiche correlati a tutti gli argomenti trattati durante il corso.
The student: 1) Knowledge and understanding: he will know a) the molecular mechanisms of DNA duplication, of transcription and translation into eukaryotic and prokaryotic cells and 2) the basic molecular biology techniques. 2) Skill: he will be able to use the information acquired in all disciplines that require knowledge about the molecular mechanisms of DNA duplication and transcription and of translation into eukaryotic and prokaryotic cells. Furthermore, the theoretical bases of molecular biology techniques will help the student in laboratory activities involving the use of these techniques. In particular he will be able to use the main techniques employed for the extraction of DNA, its amplification by PCR Furthermore, the theoretical bases of molecular biology techniques will help the student in laboratory activities involving the use of these techniques. 3) Autonomy of judgment: he will acquire the ability to critically analyze the elements linked to the molecular mechanisms about the DNA duplication, transcription and translation in eukaryotic and prokaryotic cells and b) to the basic techniques of molecular biology. 4) Communication skills: he will known and will use an appropriate vocabulary in relation to molecular mechanisms of the cell. 5) Learning skills: he will acquire the ability to use the teaching material provided for a critical and reasoned study of the topics and also he will be able to deepen and update independently, through reading texts and scientific articles, issues related to all topics covered during the course.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE BIOLOGICHE (1929) - MF0268 BIOLOGIA MOLECOLARE I - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHEMIOMETRIA
Codice
S0794
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
ROBOTTI Elisa
Docenti
Robotti Elisa
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso ha l’obiettivo di introdurre lo studente all’analisi di dataset complessi, come quelli che vengono prodotti da molti moderni strumenti di analisi o caratteristici dei normali problemi che si incontrano nei laboratori. Verranno descritti dal punto di vista teorico-pratico diversi metodi multivariati di analisi dal pretrattamento del dato a metodi di pattern recognition, di classificazione e di regressione.
The course has the objective of introducing the statistical methods for the extraction of information from huge and complex datasets, as those commonly provided by modern instrumentation in laboratories. Several multivariate methods will be described from the theoretical-practical point of view: data pretreatment, pattern recognition methods, classification and regression methods.
Testi di riferimento/Textbooks
Verranno messe a disposizione le dispense del corso.
Notes and other material provided by the teacher.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso ha l'obiettivo di fornire allo studente solide conoscenze dei più comuni strumenti della statistica multivariata preparare il futuro dottore in Scienze Chimiche ad affrontare il mondo del lavoro nell'ambito dell'analisi di dataset complessi o caratteristici dei normali problemi che si incontrano nei laboratori. Lo studente acquisirà capacità di senso critico, affinerà l’abilità di scegliere la miglior strategia sperimentale e di gestire problemi complessi in ambito tecnico-scientifico. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente nuove tecniche di analisi multivariata. Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Capacità di apprendimento in autonomia: lo studente sarà guidato alla soluzione di un caso studio proposto.
The course aims to provide students with solid knowledge of the most common tools of multivariate statistics to prepare the future doctor of Chemical Sciences to face the world of work in the analysis of complex or characteristic datasets of the normal problems encountered in the laboratories. The student will acquire critical sense skills, refine the ability to choose the best experimental strategy and manage complex problems in the technical-scientific field. The course also aims to develop the ability to learn new multivariate analysis techniques independently. Communication skills: acquiring and knowing how to use an appropriate chemical lexicon in relation to the topics addressed in the course. Learning skills: the student will be guided to the solution of a proposed case study.
Prerequisiti/Required background knowledge
Nessuno
None
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali, dispense, presentazioni powerpoint, simulazioni ed esercitazioni al calcolatore.
Lectures, Powerpoint presentations, manual and computer exercitations, case studies.
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato attraverso esercitazioni al computer in cui verranno messi in pratica gli argomenti affrontati durante le lezioni.
The learning during the course will be evaluated by manual and computer exercitations and case studies that will be proposed to the students.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Esame scritto articolato in due parti: a) 8 domande a risposta multipla e 8 domande aperte sugli aspetti teorici dei metodi trattati; b) relazione sui risultati dell’elaborazione statistica condotta su un set di dati fornito dal docente, con commento scritto dei risultati ottenuti.
Written exam consisting in two parts: a) 8 multiple choice questions and 8 open questions about the theoretical aspects of the presented methods; b) report on the results of statistical processing carried out on a set of data provided by the teacher, with written commentary on the results obtained.
Programma esteso/Content
Il corso tratta i metodi che si possono utilizzare per estrarre informazione da dati complessi quali dati spettroscopici, dati ambientali, mappe elettroforetiche, dati industriali di processo, controllo qualità, ecc. I metodi studiati, che sono anche argomento di esercitazioni al computer su dataset reali riguardano: metodi di pretrattamento dei dati (scaling, trasformazioni non lineari delle variabili, trattamento dei dati mancanti, trattamento di dati spettroscopici), metodi di clustering (gerarchico, K-means, metody fuzzy), metodi di pattern recognition (PCA, MDS), metodi di regressione (teoria della calibrazione, MLR, PLS, PCR, Ridge e selezione delle variabili), metodi di classificazione (NMC, LDA, QDA, RDA, KNN, Ranking-PCA, PLS-DA e selezione delle variabili), reti neurali artificiali (Backward, auto associative di Kohonen, counter-propagation), algoritmo genetico. Esercitazioni al computer su software dedicati.
Statistical methods for the extraction of information from huge and complex datasets (spectroscopic, environmental, etc.). The methods include: data pretreatment (scaling, non linear transformations, missing values, spectral data treatment); clustering techniques (gerarchical, K-means, fuzzy methods), pattern recognition methods (Principal Component Analysis, Multidimensional Scaling), regression methods (calibration theory, Multiple Linear Regression, Partial Least Square, Principal Component Regression, Ridge, variable selection), classification methods (NMC, LDA, QDA, RDA, KNN, Ranking-PCA, PLS-DA, SIMCA, variable selection), artificial neural networks (back-propagatioon, Kohonen, counter - propagation) and genetic algorithms. All lessons have computer sessions with the analysis of real data with dedicated chemometric software.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione - solida conoscenza delle basi teoriche e teorico/pratiche delle più moderne tecniche di analisi multivariata dei dati (pattern recognition, classificazione, regressione, metodi non lineari) - conoscenza dei principali software per l’analisi multivariata dei dati e di come risolvere un caso studio e presentarlo Capacità di applicare conoscenza e comprensione - saper applicare mediante software dedicato le tecniche di analisi dati viste a lezione per la soluzione di casi studio proposti; - saper confrontare diversi metodi; - saper stendere una relazione tecnico-scientifica sull’analisi di dati Abilità comunicative - saper stendere una relazione tecnico-scientifica sull’analisi di dati - acquisire e saper utilizzare un lessico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Autonomia di giudizio - capacità di scegliere l’approccio più adatto alla soluzione di un caso studio proposto - saper confrontare criticamente diversi metodi. Capacità di apprendimento - capacità di utilizzare il materiale di studio in autonomia per risolvere casi studio proposti
Knowledge and understanding - solid knowledge of the theoretical and theoretical / practical bases of the most modern techniques of multivariate data analysis (pattern recognition, classification, regression, non-linear methods) - knowledge of the main software for multivariate data analysis and how to solve a case study and present it Ability to apply knowledge and understanding - know how to apply, through dedicated software, the data analysis techniques seen in class for the solution of proposed case studies; - know how to compare different methods; - know how to draw up a technical-scientific report on the analysis of data Communication skills - know how to draw up a technical-scientific report on the analysis of data - acquire and know how to use an appropriate vocabulary in relation to the topics addressed in the course. Autonomy of judgment - ability to choose the most suitable approach to the solution of a proposed case study - being able to critically compare different methods. Learning ability - ability to use the study material independently to solve proposed case studies
Insegnamento mutuante in
SCIENZE CHIMICHE (1982) - S0794 CHEMIOMETRIA - ALESSANDRIA
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Insegnamento
FISIOLOGIA GENERALE
Codice
S1732
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
MARTINOTTI Simona
Docenti
Magnelli Valeria, Martinotti Simona
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
BIO/09 - FISIOLOGIA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Basi propedeutiche della Fisiologia Umana. Membrane e sistemi di trasporto, proprietà elettriche, sinapsi e muscolo. Sistema endocrino. Sistemi sensoriali. Cenni sul sistema nervoso centrale e periferico. Sangue ed emostasi
Propedeutical basis of Human Physiology. Membranes and transport systems, electrical properties, synapses and muscle. Endocrine system. Sensitive systems. Central and peripheral nervous system. Blood properties and hemostatic process
Testi di riferimento/Textbooks
Fisiologia : dalle molecole ai sistemi integrati E. Carbone, G. Aicardi, R. Maggi EdiSES Fisiologia Vander CEA Fisiologia umana. Un approccio integrato Dee U. Silverthorn PEARSON Fisiologia Umana Fisiologia Cindy Stanfield Edises Fisiologia medica - Fisiologia cellulare A cura di Franco Conti edi.Ermes Fisiologia generale e umana di Rodney Rhoades, Richard Pflanzer PICCIN Fisiologia e biofisica delle cellule di Vanni Taglietti, Cesare Casella Edises Fisiologia Umana-Fondamenti Belfiore et al. EdiErmes
Fisiologia : dalle molecole ai sistemi integrati E. Carbone, G. Aicardi, R. Maggi EdiSES Fisiologia Vander CEA Fisiologia umana. Un approccio integrato Dee U. Silverthorn PEARSON Fisiologia Cindy Stanfield Edises Fisiologia medica - Fisiologia cellulare A cura di Franco Conti edi.Ermes Fisiologia generale e umana di Rodney Rhoades, Richard Pflanzer PICCIN Fisiologia e biofisica delle cellule di Vanni Taglietti, Cesare Casella Edises
Obiettivi formativi/Mission
Il corso vuol fornire allo studente le basi propedeutiche della Fisiologia (trasporti di membrana,proprietàelettriche, sinapsi, muscolo) incentrandosi soprattutto sulle parti dell Fisiologia di base e affrontando solo a grandi linee la Fisiologia sistemica. Nei corsi di laurea di livello superiore lo studente avrà così le basi su cui poter lavorare per lo studio di una Fisiologia più approfondita
The student will be trained to the propedeutical basis of Human Physiology focusing on the basis principles (membrane transport, electrical properties, synapses, muscle). The sistemic physiology will be revised in the main aspects. In the following degree upper levels the student will have the knowledge to go on deeper in the study of physiology
Prerequisiti/Required background knowledge
Buona conoscenza dell'anatomia e della fisiologia cellulare. Sono necessarie conoscenze di chimica generale e organica e di fisica
Knowledge of anatomy and cellular physiology. It is a constraint a goog knowledge of general and organic chemistry and physics
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali in aula
Frontal lessons
Altre informazioni/Further information
Controllo apprendimento in itinere
Check preparation level on the way
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L’esame prevede una prova orale. Verranno poste 5 domande sugli argomenti del corso. La prova orale ha lo scopo di verificare il livello di conoscenza e di comprensione dei contenuti del corso e di valutare l'autonomia di giudizio, la capacità di apprendimento e l'abilità comunicativa. Per il superamento dell’esame lo studente deve dimostrare di conoscere e di aver compreso almeno i concetti fondamentali; deve essere in grado di esporre gli argomenti in modo comprensibile. Per raggiungere la sufficienza è necessario rispondere a 3 su 5 domande e saper dimostrare padronanza, capacità di ragionamento Per conseguire una votazione elevata, lo studente deve dimostrare un’autonomia di giudizio ed un senso critico relativo agli argomenti trattati, esponendo le proprie conclusioni in modo chiaro e logico. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18).
The exam is only an oral test composed by 5 questions concerning the topics of the course. The exam aims to verify the global knowledge level of the treated arguments and to define the rationale and critical capabilities in dealing with the subject. The full comprehension of the physiological topics is determinant for passing the exam. It is required to answer to 3 over 5 questions to obtain the minimal graduation (18 /30). The laude will be given just in case of critical, analytical and logical discussion of each question
Programma esteso/Content
Membrana cellulare e organelli cellulari Trasporti di membrana Proprietà elettriche della membrana cellulare Sinapsi elettriche e chimiche Sistema endocrino. Fisiologia del muscolo scheletrico, liscio e cardiaco Sistema muscolo-scheletrico e propriocettori Organizzazione del sistema nervoso centrale e periferico Sensibilità esterocettiva e recettori periferici Sangue e coagulazione
Cell membrane and cellular organelles Transport mechanism of cellular membrane Endocrine system Electrical properties of the cellular membrane Electrical and chemical synapses Physiology of skeletal, smooth and cardiac muscle Skeletal-muscle system and proprioception Organization of the central and peripheral nervous system Exteroceptive sensibility and receptors Blood and coagulation Cardiovascular apparatus Respiratory gas transport and respiratory mechanics Excretory apparatus Tegumentary apparatus Digerent apparatus Endocrine apparatus Reproductive apparatus
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e capacità di comprensione: Acquisizione di conoscenze approfondite sugli argomenti della fisiologia propedeutica e sui meccanismi fisiologici di base, conoscenza dei concetti e acquisizione di appropriato linguaggio scientifico. Acquisizione dell'organizzazione anatomica e funzionale dei sistemi viventi, dei meccanismi di regolazione delle funzioni di organo e apparati, di sintesi e correlazione tra i vari argomenti, di interpretazione dei meccanismi fisiologici Conoscenza e capacità di comprensione applicate: saper identificare i dati necessari a un progetto; capacità d’interpretare esperimenti proposti, capacità di risolvere problemi e quiz relativi alla fisiologia Il corso promuove lo sviluppo di un approccio trasversale tra le varie discipline biologiche, necessario per la comprensione degli argomenti. Il coinvolgimento degli studenti nel miglioramento del corso rappresenta un elemento essenziale di crescita e di formazione non solo per gli studenti, ma anche per il docente.
Knowledge and comprehension skills: acquisition of basic topics of preparatory physiology and basic physiological mechanisms. Use of an appropriate scientific language. Acquisition of anatomical and functional characteristics of living systems, control mechanisms in physiological systems. It’s expected a synthesis ability and moreover the ability to explain physiological mechanisms Knowledge and applied comprehension skills: ability to identify the main requirements to develop a project; ability to explain and interpret proposed physiological experiments. Problem and quiz solving concerning physiological topics. Knowledge and understanding: At the end of the course, the student will be able to acquire specific knowledge in cellular and organ physiology, including cellular functions and structures in living systems. The course promotes the development of a cross-cutting approach between the various biological disciplines necessary to understand the topics. Students' involvement in improving the course is an essential element of growth and training not only for students but also for teacher. Ability to apply knowledge and understanding: acquisition of anatomical and functional organization of living systems, mechanisms of regulation of organ and apparatus functions, synthesis and correlation between the various subjects, interpretation of physiological mechanisms.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE BIOLOGICHE (1929) - MF0274 FISIOLOGIA GENERALE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA TEORICA E COMPUTAZIONALE
Codice
MF0760
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
GUIDO CIRO ACHILLE
Docenti
Cossi Maurizio, Guido Ciro Achille
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/02 - CHIMICA FISICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO. Inglese su richiesta di studenti stranieri.
Italian. English under request of foreign students.
Contenuti/Content Summary
Introduzione alla chimica teorica. Fondamenti delle tecniche di meccanica quantistica molecolare, introduzione ai metodi computazionali e alla loro implementazione. Applicazioni della teoria a problemi di interesse chimico. Completa il corso un modulo di dinamica molecolare classica e montecarlo (8h, Prof. M. Cossi)
Introduction to theoretical chemistry. Fundamentals of molecular quantum mechanics techniques, introduction to computational methods and their implementation. Applications of the theory to problems of chemical interest. The course is completed by a module on classical and Montecarlo molecular dynamics (8h, Prof. M. Cossi)
Testi di riferimento/Textbooks
Testi consigliati: - A. Szabo and N. S. Ostlund, “Modern Quantum Chemistry: Introduction to Advanced Electronic Structure Theory,” Dover Publications, New York, 1996 -R. McWeeny “Methods of Molecular Quantum Mechanics. 2nd Ed.” Academic Press, London, 1992 - T. Helgaker, P. Jørgensen, and J. Olsen"Molecular Electronic Structure Theory". John Wiley & Sons, LTD, Chichester, (2000) - F. Jensen, “Introduction to Computational Chemistry”, 3rd Edition Feb. 2017, Wiley; - J.H. Jensen, “Molecular Modeling Basics”, 2010, CRC Press Taylor&Francis Group. Materiale fornito dal docente: dispense delle lezioni,materiale e testi per esercitazioni e per approfondimenti.
Suggested textbooks are: -- A. Szabo and N. S. Ostlund, “Modern Quantum Chemistry: Introduction to Advanced Electronic Structure Theory,” Dover Publications, New York, 1996 -R. McWeeny “Methods of Molecular Quantum Mechanics. 2nd Ed.” Academic Press, London, 1992 - T. Helgaker, P. Jørgensen, and J. Olsen"Molecular Electronic Structure Theory". John Wiley & Sons, LTD, Chichester, (2000) - F. Jensen, “Introduction to Computational Chemistry”, 3rd Edition Feb. 2017, Wiley; - J.H. Jensen, “Molecular Modeling Basics”, 2010, CRC Press Taylor&Francis Group. Students will benefit of handouts as well as exercises and supplementary material.
Obiettivi formativi/Mission
Conoscere e comprendere le basi matematiche e fisiche dei diversi metodi di calcolo, in riferimento alla loro natura classica o quantistica. Sviluppare la capacità di identificare nella letteratura scientifica il particolare metodo computazionale applicato a un problema di interesse chimico. Un obiettivo più avanzato è lo sviluppo della capacità di proporre autonomamente un metodo computazionale adatto a uno specifico tipo di sistema chimico, riuscendo a individuare il programma di calcolo più conveniente, indicando quantità e tipologia di risorse computazionali necessarie. Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare il lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti e ai metodi teorici presentati nel corso.
The course aims at the knowledge of the mathematical and physical principles of the different calculation methods, in reference to their classical or quantum nature. Develop the ability to identify in the scientific literature the particular computational method applied to a problem of chemical interest. A more advanced objective is the development of the ability to autonomously propose a computational method suitable for a specific type of chemical system, managing to identify the most convenient calculation program, indicating the quantity and type of computational resources necessary. Communication skills: acquire and know how to use the appropriate chemical vocabulary in relation to the topics and theoretical methods presented in the course.
Prerequisiti/Required background knowledge
E' fondamentale una buona conoscenza dei programmi dei corsi di Chimica-Fisica I e II, Fisica I e II, e Matematica I e II
A good knowledge of the Physical-Chemistry I and II, Physics I and II, and Mathematics I and II courses is essential.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezione frontale. Esercitazione / problem solving
Lectures. Tutorials, Case study and problem solving.
Altre informazioni/Further information
All’inizio di ogni lezione sarà riassunto l’argomento della lezione precedente, coinvolgendo gli studenti nell’identificare i punti più complessi della trattazione. Per verificare che gli studenti stiano seguendo gli argomenti trattati via via durante il corso, verranno proposti esercizi, anche con l’uso del computer, volti all’applicazione di un particolare metodo di calcolo per rispondere a domande di interesse chimico su diversi sistemi reali.
At the beginning of each lesson, the subject of the previous lesson will be summarized, involving the students in identifying the most complex points of the discussion. To verify that students are following the topics during the course, exercises will be carried out, even with the use of the computer, to apply a theoretical method suitable to answer questions of chemical interest on different real systems.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L'esame comprende una prova scritta ed eventualmente una orale. La prova scritta prevede problemi riguardanti gli argomenti svolti nelle tre parti teoriche del programma (introduzione e concetti fondamentali; metodi di calcolo approssimati in meccanica quantistica molecolare e metodi di calcolo in meccanica classica ). La prova orale servirà a dimostrare una completa padronanza degli argomenti del corso nel saper dimostrare i vari teoremi e metodi trattati. La valutazione complessiva terrà conto delle risposte ai problemi e quesiti teorici e dell' eventuale esame orale.
The exam includes a written test and possibly an oral exam. The written test includes problems regarding the topics covered in the three theoretical parts of the program (introduction and fundamental concepts; approximate calculation methods in molecular quantum mechanics and calculation methods in classical mechanics). The oral test will serve to demonstrate complete mastery of the course topics in knowing how to demonstrate the various theorems and methods covered. The overall evaluation will take into account the answers to the theoretical problems and questions and any oral exam.
Programma esteso/Content
1. richiami di meccanica quantistica (operatori, funzioni d’onda e relative proprietà, autovettori ed autovalori, interpretazione probabilistica della M.Q., notazione bra-ket), equazione di Schrödinger dipendente dal tempo e separazione delle variabili per hamiltoniane indipendenti dal tempo, fattori di fase, hamiltoniana molecolare e definizione delle unità atomiche. 2. Espansione di Born-Huang delle funzione d'onda molecolare e relativa equazione di Schrödinger molecolare, dimostrazione dell'origine degli accoppiamenti non adiabatici e discussione dei limiti dell'approssimazione adiabatica e di Born-Oppenheimer. Dimostrazione del teorema di Hellmann-Feynmann. 3. Il problema elettronico: - funzioni di singolo elettrone, distinzione in orbitali atomici e molecolari, probabilità correlate e non correlate, Prodotti di Hartree, e determinanti di Slater. Descrizione di correlazione di scambio e buca di Fermi. Regole di Slater-Condon. 4. Le equazioni di Hartree-Fock: dimostrazione tramite metodo dei moltiplicatori di Lagrange, aspetti formali degli operatori di scambio e Coulomb e loro interpretazione fisica. Diagonalizzazione dei moltiplicatori ed equazioni canoniche di HF. Introduzione di un set di base. Dimostrazione delle equazioni di Roothaan, analisi dei termini dell'operatore di Fock sulla base degli orbitali atomici e cenni dei problemi computazionali sul computo degli integrali bielettronici. Basis set molecolari: orbitali di Slater, espansioni Gaussiane, nomenclatura e dettaglio sulle basi di Pople e Dunning. Discussione delle proprietà delle equazioni di HF-Roothan, dipendenza dalla matrice densità ad un corpo e definizione dell'algoritmo iterativo. Ortogonalizzazioni simmetrica e canonica. Problemi di dipendenza lineare e possibili soluzioni. Teorema di Koopmans per IP ed EA. Teorema di Brillouin 5 Introduzione al concetto di correlazione elettronica e sua definizione secondo Lowdin, distinzione tra correlazione statica e dinamica, definizione di determinati di configurazione elettronica e cenni al metodo CI. Definizione di determinanti restricted ed unrestricted, operatori di spin e calcolo degli autovalori su singolo determinante e configurazioni eccitate 6. Definizione di Configuration state functions (CSF) Il medoto dell0interazione di Configurazione (CI): introduzione, sviluppo formale della funzione d'onda, calcolo del numero di determinanti, metodo variazionale lineare e struttura della matrice full-CI. Energia di correlazione in normalizzazione intermedia e dipendenza dai coefficienti di doppia eccitazione. Dipendenza dei coefficienti di doppia eccitazione da singole e triple eccitazioni. Il problema della size consistency 7. La teoria perturbativa e l'approccio Moeller-Plesset. Calcolo ai vari ordini dell'energia e della funzione d'onda. Considerazioni computazionali e performances del metodo MP2. 8. La teoria del funzionale della densità: definizione di funzionale e derivata funzionale e calcolo di alcuni esempi. I teoremi di Hoemberg e Kohn. Il metodo di Kohn-Sham. formulazione del potenziale efficace, termine di potenziale di correlazione e scambio, formulazione variazionale ed equazioni di Kohn-Sham. Le approssimazioni al funzionale di scambio e correlazione: LDA, GGA, funzionali ibridi e a separazione di range. Performance dei funzionali a seconda delle proprietà molecolari da simulare. 9. Il calcolo degli stati elettronici eccitati: l'appproccio CIS, TDHF e TDDFT e loro performances. Cenni a funzionali e basis set più indicati. 10. Presentazione della formulazione PCM come modello di solvente come dielettrico continuo polarizzabile.
1. references to quantum mechanics (operators, wave functions and related properties, eigenvectors and eigenvalues, probabilistic interpretation of QM, notation bra-ket), time-dependent Schrödinger equation and separation of variables for time-independent Hamiltonians, phase factors, molecular Hamiltonian and definition of atomic units. 2. Born-Huang expansion of the molecular wave function and related molecular Schrödinger equation, demonstration of the origin of non-adiabatic couplings and discussion of the limits of the adiabatic and Born-Oppenheimer approximation. Proof of the Hellmann-Feynmann theorem. 3. The electronic problem: - single electron functions, distinction in atomic and molecular orbitals, correlated and uncorrelated probabilities, Hartree products, and Slater determinants. Description of exchange correlation and Fermi hole. Slater-Condon rules. 4. The Hartree-Fock equations: proof using the Lagrange multiplier method, formal aspects of the exchange and Coulomb operators and their physical interpretation. Diagonalization of multipliers and canonical HF equations. Introduction of a basic set. Proof of the Roothaan equations, analysis of the terms of the Fock operator on the basis of atomic orbitals and outline of the computational problems on the computation of bielectronic integrals. Molecular basis sets: Slater orbitals, Gaussian expansions, nomenclature and details on Pople and Dunning bases. Discussion of the properties of the HF-Roothan equations, dependence on the one-body density matrix and definition of the iterative algorithm. Orthogonalizations symmetric and canonical. Linear dependence problems and possible solutions. Koopmans theorem for IP and EA. The Brillouin theorem. 5 Introduction to the concept of electronic correlation and its definition according to Lowdin, distinction between static and dynamic correlation, definition of electronic configuration determinants and notes on the CI method. Definition of restricted and unrestricted determinants, spin operators and calculation of eigenvalues ​​on a single determinant and excited configurations 6. Definition of Configuration state functions (CSF) The method of Configuration interaction (CI): introduction, formal development of the wave function, calculation of the number of determinants, linear variational method and structure of the full-CI matrix. Correlation energy in intermediate normalization and dependence on double excitation coefficients. Dependence of double excitation coefficients on single and triple excitations. The size consistency problem 7. The perturbation theory and the Moeller-Plesset approach. Calculation of energy and wave function at various orders. Computational considerations and performances of the MP2 method. 8. The theory of density functional: definition of functional and functional derivative and calculation of some examples. Hoemberg and Kohn theorems. The Kohn-Sham method. effective potential formulation, correlation and exchange potential term, variational formulation and Kohn-Sham equations. Approximations to the exchange and correlation functional: LDA, GGA, hybrid and range separation functionals. Performance of the functionals depending on the molecular properties to be simulated. 9. The calculation of excited electronic states: the CIS, TDHF and TDDFT approaches and their performances. Notes on how to select dft functionals and basis sets . 10. Presentation of the PCM formulation to model solvents as a polarizable continuum dielectric medium .
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenze e capacità di comprensione: acquisire solide conoscenze teoriche relative ai metodi di calcolo presentati durante il corso, insieme alla comprensione della loro evoluzione storica; apprendere le basi matematiche necessarie per giustificare e descrivere nel dettaglio le relazioni teoriche che intercorrono nelle principali equazioni trattate; saper riconoscere vantaggi e svantaggi dell’applicazione delle diverse teorie fondamentali a problemi chimici. Conoscenze e capacità di comprensione applicate: acquisire la capacità di proporre il metodo computazionale più adatto a rispondere a diverse domande di natura chimica, sulla base delle nozioni apprese durante il corso e motivando la proposta ricorrendo a concetti teorici. Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare le basi del lessico tecnico tipico della chimica computazionale, in modo appropriato rispetto al contesto; saper esporre e argomentare, durante la prova orale, argomenti ed esempi di applicazione simili a quelli trattati durante il corso. Autonomia di giudizio: saper analizzare in modo critico gli approcci di calcolo adottati per uno specifico problema chimico, anche in confronto alla letteratura recente.
Knowledge and understanding: to acquire solid theoretical knowledge of the computational methods presented during the course, together with the understanding of their historical evolution; to learn the mathematical foundation necessary to justify and describe in detail the theoretical relationships involved in the main equations; to be able to underline the advantages and disadvantages of applying different fundamental theories to chemical problems. Applying knowledge and understanding: ability to propose the most suitable computational method for answering various chemical questions, based on the lessons learned during the course and motivate the proposal using theoretical concepts. Communication skills: Acquire and properly use the basics of the technical lexicon typical of computational chemistry, with respect to the context; be able to expose and argue topics and applicative examples similar to those proposed during the course. Making judgements: critically analyze the computational approaches adopted for a specific chemical problem, even in comparison to recent literature.
Insegnamento mutuante in
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0297 MODELLISTICA CHIMICA - ALESSANDRIA
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Insegnamento
SPETTROSCOPIE OTTICHE
Codice
S1415
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
GUIDO CIRO ACHILLE
Docenti
Guido Ciro Achille
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/02 - CHIMICA FISICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO. Se presenti studenti stranieri, si potrà erogare il corso in inglese su richiesta.
Italian. In case of presence of foreign students, the course will be provided in english under request.
Contenuti/Content Summary
1. Fondamenti di teoria dell'interazione luce-materia 2. Spettroscopie vibrazionali 3.Spettroscopie elettroniche 4. Fenomeni di trasferimento di energia per risonanza 5. Effetti di amplificazione di segnali da nanoparticelle metalliche 6. Spettroscopie chirali 7. Introduzione alle spettroscopie risolte nel tempo
1. Fundamentals of theory of light-matter interaction 2. Vibrational spectroscopies 3.Electronic spectroscopies 4. Phenomena of energy transfer by resonance 5. Signal amplification effects from metal nanoparticles 6. Chiral spectroscopies 7. Introduction to time-resolved spectroscopies
Testi di riferimento/Textbooks
1. Jeanne L. McHale, Molecular spectroscopy. Prentice-Hall, Inc. 2.William W. Parson, Modern Optical Spectroscopy. Springer-Verlag, 3. Ira Levine, Molecular Spectroscopy, ohn Wiley & Sons, 1975 4.Gordon E. Barrow,Introduction to Molecular Spectroscopy Materiale di approfondimento utile ai fini del corso verrà messo a disposizione dal docente.
1. Jeanne L. McHale, Molecular spectroscopy. Prentice-Hall, Inc. 2.William W. Parson, Modern Optical Spectroscopy. Springer-Verlag, 3. Ira Levine, Molecular Spectroscopy, ohn Wiley & Sons, 1975 4. Gordon E. Barrow,Introduction to Molecular Spectroscopy Notes and teaching material will be also provided by the teacher.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso ha l’obiettivo di fornire una introduzione esauriente ai processi di interazione della luce con varie classi di sistemi molecolari e supramolecolari nell’ambito dell’ottica lineare, con riferimento alle applicazioni scientifiche e tecnologiche più recenti. Verranno trattati i fondamenti di spettroscopie vibrazionali ed elettroniche, anche risolte nel tempo. Verranno forniti esempi di simulazioni di spettri di molecole in fase gas ed in soluzione. E' prevista l'analisi in aula di alcuni argomenti di recente letteratura al fine di stimolare l’autonomia di giudizio ed il senso critico degli studenti.
The goal is to provide a comprehensive introduction to the processes of interaction of light with various classes of molecular and supramolecular systems in the field of linear optics, with reference to the most recent scientific and technological applications. The fundamentals of vibrational and electronic spectroscopies, including time-resolved ones, will be covered. Examples of simulations of spectra of molecules in gas phase and in solution will be provided. The classroom analysis of some topics of recent literature is foreseen in order to stimulate the students' independent critical sense.
Prerequisiti/Required background knowledge
E’ caldamente raccomandata l’acquisizione degli argomenti trattati nel corsi di Matematica I e II, Fisica II e Chimica-Fisica II.
It is strongly recommended the acquisition of the topics covered in the Mathematics I and II, Physics II and Physical Chemistry II courses
Metodi didattici/Teaching methods
Il corso prevede lezioni frontali, esercitazioni per l’interpretazione di spettri vibrazionali ed elettronici atti a stimolare la capacità di apprendimento e l’autonomia di giudizio. Ogni lezione inizierà con un richiamo alla precedente tramite discussione con gli studenti per stimolare l’apprendimento ed acquisire una proprietà di linguaggio.
The course includes frontal lessons in the classroom where the treated topics will be presented and discussed with the students. It will be given room for discussion with the students in order to stimulate both student learning and communication skills. The collective analysis of some recent literature data will be useful to stimulate the autonomy of judgment and the critical sense of the students. It is foreseen the collegial conduct of exercises dedicated to the interpretation of vibrational and electronic spectra to stimulate learning ability and autonomy of judgment.
Altre informazioni/Further information
L’apprendimento in itinere verrà controllato mediante lo svolgimento di esercizi dediti all’interpretazione di spettri vibrazionali ed elettronici e coinvolgendo gli studenti nella interpretazione di dati reali.
The in itinere learning will be controlled by the execution of exercises in which the students have to show their knowledge in the interpretation of vibrational and electronic spectra.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L'esame orale finale sarà volta a alla verifica dell'apprendimento delle tematiche affrontate a lezione. Verranno poste domande teoriche sul programma del corso per valutare l’apprendimento degli studenti e almeno una domanda sull’interpretazione degli spettri elettronici o vibrazionali per valutare le competenze e l’autonomia di giudizio. Verranno valutate le capacità dello studente nell’utilizzo degli strumenti forniti nelle lezioni per poter interpretare gli spettri di sistemi organici e inorganici. Durante l’esame le capacità di comunicazione verranno valutate anche in base al linguaggio usato dallo studente. L’eccellenza si raggiunge dimostrando di aver acquisito tutti gli elementi trattati nel corso da un punto di vista quantitativo e la capacità di ragionamento autonomo su dati spettroscopici reali.
The final oral exam will be aimed to verify the learning of the topics discussed during the lessons. Theoretical knowledge and interpretation of the electronic or vibrational spectra will be evaluated. The student's ability to use the tools provided in the lessons will be evaluated in order to interpret the vibrational and electronic spectra of organic and inorganic systems. During the exam the communication skills will be evaluated also based on the language used by the student. Excellence is achieved by demonstrating that the student has acquired all the elements covered in the course and demonstrating the ability to reason on real spectroscopic data.
Programma esteso/Content
Fondamenti dell'interazione luce-materia: elettrodinamica classica ed equazione delle onde, trattazione quantistica della materia, trattazione semiclassica dell'hamiltoniana di interazione luce-materia ed approssimazione dipolare. Teoria perturbativa e regola d'oro di Fermi. Forma di riga. Spettroscopie vibrazionali: trattazione classica e quantistica delle spettroscopie infrarossa e Raman. Classificazione delle bande fondamentali, di overtone e risonanze di Fermi. Interpretazione di spettri molecolari. Spettroscopie elettroniche di assorbimento (UV-Vis) e emissione (fluorescenza e fosforescenza): stati elettronici molecolari, simboli di termine, regole di selezione, diagrammi di Jablonski, internal conversion and intersystem crossing. Accoppiamenti vibronici e termini non adiabatici. Quencing di fluorescenza Fenomeni di trasferimento di energia per risonanza: definizione di eccitone molecolare e modello eccitonico, gli accopiamenti elettronici, teorie di Foster e Dexter, esempi su complessi pigmento-proteina e dimeri molecolari. Effetti di amplificazione di segnali da nanoparticelle metalliche e introduzione ai plasmoni da nanoparticelle metalliche. Spettroscopie chirali: polarizzazione del campo, indice di rifrazione complesso e relazioni di dispersione, birifrangenza e legge di Malus. La legge di Biot. Spettroscopie di rotazione ottica e dispersione ottica rotatoria. Dicroismo cirlcolare: approccio sperimentale e dimostrazione dell'equazione di Rosenfeld. Introduzione alle spettroscopie risolte nel tempo: evoluzione storica, cenni sulle tecniche impulsate. Spettroscopia di assorbimento transiente.
Fundamentals of light-matter interaction: classical electrodynamics and wave equation, quantum treatment of matter, semiclassical treatment of the Hamiltonian of light-matter interaction and dipolar approximation. Perturbation theory and Fermi's golden rule. Row form. Vibrational spectroscopies: classical and quantum treatment of infrared and Raman spectroscopies. Classification of fundamental bands, overtones and Fermi resonances. Interpretation of molecular spectra. Electronic absorption (UV-Vis) and emission (fluorescence and phosphorescence) spectroscopies: molecular electronic states, term symbols, selection rules, Jablonski diagrams, internal conversion and intersystem crossing. Vibronic couplings and non-adiabatic terms. Fluorescence quencing Phenomena of energy transfer by resonance: definition of molecular exciton and excitonic model, electronic couplings, Foster and Dexter theories, examples on pigment-protein complexes and molecular dimers. Amplification effects of signals from metal nanoparticles and introduction to plasmons from metal nanoparticles. Chiral spectroscopies: field polarization, complex refractive index and dispersion relations, birefringence and Malus' law. Biot's law. Optical rotation and optical rotational dispersion spectroscopies. Circular dichroism: experimental approach and demonstration of the Rosenfeld equation. Introduction to time-resolved spectroscopies: historical evolution, notes on pulsed techniques. Transient absorption spectroscopy.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenze e capacità di comprensione Acquisire solide conoscenze che permettano il riconoscimento di molecole organiche e di sistemi inorganici; di conoscere le interazioni tra molecole allo stato eccitato, di sistemi chirali e di sistemi supramolecolari complessi. Capacità di applicare conoscenza e comprensione Acquisire la capacità di saper valutare, alla luce delle nozioni apprese durante il corso, quali siano i metodi spettroscopici più adatti a seconda della tipologia di campione; saper interpretare gli effetti causati dalle interazioni di molecole con altri sistemi molecolari, con solventi o con nanoparticelle metalliche; Se a lezione questo sarà insegnato tramite la discussione collegiale di esempi, durante l’esame sarà valutato mediante la richiesta di descrivere dati spettroscopici reali. Abilità comunicative Acquisire e saper utilizzare un lessico appropriato in relazione agli argomenti ed alle tecniche spettroscopiche trattate nel corso. Saper presentare alla prova orale gli argomenti del corso. Autonomia di giudizio Saper analizzare in modo critico la letteratura recente. Sarà insegnato durante il corso tramite discussioni collegiali e richiesto in fase di esame attraverso la discussione di argomenti di letteratura. Capacità di apprendimento Capacità di usare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato, anche per una successiva autonoma acquisizione di conoscenze superiore e per un aggiornamento continuo.
Knowledge and understanding Acquire solid knowledge that allows the recognition of organic molecules and inorganic systems; to know the interactions between molecules in the excited state, chiral systems and complex supramolecular systems. Ability to apply knowledge and understanding Acquire the ability to evaluate, in light of the notions learned during the course, which spectroscopic methods are most suitable depending on the type of sample; knowing how to interpret the effects caused by the interactions of molecules with other molecular systems, with solvents or with metal nanoparticles; If this will be taught in class through the collegial discussion of examples, during the exam it will be assessed by the request to describe real spectroscopic data. Communication skills Acquire and know how to use appropriate vocabulary in relation to the topics and spectroscopic techniques covered in the course. Know how to present the course topics in the oral exam. Autonomy of judgement Know how to critically analyze recent literature. It will be taught during the course through collegial discussions and requested during the exam phase through the discussion of literature topics. Learning ability Ability to use the teaching material for a critical and reasoned study, also for a subsequent independent acquisition of superior knowledge and for continuous updating.
Insegnamento mutuante in
SCIENZE CHIMICHE (1982) - S1415 SPETTROSCOPIE OTTICHE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
LABORATORIO DI CHIMICA FISICA SUPERIORE
Codice
MF0699
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
BISIO CHIARA
Docenti
Marchese Leonardo, Bisio Chiara
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/02 - CHIMICA FISICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
l corso sarà rivolto allo studio di materiali con particolare interesse ambientale e/o catalitico. Diverse esperienze pratiche permetteranno di acquisire informazioni sulle proprietà chimico-fisiche dei sistemi analizzati attraverso un approccio sperimentale di tipo multidisciplinare.
Study of the experimental methods useful for the analysis of solids for environmental applications (i.e. catalysts for environmentally friendly processes). Various practical experiences will enable to students to acquire information on the physico-chemical properties of materials through a multidisciplinary experimental approach.
Testi di riferimento/Textbooks
P.W. Atkins, “Physical Chemistry", VI Ed., Oxford University Press, oppure l'edizione italiana della V edizione, "Chimica Fisica", Zanichelli; 
Altro materiale di approfondimento utile ai fini del corso verrà messi a disposizione dal docente.
P.W. Atkins, “Physical Chemistry", VI Ed., Oxford University Press 

Other relevant material will be provided by the teacher.
Obiettivi formativi/Mission
In questo modulo di laboratorio saranno organizzate specifiche esperienze pratiche che saranno utili per far applicare agli studenti le conoscenze di base acquisite nel corso di Chimica Fisica Superiore. 
Le attività pratiche previste saranno utili per sviluppare l’abilità di eseguire in modo corretto procedure di sintesi e caratterizzazione di materiali di riferimento. I solidi sintetizzati dagli studenti saranno caratterizzati attraverso le principali metodologie chimico-fisiche descritte durante il corso teorico di Chimica Fisica Superiore. Gli studenti dovranno tenere un quaderno di laboratorio dove descrivere in modo appropriato le varie esperienze.
Inoltre, lo studente svilupperà le abilità acquisendo un lessico chimico appropriato agli argomenti del corso, grazie alla stesura e poi alla discussione orale di una relazione riguardante i principali risultati ottenuti in laboratorio. 
La relazione sarà utile per verificare la capacità di applicare la conoscenza degli studenti che dovranno descrivere i risultati sperimentali ottenuti nell’ambito del corso. Sono richiesti dei commenti critici sui dati ottenuti in modo da poter valutare l’autonomia di giudizio. 
L’abilità comunicativa verrà valutata durante l’esame orale. Verrà infatti chiesto agli studenti di descrivere alcuni dei dati raccolti e di analizzarli in modo critico.
In this laboratory module, specific practical experiences will be organized to apply the basic knowledge gained in the course of Advanced Physical Chemistry.
The practical activities will be useful in developing the ability to properly perform synthesis and characterization of reference materials. The synthesized solids will be characterized by using the main physic-chemical-physical described during the theoretical course of Advanced Physical Chemistry. 
The students will use a laboratory book to describe in a proper way the various practical experiences.
The students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to the topics described in the course and to write report on the result obtained from the application of these techniques. He will develop the ability in making judgements and autonomously deepen the arguments treated in the course.
The report, that must contain the experimental results obtained in the frame of the experimental course, will be used to verify the ability to apply the knowledge of students. It is required to students to comment in a critical manner the obtained data in order to evaluate their making judgement skills. 
The communication skills will be evaluated during the oral exam. It will be required to students to describe some of the data and analyze them in a critical manner.
Prerequisiti/Required background knowledge
È consigliabile l’acquisizione degli argomenti trattati nel corso di Chimica-Fisica II e la frequenza al corso di Chimica Fisica Superiore.
It is recommend the acquisition of the topics covered in the course of Physical Chemistry II and Advanced Physical Chemistry.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni introduttive alle esperienze pratiche di laboratorio, per richiamare le basi chimico-fisiche necessarie per comprendere le procedure e commentare i risultati. Durante le lezioni introduttive saranno spiegati nel dettaglio gli esperimenti che gli studenti dovranno fare in laboratorio. Lo studente dovrà compilare un quaderno di laboratorio e lavorerà in gruppi (formati da due o al massimo tre studenti) sia per lo svolgimento delle esperienze pratiche che per la preparazione della relazione scritta finale. Al termine del corso, verrà organizzata una lezione finale per discutere in modo collegiale i risultati ottenuti.
It is recommend the acquisition of the topics covered in the course of Physical Chemistry II and Advanced Physical Chemistry. Introductory lectures on practical laboratory experiences, to recall the chemical-physical bases needed to understand the procedures and comment on the results. During these lessons the experiments that students will have to do in the lab will be explained in detail. The student will have to complete a laboratory book and to work in groups (two or three students) both for practical experience and for the preparation of the final written report. At the end of the course, a specific lesson will be organized to discuss together the obtained data.
Altre informazioni/Further information
Ogni esperienza di laboratorio verrà elaborata con gli studenti in modo da verificare la corretta comprensione dei dati. Verrà prodotta e valutata una relazione relativa alle esperienze effettuate in laboratorio.
Each laboratory experience will be developed and elaborated with the students in order to verify the correct understanding of the collected data.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
La frequenza del corso di laboratorio è obbligatoria. È richiesto allo studente di compilare un quaderno di laboratorio per sviluppare l’abilità di descrivere le esperienze svolte e raccogliere dati in modo corretto. Lo studente dovrà inoltre produrre una relazione scritta contenente un’analisi critica dei risultati ottenuti nelle esperienze per sviluppare la capacità di trarre conclusioni dalle esperienze effettuate e le abilità comunicative.
L'esame finale si baserà sulla discussione orale di una relazione che dovrà riportare in modo esaustivo l’analisi dei risultati ottenuti durante le lezioni di laboratorio. La relazione dovrà essere consegnata al docente almeno 10 giorni prima della data di appello.
Il giudizio finale si baserà sulla valutazione della relazione scritta e su una prova orale composta da 4 domande, di cui due saranno relative alla discussione di due delle esperienze descritte nella relazione, una verterà sulle basi teoriche (illustrate a lezione) di una delle esperienze svolte, ed una sarà relativa ai principi di funzionamento di uno degli strumenti oppure tecniche usate in laboratorioIn modo da valutare la capacità di apprendimento degli studenti (attraverso le domande sulle basi teoriche della materia), che l’abilità di comprensione degli argomenti trattate a lezione. 
Questa modalità d’esame permette 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.
Per superare la prova lo studente dovrà almeno dimostrare di conoscere ed aver compreso le nozioni di base e le loro applicazioni in laboratorio. Per raggiungere l’eccellenza sarà posta una domanda per valutare la capacità di giudizio dello studente su argomenti simili a quelli trattati a lezione. 
Il livello di difficoltà corrisponde al programma svolto e ai testi di riferimento indicati.
The presence at the laboratory course is compulsory. It is required for the student to compile a laboratory book to develop the ability to describe a practical experience and collect data in a proper way. The student must also produce a written report containing a critical analysis of the results obtained in the experience to develop the ability to draw conclusions from the experiences and communication skills.
The final exam will be based on the oral discussion of a report students have to prepare and that is based on an exhaustive analysis of the results obtained during laboratory classes. The report must be delivered to the teacher at least 10 days before the date of the exam session.
The final judgment will be based on the evaluation of the written report and an oral test consisting of 4 questions, two of which will be related to the discussion of two of the experiences described in the report, one will be based on the theoretical basis (illustrated during the introduction lessons) of one of the practical experiences , and one will relate to the operating principles of one of the instruments or techniques used in the laboratory. The knowledge of students will be evaluated though specific questions related to theoretical aspects of the discipline.
This exam allows you to evaluate the acquired theoretical knowledge, the ability to apply them to real cases, the ability to collect and critically analyze the obtained results, the communicative skills in exposing the work done.
To overcome the test, the student must at least demonstrate knowledge and understanding of the basics and their applications in the lab.
The level of difficulty corresponds to the program being run and the reference texts indicated. The excellence will be reached by answering to a specific question posed to judge the ability of making judgment on arguments similar to that treated during the class.
Programma esteso/Content
Nell’ambito del presente corso, che ha uno spiccato carattere applicativo, saranno approfondite le metodologie di indagine di base che possono essere utilizzate per lo studio di materiali solidi di interesse ambientale, come ad esempio catalizzatori eterogenei per reazioni a basso impatto ambientale. Dopo alcune lezioni frontali, che saranno dedicate principalmente all’introduzione dei sistemi solidi di interesse ambientale e alla verifica/introduzione della conoscenza dei principi di base delle tecniche sperimentali che possono essere utilizzate per lo studio degli stessi (diffrazione di raggi X, spettroscopia IR e DR-UV-Vis, fisisorbimento di gas, microscopia elettronica, analisi termica), verranno organizzate diverse esperienze pratiche in laboratorio che permetteranno di acquisire informazioni sulle proprietà chimico-fisiche dei sistemi solidi analizzati.
In this course, which has a strong applicative character, the experimental methods useful for the analysis of solids for environmental applications (i.e. catalysts for environmentally friendly processes) will be introduced. Few lessons in classroom will be mainly dedicated to the introduction of solid systems of environmental interest and to verify the knowledge of the basic principles of experimental techniques that can be used for the study of solid samples (IR, Raman and DR-UV-Vis spectroscopy, physisorption analysis, electron microscopy, thermal analysis). Several practical experiences will be organized aiming to provide information on physico-chemical properties of solid systems with interest for processes with low environmental impact.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza dei concetti di base di sintesi e caratterizzazione di materiali. Conoscenza di base dei metodi di sintesi sol-gel e solvotermali. Conoscenza dei metodi di caratterizzazione della struttura (diffrazione di raggi X), tessitura (fisisorbimento di N2), morfologia (microscopia SEM) e proprietà di superficie dei solidi (analisi IR e UV-Vis in riflettanza diffusa, anche di adsorbimento di molecole sonda).
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
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 analizzare con senso critico i risultati ottenuti nelle esperienze pratiche, individuando eventuali errori e proponendo soluzioni.
Abilità comunicative
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. Acquisizione di un 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.
Knowledge and understanding: Knowledge of the basic concepts of synthesis and characterization of materials. Basic knowledge of sol-gel and solvothermal synthesis methods. Knowledge of structure characterization methods (X-ray diffraction), textural (N2 physisorption), morphology (SEM microscopy) and surface properties (IR and DUV-Vis analysis in diffuse reflection, including adsorption of probe molecules).Applying knowledge and
understanding: ability to collect data in a suitable way and to fill in a laboratory notebook; ability to apply the theory in the execution and understanding of the laboratory experiments and to the explanation of the results.
Making judgements: skill to critically analyze the results of the practical experiences, understanding possible errors and suggesting solutions.
Communication skills: ability to report on the work done (and generally on chemical-scientific topics) in a precise, concise and clear manner, both in written and oral form.
Learning skills: ability to use the teaching material for a critical and reasoned study, also for a subsequent autonomous acquisition of superior knowledge and for a continuous updating.
Learning of an appropriate scientific language.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0685 CHIMICA FISICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA FISICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
METODI E NORMATIVE PER LA VALUTAZIONE DELLA SOSTENIBILITA' DI PROCESSI E PRODOTTI
Codice
MF0673
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
CANTINO Giorgio
Docenti
Cantino Giorgio
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
ICAR/03 - INGEGNERIA SANITARIA-AMBIENTALE
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
D
Anno
1
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Sono trattate nozioni della metodologia e della normativa tecnica per la valutazione di sostenibilità di prodotti e processi. Lo studente apprende gli elementi che stanno alla base dei programmi di calcolo per la misurazione della sostenibilità di ciclo di vita; utilizza individualmente in laboratorio informatico i programmi per il calcolo applicando i concetti a semplici e completi casi studio.
Notions of methodology and technical regulations for the evaluation of sustainability of products and processes are discussed. The student learns the basic elements of the calculation programs for measuring the life cycle sustainability; he individually uses the calculation programs in the computer lab by applying the concepts to simple and complete case studies.
Testi di riferimento/Textbooks
Appunti delle lezioni preparati dal docente e “Life Cycle Assessmenet, Theory and Practice” di M.Z. Hauschild, R.K. Rosenbaum, S.I. Olsen (Springer International Publishing AG, 2018).
Lecture notes prepared by the teacher and “Life Cycle Assessmenet, Theory and Practice”, M.Z. Hauschild, R.K. Rosenbaum, S.I. Olsen (Springer International Publishing AG, 2018).
Obiettivi formativi/Mission
Scopo dell’insegnamento è che i partecipanti acquisiscano conoscenze e comprendano il quadro normativo, metodologico e applicativo per condurre valutazioni di sostenibilità di processi e prodotti. Dopo un inquadramento sull’approccio Life Cycle Thinking e sul contesto applicativo, è introdotta e descritta la metodologia LCA dal punto di vista normativo (ISO14040 / ILCD), quale rifermento per la progettazione e l’ottimizzazione di prodotti e processi e per la misurazione del raggiungimento degli obiettivi di Sviluppo Sostenibile (SDGs). Sono illustrati casi studio ed applicazioni in settori specifici della chimica e dell’ingegneria ambientale e industriale.
The purpose of the teaching is that participants acquire knowledge and understand the regulatory, methodological and application framework for conducting sustainability assessments of processes and products. After an overview of the Life Cycle Thinking approach and the application context, the LCA methodology is introduced and described from a regulatory point of view (ISO14040 / ILCD), as a reference for the design and optimization of products and processes and for the measurement of achievement of the Sustainable Development Goals (SDGs). Case studies and applications in specific sectors of chemistry and environmental and industrial engineering are illustrated.
Prerequisiti/Required background knowledge
Non sono richieste conoscenze preliminari.
No prior knowledge is required.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni in aula, esercitazioni al calcolatore.
Lectures and computer-aided exercises.
Altre informazioni/Further information
Il docente è a disposizione degli studenti per chiarimenti ed approfondimenti relativamente agli argomenti trattati a lezione.
The teacher is available for explanation and further study of the topics of the lectures.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Esame scritto con domande a risposta chiusa ed esercizi su fondamenti del corso. Ogni domanda/esercizio avrà pari peso di valutazione. Risposte errate non penalizzanti. Valutazione in trentesimi. Durata prova scritta: 2 ore. Risultati comunicati per via telematica.
Written exam with closed-ended questions and exercises on fundamentals of the course. Every question/exercise will have the same value. Wrong answer not penalizing. Evaluation based on 30/30. Exam duration: 2 hours. Results sent by electronic means.
Programma esteso/Content
Storia, origini e impieghi della LCA. Life cycle thinking e Life cycle management (LCM). La normativa ISO serie 14040 e le linee guida ILCD della Commissione Europea. Struttura di un’analisi LCA. Fase 1: “Definizione degli obiettivi e del campo di applicazione”. Fase 2: “Analisi di Inventario (LCI)”. Elementi di analisi energetica. I sistemi di trasporto nell’analisi LCA. Gestione del fine vita dei prodotti e smaltimento dei rifiuti. Gli strumenti informatici e le banche dati a supporto della LCA. Fase 3: “Analisi degli Impatti (LCIA)”. Dall’impatto all’effetto ambientale. Classificazione, caratterizzazione, normalizzazione e pesatura. Fase 4: “Interpretazione dei risultati di uno studio LCA e fase di miglioramento”. Guida operativa alla realizzazione di un modello LCA: Caratteristiche e utilizzo dei software applicativi di supporto all’analisi LCA; Realizzazione di un modello LCA; Applicazione guidata ad un caso studio. Presentazione di casi studio specifici della chimica e dell’ingegneria ambientale e industriale.
History, origins, and application fields of LCA. Life cycle thinking and Life cycle management (LCM). The ISO 14040 standard and the ILCD guidelines of the European Commission. Structure of an LCA analysis. Phase 1: "Goal and scope definition". Phase 2: "Inventory Analysis (LCI)". Elements of energy analysis. Transport systems in LCA analysis. End-of-life management of products and waste disposal. IT tools and databases to support the LCA. Phase 3: “Impact Analysis (LCIA)”. From impact to environmental effect. Classification, characterization, normalization and weighing. Phase 4: “Interpretation of the results of an LCA study and improvement phase”. Operational guide for the creation of an LCA model: Characteristics and use of application software to support LCA analysis; Development of an LCA calculation model; Guided application to a case study. Presentation of specific case studies from the chemical and environmental and industrial engineering sectors.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Apprendere le conoscenze di base della metodologia LCA e della relativa normativa tecnica, utili ad impostare e sviluppare una semplice analisi LCA, anche attraverso l’impiego delle attrezzature informatiche disponibili presso i laboratori dell’Università del Piemonte Orientale.
Learn the fundamentals of LCA methodology and of relative international standards. Apply the fundamentals to conduct a simple LCA analysis, even by using the IT resources available at University of Eastern Piedmont.
Insegnamento mutuato da
CHIMICA VERDE (A066) - MF0536 LCA E NORMATIVE AMBIENTALI - VERCELLI
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Insegnamento
DIDATTICA DELLA CHIMICA
Codice
MF0389
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
GABANO Elisabetta
Docenti
Cala' Elisa, Gabano Elisabetta
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
0.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA, CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa integrata
Fruizione insegnamento
OPZ
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso tratta metodologie didattiche attive e passive, applicandole ad argomenti di chimica e ponendo l’attenzione sulle problematiche relative al loro apprendimento/insegnamento. Inoltre, il corso fornisce conoscenze e competenze utili all'organizzazione di attività di laboratorio chimico nelle scuole medie superiori.
The course will concern active and passive teaching methods, applying them to subjects of chemistry and focusing on the problems related to their learning / teaching. Moreover, the course provides knowledge and skills useful for the organization of chemical laboratory activities in high schools.
Testi di riferimento/Textbooks
Saranno messe a disposizione su D.I.R. copie delle slides proiettate durante il corso e dispense per il laboratorio, oltre ad altro materiale utile. Sono consigliati i seguenti testi: - M. Castagna, Progettare la formazione, FrancoAngeli; - V. Domenici, Insegnare e apprendere la Chimica, Ed. Mondadori Università, Milano, 2018; - Cipolla, Didattica della Chimica - Metodi e strumenti per l’insegnamento e l’apprendimento della chimica, EdiSES; - Y. Vercher, N. Gerber, Chimica in casa – Atomi e molecole tra le mura domestiche, Ed. Dedalo; - G. Paladino, C. Spalatro, Didattica capovolta: matematica e scienze, Ed. Centro studi Erickson.
Copies of the slides shown during the course and laboratory notes from the teacher will be available on D.I.R. together with other useful material. The following texts are recommended: -M. Castagna, Progettare la formazione, FrancoAngeli; - V. Domenici, Insegnare e apprendere la Chimica, Ed. Mondadori Università, Milano, 2018; - Cipolla, Didattica della Chimica - Metodi e strumenti per l’insegnamento e l’apprendimento della chimica, EdiSES; - Y. Vercher, N. Gerber, Chimica in casa – Atomi e molecole tra le mura domestiche, Ed. Dedalo; - G. Paladino, C. Spalatro, Didattica capovolta: matematica e scienze, Ed. Centro studi Erickson.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si propone di: (i) sensibilizzare i discenti alle problematiche connesse con il processo di insegnamento/apprendimento della Chimica; (ii) proporre strategie didattiche fondate sul coinvolgimento dello studente come soggetto attivo; (iii) offrire ai futuri docenti la possibilità di confrontarsi tra loro e con docenti più esperti; (iv) illustrare percorsi didattici atti a sviluppare competenze trasversali. Inoltre, le esperienze pratiche in laboratorio permetteranno di acquisire i principi di base di organizzazione del laboratorio didattico, la capacità di spiegare al pubblico i principi delle tecniche utilizzate in modo semplice e chiaro.
The course aims: (i) to raise awareness of issues related to the teaching / learning chemistry; (ii) to suggest teaching strategies based on the involvement of the student as an active subject; (iii) to offer future teachers the opportunity to compare each other and with more experienced teachers; (iv) to describe educational pathways aimed to develop transversal skills. Moreover, the practical laboratory experiments will allow to acquire the basic principles of organization of the didactic laboratory, the ability to explain to the public the principles of the techniques used in a simple and clear way.
Prerequisiti/Required background knowledge
Corso di Chimica generale
Course of General chemistry
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni in aula con il coinvolgimento attivo degli studenti e discussione collegiale; simulazioni di lezione. Esercitazioni in laboratorio.
Lessons with active engagement of the students and collective discussions; lesson simulations. Laboratory experiments.
Altre informazioni/Further information
L’apprendimento in itinere sarà valutato mediante discussioni in aula e in laboratorio durante l’esecuzione degli esperimenti.
In itinere learning will be evaluated through classroom and laboratory discussions during the experiments.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L’esame consisterà nella valutazione della chiarezza e correttezza di un percorso didattico proposto dallo studente su un argomento di chimica inerente al corso e di una breve lezione ad esso correlata che svolgerà l’esaminando. Inoltre, verranno valutati i chiarimenti dati in risposta alle domande che gli saranno poste. La presenza alle attività di laboratorio è obbligatoria e lo studente dovrà scrivere individualmente una dispensa per studenti su un’esperienza di laboratorio. La dispensa sarà discussa durante l’esame orale. Questa modalità d’esame permette di valutare le conoscenze teoriche, le abilità comunicative nell’esporle, la capacità di giudizio e di apprendimento autonomo. Lo studente che avrà mostrato tutte le abilità e capacità elencate (v. risultati di apprendimento attesi) raggiungerà il punteggio massimo. Per superare la prova lo studente dovrà almeno dimostrare di conoscere ed aver compreso le nozioni di base e di usare un appropriato linguaggio scientifico. Il voto finale sarà il risultato dell’intera prova orale e della valutazione della dispensa.
The exam will consist in the evaluation of the clarity and precision of a didactic pathway suggested by the student about a chemistry topic related to the course and of a related brief lesson that will be carried out by the student. Moreover, the ability of the student to answer to the clarification questions will be evaluated. The presence in the laboratory is compulsory and the student will have to write individually notes for students on a laboratory experiment. The notes will be discussed during the oral exam Such an exam allows to evaluate the acquired theoretical knowledges, communication skills in their presentation, the ability of making judgment and autonomously learning. The student with all the listed abilities/capacities (see expected learning outcomes) will be given the highest grade. To pass the exam the student will have to prove at least the knowledge and understanding of the basic concepts and the use of a suitable scientific language. The final grade will be the result of the whole oral exam and of the evaluation of the written notes.
Programma esteso/Content
La chimica nella scuola. Cenni di epistemologia. Cenni a modelli di apprendimento. Didattica per competenze. Metodologie didattiche passive: lezione. Metodologie didattiche attive: case studies, simulazioni, flipped classroom, laboratori, problem-solving, ecc. Importanza e uso delle nuove tecnologie: blended learning, uso di video, strumenti per brainstorming, ecc. Applicazione di questi metodi ad argomenti di chimica generale (materia e moli, tavol periodica, reazioni redox, acidi e basi) e a tematiche di attualità (green chemistry, sviluppo sostenible, inquinamento, ecc). Prima di entrare in laboratorio saranno esposti i principi fondamentali su come organizzare attività di laboratorio per studenti delle scuole superiori. Durante le attività di laboratorio gli studenti dovranno organizzare attività di laboratorio per giovani studenti provando l’esperienza stessa e individuandone i punti critici e le difficoltà.
Chemistry in the school. Introduction to epistemology. Introduction to learning models. Skills teaching. Passive teaching methodologies: lesson. Active teaching methodologies: case studies, simulations, flipped classrooms, laboratories, problem-solving, etc. Importance and use of new technologies: blended learning, use of videos, brainstorming tools, etc. Application of these methods to chemistry topics (matter and mole, periodic table, redox reaction, acids and bases) and to current topics (green chemistry, sustainability, pollution, etc). Before the laboratory part, the fundamental principles on how to organize laboratory activities for high school students will be presented. During laboratory activities, students will have to organize laboratory activities for young students by testing the experience itself, identifying the critical points and the difficulties.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione: didattica per competenze, metodi efficaci di insegnamento, metodologie di organizzazione del laboratorio chimico didattico. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: capacità di spiegare in modo chiaro ed efficace, capacità di costruire un percorso didattico, capacità di organizzare esperienze di laboratorio per studenti singoli o in gruppo. Autonomia di giudizio: capacità di interpretare e razionalizzare i concetti base da un punto di vista critico, utilizzando un approccio metodologico scientifico; capacità di individuare le criticità nell’attività di laboratorio e saper organizzare un’esperienza di laboratorio tenendo in considerazione le tempistiche. Abilità comunicative: acquisizione di un vocabolario di termini chimici per saper esporre argomenti chimico-scientifici e rispondere alle domande degli allievi in maniera precisa, concisa e chiara; saper stendere una dispensa per studenti su attività di laboratorio. Capacità di apprendimento: capacità di approfondire autonomamente l’argomento esposto.
Knowledge and understanding: skills teaching, effective teaching methods, organization methods of the didactic chemical laboratory. Applying knowledge and understanding: ability to explain in clear and effective way, ability to build an didactic pathway, ability to organize laboratory experiences for single or group students. Making judgements: ability to interpret and rationalize basic concepts from a critical point of view with a scientific approach; ability to identify critical issues in laboratory activities and know how to organize a laboratory experience taking into consideration the timing. Communication skills: acquisition of a vocabulary of chemical terms to be able to expose chemical-scientific topics and to answer the pupils’ questions in a precise, concise and clear manner; how to write a dispensation for students on laboratory activities. Learning skills: ability to autonomously study in depth a subject to be presented.
Moduli
Codice Insegnamento Settore Scientifico Disciplinare (SSD) Docenti Agenda web
MF0390DIDATTICA DELLA CHIMICA (A) CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA Cala' Elisa, Gabano Elisabetta Non disponibile
MF0391DIDATTICA DELLA CHIMICA (B) CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA Gabano Elisabetta Non disponibile
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Insegnamento
DIDATTICA DELLA CHIMICA (A)
Codice
MF0390
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
GABANO Elisabetta
Docenti
Cala' Elisa, Gabano Elisabetta
CFU
3.0
Ore di lezione
24.0
Ore di studio individuale
51.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA
Tipo di insegnamento
Modulo di sola Frequenza
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
D
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
G
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso fornisce conoscenze e competenze utili all'organizzazione di attività di laboratorio chimico nelle scuole medie superiori.
The course provides knowledge and skills useful for the organization of chemical laboratory activities in high schools.
Testi di riferimento/Textbooks
Dispense fornite dal docente
Notes fron the teacher
Obiettivi formativi/Mission
Conoscenze: principi di base di organizzazione del laboratorio didattico. Abilità: saper organizzare attività di laboratorio chimico per studenti singoli e piccoli gruppi. Abilità comunicative: saper spiegare al pubblico i principi delle tecniche utilizzate per le esperienze in laboratorio in modo semplice e chiaro. Senso critico: saper organizzare l’attività di laboratorio per studenti singoli e per piccoli gruppi sapendo individuare i principi più importati
Knowledge: basic principles of organization of the educational laboratory. Skills: knowing how to organize chemical laboratory activities for single students and small groups. Communication skills: being able to explain to the public the principles of the techniques used for laboratory experiments in a simple and clear way. Critical sense: knowing how to organize laboratory activities for single students and for small groups, knowing how to identify the most important principles
Prerequisiti/Required background knowledge
Nessuno
None
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali ed esercitazioni in laboratorio
Lectures and laboratory exercises
Altre informazioni/Further information
L’apprendimento in itinere sarà valutato mediante discussioni in aula e in laboratorio durante l’esecuzione degli esperimenti
In itinere learning will be evaluated through classroom and laboratory discussions during the execution of the experiments
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L’esame consiste nella stesura di una dispensa per studenti su una attività di laboratorio che gli studenti dovranno organizzare singolarmente. La dispensa sarà discussa durante l’esame orale.
The exam consists in writing notes for students on a laboratory activity that the students will have to organize individually. The notes will be discussed during the oral exam.
Programma esteso/Content
I principi fondamentali su come organizzare attività di laboratorio per studenti delle scuole superiori saranno presentati durante la lezione frontale preliminare alle attività di laboratorio. Durante le attività di laboratorio gli studenti dovranno organizzare attività di laboratorio per studenti provando l’esperienza stessa individuandone i punti critici e le difficoltà.
The fundamental principles on how to organize laboratory activities for high school students will be presented during the frontal lesson prior to the laboratory activities. During laboratory activities, students will have to organize laboratory activities for students by testing the experience itself, identifying the critical points and the difficulties.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione: - conoscenza delle metodologie di organizzazione del laboratorio chimico didattico Abilità: - saper organizzare esperienze di laboratorio per studenti singoli o in gruppo Abilità comunicative: - saper stendere una dispensa per studenti su attività di laboratorio Senso critico: - saper individuare le criticità nell’attività di laboratorio e saper organizzare un’esperienza di laboratorio tenendo in considerazione le tempistiche
Knowledge and understanding: - knowledge of the organization methods of the didactic chemical laboratory Skills: - know how to organize laboratory experiences for single or group students Communication skills: - know how to write a dispensation for students on laboratory activities Critical sense: - know how to identify critical issues in laboratory activities and know how to organize a laboratory experience taking into consideration the timing
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Insegnamento
DIDATTICA DELLA CHIMICA (B)
Codice
MF0391
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
GABANO Elisabetta
Docenti
Gabano Elisabetta
CFU
3.0
Ore di lezione
24.0
Ore di studio individuale
51.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Tipo di insegnamento
Modulo di sola Frequenza
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
D
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
G
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso tratta metodologie didattiche attive e passive, applicandole ad argomenti di chimica e ponendo l’attenzione sulle problematiche relative al loro apprendimento/insegnamento.
The course will concern active and passive teaching methods, applying them to subjects of chemistry and focusing on the problems related to their learning / teaching.
Testi di riferimento/Textbooks
Saranno messe a disposizione su D.I.R. copie delle slides proiettate durante il corso oltre altro materiale utile. Sono consigliati i seguenti testi: - M. Castagna, Progettare la formazione, FrancoAngeli; - V. Domenici, Insegnare e apprendere la Chimica, Ed. Mondadori Università, Milano, 2018; - Cipolla, Didattica della Chimica - Metodi e strumenti per l’insegnamento e l’apprendimento della chimica, EdiSES; - Y. Vercher, N. Gerber, Chimica in casa – Atomi e molecole tra le mura domestiche, Ed. Dedalo; - G. Paladino, C. Spalatro, Didattica capovolta: matematica e scienze, Ed. Centro studi Erickson.
Copies of the slides shown during the course will be available on D.I.R. together with other useful material. The following texts are recommended: -M. Castagna, Progettare la formazione, FrancoAngeli; - V. Domenici, Insegnare e apprendere la Chimica, Ed. Mondadori Università, Milano, 2018; - Cipolla, Didattica della Chimica - Metodi e strumenti per l’insegnamento e l’apprendimento della chimica, EdiSES; - Y. Vercher, N. Gerber, Chimica in casa – Atomi e molecole tra le mura domestiche, Ed. Dedalo; - G. Paladino, C. Spalatro, Didattica capovolta: matematica e scienze, Ed. Centro studi Erickson.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si propone di: (i) sensibilizzare i discenti alle problematiche connesse con il processo di insegnamento/apprendimento della Chimica; (ii) proporre strategie didattiche fondate sul coinvolgimento dello studente come soggetto attivo; (iii) offrire ai futuri docenti la possibilità di confrontarsi tra loro e con docenti più esperti; (iv) illustrare percorsi didattici atti a sviluppare competenze trasversali.
The course aims: (i) to raise awareness of issues related to the teaching / learning chemistry; (ii) to suggest teaching strategies based on the involvement of the student as an active subject; (iii) to offer future teachers the opportunity to compare each other and with more experienced teachers; (iv) to describe educational pathways aimed to develop transversal skills.
Prerequisiti/Required background knowledge
Corso di Chimica generale
Course of General chemistry
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni in aula con il coinvolgimento attivo degli studenti e discussione collegiale; simulazioni di lezione.
Lessons with active engagement of the students and collective discussions; lesson simulations.
Altre informazioni/Further information
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L’esame consisterà nella valutazione della chiarezza e correttezza di un percorso didattico proposto dallo studente su un argomento di chimica inerente al corso e di una breve lezione ad esso correlata che svolgerà l’esaminando. Inoltre, verranno valutati i chiarimenti dati in risposta alle domande che gli saranno poste. Questa modalità d’esame permette di valutare le conoscenze teoriche, le abilità comunicative nell’esporle, la capacità di giudizio e di apprendimento autonomo. Lo studente che avrà mostrato tutte le abilità e capacità elencate (v. risultati di apprendimento attesi) raggiungerà il punteggio massimo. Per superare la prova lo studente dovrà almeno dimostrare di conoscere ed aver compreso le nozioni di base e di usare un appropriato linguaggio scientifico.
The exam will consist in the evaluation of the clarity and precision of a didactic pathway suggested by the student about a chemistry topic related to the course and of a related brief lesson that will be carried out by the student. Moreover, the ability of the student to answer to the clarification questions will be evaluated. Such an exam allows to evaluate the acquired theoretical knowledges, communication skills in their presentation, the ability of making judgment and autonomously learning. The student with all the listed abilities/capacities (see expected learning outcomes) will be given the highest grade. To pass the exam the student will have to prove at least the knowledge and understanding of the basic concepts and the use of a suitable scientific language.
Programma esteso/Content
La chimica nella scuola. Cenni di epistemologia. Cenni a modelli di apprendimento. Didattica per competenze. Metodologie didattiche passive: lezione. Metodologie didattiche attive: case studies, simulazioni, flipped classroom, laboratori, problem-solving, ecc. Importanza e uso delle nuove tecnologie: blended learning, uso di video, strumenti per brainstorming, ecc. Applicazione di questi metodi ad argomenti di chimica generale (materia e moli, tavola periodica, reazioni redox, acidi e basi) e di attualità (chimica verde, sviluppo sostenibile, inquinamento, ecc).
Chemistry in the school. Introduction to epistemology. Introduction to learning models. Skills teaching. Passive teaching methodologies: lesson. Active teaching methodologies: case studies, simulations, flipped classrooms, laboratories, problem-solving, etc. Importance and use of new technologies: blended learning, use of videos, brainstorming tools, etc. Application of these methods to chemistry topics (matter and mole, periodic table, redox reaction, acids and bases) and to current topics (green chemistry, sustainability, pollution, etc).
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione: didattica per competenze, metodi efficaci di insegnamento. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: capacità di spiegare in modo chiaro ed efficace, capacità di costruire un percorso didattico. Autonomia di giudizio: capacità di interpretare e razionalizzare i concetti base da un punto di vista critico, utilizzando un approccio metodologico scientifico. Abilità comunicative: acquisizione di un vocabolario di termini chimici per saper esporre argomenti chimico-scientifici e rispondere alle domande degli allievi in maniera precisa, concisa e chiara. Capacità di apprendimento: capacità di approfondire autonomamente l’argomento esposto.
Knowledge and understanding: skills teaching, effective teaching methods. Applying knowledge and understanding: ability to explain in clear and effective way, ability to build an didactic pathway. Making judgements: ability to interpret and rationalize basic concepts from a critical point of view with a scientific approach. Communication skills: acquisition of a vocabulary of chemical terms to be able to expose chemical-scientific topics and to answer the pupils’ questions in a precise, concise and clear manner. Learning skills: ability to autonomously study in depth a subject to be presented.
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Insegnamento
TECNICHE OMICHE E BIOANALITICHE
Codice
MF0442
Anno Accademico
2023/2024
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
BARBERIS ELETTRA
Docenti
Barberis Elettra
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
D
Anno
1
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso ha lo scopo di introdurre i principi delle tecniche analitiche utilizzate in campo omico (cromatografia in fase liquida e gassosa, bidimensionale e accoppiata a spettrometria di massa). Saranno introdotti gli indici di prestazione di un metodo analitico secondo la norma ISO17025. Saranno illustrate le differenze tra approccio targeted e untargeted e le strategie per scegliere il migliore approccio analitico a fronte di un problema pratico. Saranno introdotti i concetti di system biology, foodomics e scienze omiche (metabolomica, proteomica, lipidomica) al servizio delle analisi biomediche e agroalimentari, nonchè il concetto di identificazione di biomarcatori e della loro validazione. Saranno inoltre presentate le tecniche di trattamento dei dati. Saranno mostrate le più moderne applicazioni in diversi settori (campo clinico, beni culturali, food science). Il corso prevede alcune esperienze di laboratorio: estrazione di metaboliti e lipidi, solid phase extraction (SPE), desalting, filtri cut-off, estrazione di esosomi, food proteomics, preparazione di campioni di matrice biologica/alimentare; iniezione di campioni LC-MS, processamento e uso di database, analisi di campioni in GCxGCMS e processamento. Infine, gli studenti saranno guidati nell’affrontare una ricerca bibliografica e risolvere un caso studio proposto dal docente.
The course aims to introduce the fundamentals of the analytical techniques used in the field of omics (liquid and gas chromatography, two-dimensional chromatography, coupled with mass spectrometry). The performance indices of an analytical method will be introduced in accordance with the ISO17025 standard. The differences between targeted and untargeted approaches, as well as the strategies to choose the best analytical approach to a practical problem, will be illustrated. The concepts of system biology, foodomics and omics sciences (metabolomics, proteomics, lipidomics) will be introduced at the service of biomedical and food fields, as well as the concept of identifying biomarkers and their validation. Data processing techniques will be also presented. The most recent applications to different sectors (clinical field, cultural heritage, food science) will be shown. The course includes some laboratory experiences: metabolite and lipid extraction, solid phase extraction (SPE), desalting, cut-off filters, exosome extraction, food proteomics, preparation of biological / food matrix samples; LC-MS sample injection, database processing and use, GCxGCMS sample analysis and processing. Finally, students will be supervised through a bibliographic search and the resolution of a case study suggested by the teacher.
Testi di riferimento/Textbooks
Copia delle slide fornite dal docente
Slides and material from the teacher
Obiettivi formativi/Mission
Il corso ha l'obiettivo di fornire allo studente conoscenze della più diffusa strumentazione analitica in campo omico (cromatografia liquida, gascromatografia, spettrometria di massa) mono- e bi-dimensionale. Sono inoltre fornite conoscenze sui parametri per valutare la performance di un metodo analitico, sugli aspetti che differenziano le diverse tecniche omiche (proteomica, metabolomica, lipidomica) e su tutto l’iter analitico, dalla preparazione del campione all’analisi finale dei dati mediante metodi bioinformatici. L’insegnamento prevede anche attività di laboratorio che hanno l’obiettivo di fornire allo studente le capacità pratiche per affrontare uno studio multiomico, dal pretrattamento del campione, all’analisi dei dati finale, passando attraverso l’analisi strumentale. Lo studente acquisirà capacità di senso critico, affinando l’abilità di scegliere la miglior strategia sperimentale per risolvere un dato problema analitico. Saranno anche stimolate le capacità di comunicazione tramite un lessico appropriato e la proposta di casi studio che gli studenti dovranno risolvere e presentare tramite presentazione ppt. La proposta di casi studio permetterà inoltre di affinare le capacità di apprendimento.
The course aims to provide the student with understanding of the most commonly used analytical instruments in the omics field (liquid chromatography, gas chromatography, mass spectrometry), both one- and two-dimensional. Knowledge is also provided on the parameters for evaluating the performance of an analytical method, on the aspects that differentiate the different omics techniques (proteomics, metabolomics, lipidomics) and on the entire analytical process, from sample preparation to final data processing utilizing bioinformatic tools. The teaching also includes laboratory activities designed to provide the student with the practical skills needed to conduct multiomic investigations, from sample preparation to final data analysis, including instrumental analysis. The student will develop critical sense skills, refining the ability to select the optimal experimental method to solve a particular analytical problem. Communication skills will also be honed through the use of an appropriate lexicon and the proposal of case studies for students to solve and present via ppt presentations. The proposed case studies will also allow for the improvement of learning skills.
Prerequisiti/Required background knowledge
Nessuno
None
Metodi didattici/Teaching methods
Parte 1 (2 CFU): lezioni frontali in presenza nella sede di Novara (corso mutuato dalla LM Biotecnologie farmaceutiche) con possibilità di seguire in streaming. Parte 2 (4 CFU): lezioni frontali in presenza. Il lab sarà eseguito in parte nella sede di Alessandria e in parte presso il CAAD (Novara) nel minor numero possibile di giornate e concordandole con gli studenti.
Part 1 (2 CFU): face-to-face lectures in Novara (course borrowed from the LM Pharmaceutical Biotechnology) or the possibility of following in streaming. Part 2 (4 CFU): face-to-face lectures. The lab will be carried out partly in Alessandria and partly at CAAD (Novara) in the least possible number of days and in agreement with the students.
Altre informazioni/Further information
L’apprendimento in itinere sarà valutato mediante discussione in aula/in streaming con gli studenti, soprattutto durante la discussione dei casi studio.
Ongoing learning will be assessed through classroom / streaming discussion with students, especially during the discussion of case studies.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Esame orale che consiste in: - una domanda sugli argomenti del corso che può riguardare: 1) la descrizione dei principi di una tecnica analitica; 2) la descrizione della strumentazione utilizzata in campo omico; 3) la soluzione di un semplice problema analitico per il quale lo/a studente/ssa dovrà selezionare il miglior approccio analitico. - presentazione ppt di 5-10 minuti sul caso studio concordato col docente.
Oral exam consisting of: - a question on the topics of the course which may concern: 1) the description of the principles of an analytical technique; 2) the description of the instrumentation used in the omics field; 3) the solution of a simple analytical problem for which the student will have to select the best analytical approach. - a 5-10 minutes ppt presentation on the case study agreed with the teacher.
Programma esteso/Content
Introduzione al corso. Indici di prestazione di un metodo analitico (LOD, LOQ, esattezza e precisione, accuratezza, ripetibilità, riproducibilità, recupero, range dinamico e lineare, robustezza etc.). Principi di base della strumentazione per cromatografia liquida e gas. Introduzione alle tecniche omiche. Utilizzo di tecniche cromatografiche (HPLC e GC) e il loro accoppiamento con la spettrometria di massa nelle scienze omiche. LC e GC bidimensionali accoppiati alla spettrometria di massa. Approccio targeted e untargeted. Introduzione ai concetti di system biology, foodomics e scienze omiche al servizio delle analisi biomediche e agroalimentari. Programmazione e pianificazione di esperimenti in campo omico. Approfondimenti sulla spettrometria di massa e sulle tecniche cromatografiche (GC e LC) utilizzate per le scienze omiche. Lipidomica e metabolomica e loro applicazioni, proteomica e sue applicazioni. Applicazioni a diversi settori: proteomica clinica, beni culturali, food science, allergeni negli alimenti, casi studio. Il concetto di biomarcatore e la validazione dei biomarcatori. Esperienze di laboratorio: estrazione di metaboliti e lipidi, solid phase extraction (SPE), desalting, filtri cut-off, estrazione di esosomi, food proteomics, preparazione di campioni di matrice biologica/alimentare; iniezione di campioni LC-MS, processamento dei dati e uso di database, analisi di campioni in GCxGCMS e processamento dei dati. Laboratorio di bioinformatica (data management di dati complessi, pathway analysis, GO, Metaboanalyst). Casi studio: proposta di articoli scientifici, loro analisi e discussione in gruppo; come eseguire una ricerca bilbliografica per la soluzione di un caso studio.
Introduction to the course. Performance indices of an analytical method (LOD, LOQ, trueness and precision, accuracy, repeatability, reproducibility, recovery, dynamic and linear range, robustness, etc.). Basic principles of instrumentation for liquid and gas chromatography. Introduction to omics techniques. Use of chromatographic techniques (HPLC and GC) and their coupling with mass spectrometry in omics sciences. Two-dimensional LC and GC coupled to mass spectrometry. Targeted and untargeted approach. Introduction to the concepts of system biology, foodomics and omics sciences at the service of biomedical and food analysis. Programming and planning of omics experiments. Insights into mass spectrometry and chromatographic techniques (GC and LC) used for omics sciences. Lipidomics and metabolomics and their applications, proteomics and its applications. Applications to different fields: clinical proteomics, cultural heritage, food science, food allergens, case studies. The concept of biomarker and the validation of biomarkers. Laboratory experiences: metabolite and lipid extraction, solid phase extraction (SPE), desalting, cut-off filters, exosome extraction, food proteomics, preparation of biological / food matrix samples; LC-MS sample injection, data processing and database use, GCxGCMS sample analysis and data processing. Bioinformatics laboratory (data management of complex data, pathway analysis, GO, Metaboanalyst). Case studies: proposal of scientific articles, their analysis and group debate; how to perform bibliographic research for the solution of a case study.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione - conoscenza delle basi teoriche e teorico/pratiche delle più moderne tecniche di analisi in campo omico (cromatografia liquida e gas, anche bidimensionali, spettrometria di massa) - conoscenza dei metodi di pretrattamento e analisi di campioni in campo omico Capacità di applicare conoscenza e comprensione - saper confrontare diverse tecniche analitiche - saper scegliere il metodo migliore per la soluzione di un caso studio - Saper affrontare in laboratorio il pretrattamento di un campione e l’analisi multiomica, fino al trattamento del dato finale Abilità comunicative - acquisire e saper utilizzare un lessico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso - saper organizzare e presentare un caso studio tramite presentazione ppt Autonomia di giudizio - capacità di scegliere l’approccio analitico migliore in campo omico per la soluzione di un problema analitico Capacità di apprendimento - saper eseguire una ricerca bilgiografica e saper selezionare le fonti milgiori per la solzuione di un caso studio proposto.
Knowledge and understanding - knowledge of the theoretical and theoretical / practical bases of the most modern analytical techniques in the omics field (liquid and gas chromatography, even two-dimensional, mass spectrometry) - knowledge of the methods of pretreatment and analysis of samples in the omics field Ability to apply knowledge and understanding - knowing how to compare different analytical techniques - knowing how to choose the best method for solving a case study - Knowing how to deal with the pretreatment of a sample and multiomics analysis in the laboratory, up to the processing of the final data Communication skills - acquire and know how to use an appropriate vocabulary in relation to the topics covered in the course - knowing how to organize and present a case study through a ppt presentation Autonomy of judgment - ability to choose the best analytical approach in the omics field for the solution of an analytical problem Learning ability - to be able to perform a bibliographic research and to be able to select the best sources for the solution of a proposed case study.
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Insegnamento
CHIMICA BIO-ORGANICA E SUPRAMOLECOLARE
Codice
MF0761
Anno Accademico
2024/2025
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
TEI LORENZO
Docenti
Tei Lorenzo
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/06 - CHIMICA ORGANICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
2
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano.
Italian.
Contenuti/Content Summary
Il corso inizia col porre particolare attenzione sulla chimica bioorganica ed in particolare sui peptidi e sulla sintesi peptidica, la sintesi di oligonucleotidi e oligosaccaridi, le tecniche di bioconiugazione, e i sistemi coniugati farmaci-anticorpi. Verranno poi introdotti i principi della chimica supramolecolare e dei macrocicli inclusa la sintesi di chelanti polidentati. Verranno approfonditi alcuni aspetti di riconoscimento di ioni e di molecole organiche e di autoassemblaggio tramite interazioni non covalenti. Per ciascuno di questi argomenti verranno fatti esempi pratici applicativi nei vari campi della chimica e verranno fatti approfondimenti con articoli scientifici recenti.
The course begins by paying particular attention to bioorganic chemistry such as peptides and peptide synthesis, oligonucleotide and oligosaccharide synthesis, bioconjugation techniques, and antibody-drug conjugates. Then, the concepts of supramolecular and macrocyclic chemistry will be introduced, including the synthesis of polydentate chelators. Aspects related to the ions and organic molecules recognition and self-assembly through non covalent interactions will be described in detail. For each of these subjects we will show practical application examples in the various fields of chemistry and some examples of the recent scientific literature on the subjects will be discussed.
Testi di riferimento/Textbooks
Materiale fornito dal docente; J. W. Steed and J. L. Atwood, Supramolecular Chemistry, 2nd Edition, Wiley 2013 (ISBN 9781118681503) P. Beer, T. Barendt, J. Lim, Supramolecular Chemistry, Fundamentals and Applications, Oxford University Press (ISBN 9780198832843)
Slides and other material given by the teacher; J. W. Steed and J. L. Atwood, Supramolecular Chemistry, 2nd Edition, Wiley 2013 (ISBN 9781118681503) P. Beer, T. Barendt, J. Lim, Supramolecular Chemistry, Fundamentals and Applications, Oxford University Press (ISBN 9780198832843)
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si propone di fornire alle/agli studentesse/studenti approfondite conoscenze di chimica bio-organica esaminando importanti classi di biomolecole e di sonde chimiche per applicazioni di imaging o terapia e le strategie sintetiche per ottenerle. Le/gli studentesse/ studenti acquisiranno i principi delle moderne strategie sintetiche di sistemi macrociclici e di bioconiugazione: reazioni Richman Atkins, click, IEDDA, Staudinger. Particolare importanza assume la capacita di comprensione, descrizione dettagliata e previsione dei meccanismi di reazione e la capacità di progettare sintesi di molecole bio-organiche. Capacità comunicative: la/lo studentessa/studente approfondirà il vocabolario ed il simbolismo tipico della chimica organica. Egli inoltre acquisirà la capacità di poter approfondire e studiare autonomamente gli argomenti trattati nel corso.
The course aims to provide the student with in-depth knowledge of bio-organic chemistry by examining important classes of biomolecules and chemical probes for imaging or therapy applications and the synthetic strategies to obtain them. Students will acquire the principles of modern synthetic strategies of macrocyclic systems and bioconjugation: Richman Atkins, click, IEDDA, ​​Staudinger reactions. Special attention will be given to the ability of understanding, designing and drawing reaction mechanisms by selecting the best pathway of bio-organic reactions, also stereoselective or sterospecific. Communication skills: the students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to advanced organic chemistry Learning skills and ability in making judgements about new organic reactions.
Prerequisiti/Required background knowledge
Sono prerequisiti del corso le nozioni di acquisite nei corsi di Chimica Organica della Laurea Triennale.
Contents of the Organic Chemistry courses of the Batchelor Degree.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali ed esercitazioni in aula. Nel corso delle lezioni verranno forniti gli estremi di letteratura di riferimento per i vari argomenti al fine di permettere approfondimenti ed incoraggiare a prendere visione della letteratura primaria. I concetti oggetto del corso verranno discussi collegialmente in aula e applicati direttamente durante esercitazioni in aula.
The course is based on classroom lectures and exercises. During the lessons, the literature references for various topics will be given to enable further investigation and encourage the student to read the primary literature. The concepts of the course will be discussed in the classroom and applied directly during exercises in the classroom.
Altre informazioni/Further information
Il docente è a disposizione della/dello studentessa/studente per eventuali chiarimenti o spiegazioni degli argomenti trattati durante il corso. L’apprendimento in itinere verrà valutato tramite esercitazioni in aula e discussioni collegiali. Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studentidisabili-e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
The teacher is available to the student for any clarification or explanation of the topics covered during the course. Ongoing learning will be assessed through classroom exercises and collegial discussions. Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/servicesstudents-physical-or-learning-disabilities Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L’esame consiste in due parti: prima una presentazione di una ricerca su un argomento specifico scelto dalla/dallo studentessa/studente seguito da una discussione orale di 2-3 domande che vertono sull’intero programma del corso. La valutazione verrà effettuata in base all’efficacia della presentazione e dell’esposizione e successivamente verificando il grado di raggiungimento degli obiettivi formativi indicati in precedenza. La sufficienza viene raggiunta dimostrando di avere compreso e di essere in grado di utilizzare i concetti fondamentali degli argomenti trattati durante il corso. Altri parametri di giudizio sono: la capacità di organizzare ed esporre con chiarezza la propria risposta e l’acquisizione della appropriata terminologia. L’eccellenza può essere conseguita dimostrando una spiccata capacità di collegamento-confronto di temi sviluppati in tempi diversi durante il corso.
The exam consists of a presentation of a research carried out by the student on a particular chosen subject followed by an oral examination consisting of 2-3 questions on the entire program of the course. The evaluation will take place based on the efficacy of the presentation and by testing the level of the learning objectives previously described. The passing grade is achieved by demonstrating that the student has understood the subject and is able to use the basic concepts of the topics covered during the course. Other parameters of judgment are: the ability to organize and clearly expose the answer and the acquisition of the appropriate terminology. Excellence can be achieved by demonstrating a strong ability to link-compare different topics covered during the course.
Programma esteso/Content
Sintesi peptidica in fase solida (SPPS): supporti polimerici e linkers. Peptidi sintetici: funzionalizzazione, usi e applicazioni. Sintesi in fase solida di oligonucleotidi e di acidi peptido-nucleici (PNA). Sintesi di oligosaccaridi diretta e in fase solida. Nuove strategie di sintesi organica per la bioconiugazione: 1) utilizzo di reazioni di “Click Chemistry” per la bioconiugazione: cicloaddizione 1,3-dipolare di Huisgen, Staudinger Ligation, reazione di Diels-Alder a domanda elettronica inversa. 2) native chemical ligation 3) tecniche di site-specific labelling per l’invio di proteine su siti di interesse. 4) reazioni bioortogonali e bioconiugazione in vivo. 5) Sistemi farmaco-anticorpo e rilascio controllato del farmaco. Principi di chimica supramolecolare e dei macrocicli. Sintesi di leganti macrociclici polidentati. Sintesi di criptandi e calixareni. Agenti chelanti bifunzionali. Recettori di specie cariche e neutre. Autoassemblaggio tramite interazioni non covalenti. Macchine molecolari: sintesi e applicazioni.
Solid Phase Peptide Synthesis (SPPS): polymeric supports and linkers. Synthetic peptides: functionalization, uses and applications. Solid Phase Synthesis of oligonucleotides and of peptide-nucleic acids (PNA). Synthesis of oligosaccharides (direct and in solid phase). New organic synthetic strategies for bioconjugation: 1) use of Click Chemistry reactions for bioconjugation: Huisgen's 1,3-dipolar cycloaddition, Staudinger Ligation, Inverse Electronic Demand Diels-Alder reaction; 2) native chemical ligation; 3) site-specific labeling techniques to deliver proteins to the site of interest; 4) bioorthogonal reactions and in vivo bioconjugation. 5) Antibody-drug conjugates and controlled release of drugs. Principles of Supramolecular and macrocyclic chemistry. Synthesis of polydentate macrocyclic ligands. Synthesis of cryptands and calixarenes. Bifunctional chelating agents. Receptors for charged and neutral guests. Self-assembly through non covalent interactions. Molecular machines: synthesis and applications.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Obiettivo 1: Conoscenza e capacità di comprensione. Conoscere i principi delle sintesi di biomolecole quali peptidi, oligonucleotidi e oligosaccaridi. Conoscere le modalità di formazioni di addotti supramolecolari e le loro proprietà. Obiettivo 2: capacità di applicare conoscenza e comprensione. Essere in grado di progettare la sintesi di una sonda per applicazioni biomediche. Essere in grado di disegnare un sistema per il rilascio controllato di un farmaco. Capacità di utilizzare i concetti della chimica supramolecolare per diversi tipi di applicazioni. Effettuare ricerche bibliografiche e strutturali di molecole o reazioni organiche. Obiettivo 3: Autonomia di giudizio. Essere in grado di valutare in base alla struttura di un composto quali previsioni possono essere fatte circa le proprietà molecolari. Acquisizione della capacità di interpretare e razionalizzare le reazioni bio-organiche in termini di meccanismo di reazione e di affrontare lo studio della materia mediante un apprendimento critico e non mnemonico. Obiettivo 4: Abilità comunicative. Capacità di preparare ed esporre una presentazione chiara e funzionale su un argomento o un articolo scientifico avanzato. Capacità di collegamento-confronto di argomenti diversi. Capacità di organizzare ed esporre con chiarezza la propria risposta e l’acquisizione della appropriata terminologia. Obiettivo 5: Capacità d’apprendimento. Acquisizione della capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato. Capacità di aggiornamento e ampliamento delle conoscenze sulla disciplina attraverso la consultazione di testi didattici più avanzati e pubblicazioni scientifiche del settore.
Objective 1: Knowledge and understanding. Knowledge of the principles of the synthesis of biomolecules such as peptides, oligonucleotides and oligosaccharides. Knowledge of the modalities of supramolecular adduct formation and their properties. Objective 2: Applying knowledge and understanding. Ability to design the synthesis of probe for biomedical applications. Ability to design a system for the drug controlled release. Ability to apply the supramolecular chemistry concepts for various types of applications Ability to carry out bibliographic and structural searches on organic molecules and reactions. Objective 3: Making judgements. Ability to evaluate from the structure of a compound which predictions can be made about its molecular properties. Ability to interpret and rationalize bio-organic reactions in terms of reaction mechanism and to address the study of the subject through critical and non-mnemonic learning. Objective 4: Communication skills. Ability to prepare and give a presentation clear and functional on an advanced scientific paper or subject. Ability to connect and compare different topics. Ability to clearly organize and explain the answer by acquiring the appropriate terminology. Objective 5: Learning skills Ability to use teaching material for a critical and rational study. Ability to update and expand knowledge of the discipline through the consultation of more advanced teaching texts and scientific publications on the subject.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0761 CHIMICA BIO-ORGANICA E SUPRAMOLECOLARE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
SPETTROSCOPIE OTTICHE
Codice
S1415
Anno Accademico
2024/2025
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
GUIDO CIRO ACHILLE
Docenti
D'amore Maddalena, Guido Ciro Achille
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/02 - CHIMICA FISICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
2
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - S1415 SPETTROSCOPIE OTTICHE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
Chimica fisica dei materiali e catalisi
Codice
MF0112
Anno Accademico
2024/2025
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
GIANOTTI Enrica
Docenti
Gianotti Enrica
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/02 - CHIMICA FISICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
2
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso si articola in due moduli, come descritto sotto. Modulo Chimica-fisica dei Materiali: classificazione dei materiali e loro proprietà chimico-fisiche. Lo stato solido. Tecniche di caratterizzazione dei materiali. Nanomateriali e nanotecnologie. Modulo Catalisi: Reazioni fondamentali di catalisi eterogenea; tipologia di catalizzatori ed alcuni esempi di applicazioni industriali.
The course is divided into two part, as described below. Part A (Physical-chemistry of materials) Classification of materials and their properties. Solid state: properties and classification of solids. Characterization techniques of the materials. Nanomaterials and nanotechnology.
Part B (Catalysis): heterogeneous catalysis, reaction mechanisms in the gas phase. Solids used in the heterogeneous catalysis and examples of industrial applications.
Testi di riferimento/Textbooks
Materiale di approfondimento utile ai fini del corso verrà messo a disposizione dal docente 
Testi consigliati:
J. I. Gersten, F. W. Smith, “The Physics and Chemistry of Materials”, Wiley
P. Atkins, J de Paula “Chimica Fisica”, V edizione italiana, Zanichelli.
I. Chorkendorff, J. W. Niemantsverdriet, “Concepts of Modern Catalysis and Kinetics Masters”, Wiley-VCH.
S. David Jackson and Justin S.J. Hargreaves, “Metal Oxide Catalysis”, Wiley-VCH
Slides provided by the teacher. J. I. Gersten, F. W. Smith, “The Physics and Chemistry of Materials”, Wiley P. Atkins, J de Paula “Physical Chemistry”, Zanichelli. Chorkendorff, J. W. Niemantsverdriet, “Concepts of Modern Catalysis and Kinetics Masters”, Wiley-VCH. S. David Jackson and Justin S.J. Hargreaves, “Metal Oxide Catalysis”, Wiley-VCH D.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti elementi di chimica fisica dei materiali e di catalisi eterogenea, con particolare riferimento ai nanomateriali e all’utilizzo industriale dei catalizzatori. Il corso permetterà di sviluppare le abilità comunicative degli studenti attraverso l’acquisizione di un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette allo studente di trarre conclusioni su questioni attinenti gli argomenti trattati. Ci si aspetta che questa attività sia anche in grado di aumentare la capacità di giudizio degli studenti attraverso una analisi accurata delle recente letteratura scientifica. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette allo studente di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati. Infine, lo scopo del corso sarà anche quella di testare la capacità di apprendimento e di applicare la conoscenza attraverso la preparazione di un graphical abstract relativo alla progettazione di un materiale.
The course aims to provide elements of physical-chemistry of materials and heterogeneous catalysis, with particular reference to nanomaterials and the industrial use of catalysts. The course will allow to students to develop communicative skills by acquiring an appropriate vocabulary in relation to the discussed topics. The course also aims to develop the ability to learn independently and the critical meaning that allows the student to draw conclusions on discussed topics. It is expected that this activity will also be able to increase students' judgment skills through a thorough analysis of recent scientific literature. The course also aims to develop the ability to learn independently and the critical sense that allows the student to draw conclusions on issues related to the topics covered. Finally, the aim of the course will also be to test the ability to learn and apply knowledge through the preparation of a graphical abstract related to the design of a material.
Prerequisiti/Required background knowledge
E’ consigliabile l’acquisizione degli argomenti dei corsi di Chimica-Fisica I e Chimica-Fisica II.
Knowledge of the topics of Physical Chemistry I and II
Metodi didattici/Teaching methods
Il corso prevede lezioni frontali in aula in cui gli argomenti trattati saranno presentati e discussi con gli studenti. L’autonomia di giudizio e la capacità di apprendere saranno insegnati attraverso la richiesta di preparazione di un graphical abstract, un elaborato attraverso il quale gli studenti dovranno sfruttare quanto appreso nel corso e la loro autonomia di giudizio per progettare un materiale per una particolare applicazione (catalisi, drug delivery, imaging ottico, ecc..).
The course includes frontal lessons in the classroom where the treated topics will be presented and discussed with the students. The autonomy of judgment and the ability to learn will be taught through the request for the preparation of a graphical abstract, a project through which the students will have to exploit what they learned in the course and their independence of judgment to design a material for a particular application ( catalysis, drug delivery, optical imaging, etc.).
Altre informazioni/Further information
L’apprendimento in itinere verrà controllato mediante lo svolgimento di esercizi dediti alla progettazione di un materiale per particolari applicazioni: catalisi, drug delivery, imaging ottico, ecc..
The in itinere learning will be controlled by the execution of exercises in which the students have to show their knowledge in the design of materials with applications as catalysis, drug delivery and optical imaging.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Alla fine del corso è richiesto a ciascun studente l’elaborazione di un graphical abstract relativo alla progettazione di un materiale per una particolare applicazione (catalisi, drug delivery, imaging ottico, ecc..). L'esame finale si baserà sulla discussione orale per la verifica dell'apprendimento delle tematiche affrontate a lezione. Verranno effettuate 5 domande sul programma del corso per valutare la capacità di apprendimento e comprensione e 1 domanda sulla presentazione del graphical abstract in modo da poter valutare l’autonomia di giudizio e il senso critico. Verranno valutate le capacità dello studente nell’utilizzo degli strumenti forniti nelle lezioni per poter progettare materiali con particolari funzionalità chimiche per diverse tipologie di applicazioni e nella scelta delle varie tecniche di caratterizzazione dei materiali.
At the end of the course each student is asked to elaborate a graphical abstract related to the design of a material for a particular application (catalysis, drug delivery, optical imaging, etc.). The final exam will be based on the oral discussion for the verification of learning the topics addressed in class. 5 questions will be asked about the program of the course to evaluate the ability to learn and understand and 1 question about the presentation of the graphical abstract in order to evaluate the autonomy of judgment and the critical sense. The student's skills will be evaluated in the use of the tools provided in the lessons to be able to design materials with special chemical functions for different types of applications and in the choice of the various techniques of characterization of materials.
Programma esteso/Content
Parte A (Chimica Fisica dei Materiali). Classificazione dei materiali e loro proprietà. Tipi di legami nei materiali. Lo stato solido: proprietà e classificazione dei solidi. Tecniche di caratterizzazione strutturale dei materiali: XRD e microscopie elettroniche (SEM e HRTEM con microsonda EDS). Proprietà meccaniche, elettriche, magnetiche e ottiche dei materiali. La superficie dei materiali e tecniche di caratterizzazione di superfici (spettroscopia Auger, XPS, UPS, fluorescenza a raggi X). Cambiamento delle proprietà dei materiali in funzione delle dimensioni: i nano-materiali e nano-materiali porosi. Verranno esaminati alcuni tipi di materiali porosi e materiali ibridi organico-inorganici con cenni alle procedure di sintesi e alle loro applicazioni in diversi campi di interesse tecnologico (catalisi eterogenea, rilascio controllato di farmaci e imaging ottico). Parte B (Catalisi). Catalisi eterogenea: Meccanismi di reazioni in fase gas in catalisi eterogenea. Aspetti energetici nella catalisi eterogenea. I solidi per la catalisi eterogenea: metodi di preparazione di materiali microporosi e mesoporosi e catalizzatori metallici supportati, metodi per lo studio delle proprietà e reattività di superficie di catalizzatori eterogenei. Esempi di processi catalitici in fase eterogenea. Saranno inoltre forniti agli studenti gli elementi per poter predisporre un graphical abstract relativo alla progettazione di un materiale per una particolare applicazione (catalisi, drug delivery, imaging ottico, ecc...)
Part A (Physical Chemistry of the Materials). Classification of materials and their properties. Bonding in solids. Solid state: properties and classification of solids. Structural characterization of materials: XRD and electron microscopies (SEM and HRTEM with EDX). Mechanical, thermal, electrical, magnetic and optical properties of the materials. The surface of the materials and surface characterization techniques (Auger spectroscopy, XPS, UPS, X-ray fluorescence). Nano-materials and porous nano-materials: how the properties of the materials change as a function of the dimensions. Different porous materials and organic-inorganic hybrids will be examined with particular attention to the synthetic procedures and to the applications in several technological fields (heterogeneous catalysis, drug delivery and optical imaging). Students will also be provided with the elements to prepare a graphical abstract related to the design of a material for a particular application (catalysis, drug delivery, optical imaging, etc.).
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenze e capacità di comprensione: acquisire solide conoscenze degli aspetti fondamentali delle proprietà chimico-fisiche che caratterizzano i nanomateriali porosi e ibridi. Saper correlare struttura-proprietà nei nanomateriali e catalizzatori. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: acquisire la capacità di saper valutare, alla luce delle nozioni apprese durante il corso, quali siano i metodi di caratterizzazione chimico-fisica più adatti a seconda del tipo di nanomateriale proposto. Verrà proposta una discussione collegiale degli argomenti trattati a lezione e nell’esame finale la capacità di applicare la conoscenza e la comprensione sarà valutato attraverso domande di tipo teorico. Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare un lessico appropriato in relazione agli argomenti ed alle tecniche trattati nel corso; saper presentare alla prova orale gli argomenti del corso con un linguaggio chiaro ed efficace. Autonomia di giudizio: saper analizzare in modo critico la letteratura recente. Capacità di apprendimento: capacità di usare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato, anche per una successiva autonoma acquisizione di conoscenze superiore e per un aggiornamento continuo. L’autonomia di giudizio e la capacità di apprendimento saranno valutate principalmente tramite la presentazione e la discussione del del graphical abstract relativo alla progettazione di un materiale.
Knowledge and understanding: knowledge of the fundamental aspects of chemical-physical properties of porous or hybrid; structure-properties relationship in solid materials and catalysts nanomaterials. Applying knowledge and understanding: ability to choose the most suitable physica.-chemical characterization method, depending on the type of nanosystem proposed. A collegial discussion will be proposed of the topics covered in class and in the final exam the ability to apply knowledge and understanding will be evaluated through theoretical questions. Communication skills: Acquire and know how to use an appropriate vocabulary in relation to the topics and techniques discussed in the course. To be able to discuss the topics of the course at the final exam with an appropriate language. Making judgements: understand and analyse critically recent literature covering the topics of the course. Learning skills: ability to use the teaching material for a critical and reasoned study, also for a subsequent autonomous acquisition of superior knowledge and for a continuous updating. The autonomy of judgment and the ability to learn will be evaluated mainly through the presentation and discussion of the graphical abstract related to the design of a material.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0112 Chimica fisica dei materiali e catalisi - ALESSANDRIA
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Stampa
Insegnamento
LABORATORIO DI SPETTROSCOPIE BIOMOLECOLARI
Codice
MF0762
Anno Accademico
2024/2025
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
LALLI DANIELA
Docenti
Digilio Giuseppe, Lalli Daniela
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
2
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
In questo corso sono trattate le applicazioni della risonanza magnetica nucleare (NMR) allo studio di molecole di interesse biologico, con particolare riferimento alla struttura tridimensionale di peptidi e proteine. Nella parte svolta in aula saranno richiamati i concetti fondamentali della spettroscopia NMR e saranno descritte le tecniche NMR multidimensionali di base impiegate per la risoluzione della struttura di peptidi e proteine. Nella parte svolta in laboratorio NMR saranno descritti il funzionamento dello spettrometro NMR ed il relativo software. Verranno inoltre acquisiti spettri NMR multinucleari/multidimensionali di piccole molecole e polipeptidi. Infine, nella parte svolta in laboratorio informatico, saranno illustrati gli strumenti software per 1) processare ed analizzare gli spettri NMR; 2) risolvere problemi di assegnazione ed elucidazione strutturale; e 3) applicare il metodo sequenza-specifico per l’assegnazione di proteine.
This course deals with the application of Nuclear Magnetic Resonance (NMR) techniques to the structural elucidation of biomolecules, including methods to obtain the three-dimensional structure of peptides and proteins. The course starts in the classroom by recalling the fundamentals of NMR spectroscopy; concepts and main techniques underlying biomolecular NMR will be introduced as well. In the NMR laboratory, it will be shown how to acquire and process either mono- and two-dimensional NMR spectra. Finally, in the computer room, it will be shown how to use software tools to: 1) analyse 1D/2D NMR spectra of small biomolecules and peptides; 2) work out the structure of unknown compounds; and 3) apply the sequence-specific assignment procedure to assign unambiguously the 2D-NMR spectra of polypeptides.
Testi di riferimento/Textbooks
Il materiale didattico e le dispense a cura del docente sono integralmente disponibili sulla piattaforma online. Testi consigliati: • A. Randazzo “Guida Pratica alla Interpretazione di Spettri NMR”, Loghia, 2018, ISBN-8895122429. • T.D.W. Claridge “High-Resolution NMR Techniques in Organic Chemistry”, 3rd Ed, 2006, Elsevier (in lingua inglese) • Joseph. P. Hornak “The Basics of NMR” 1997-2004. http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/ (libro online, disponibile anche in italiano)
The lecturer will provide all slides and exercises discussed during the course. Suggested textbooks: • A. Randazzo “Guida Pratica alla Interpretazione di Spettri NMR”, Loghia, 2018, ISBN-8895122429. (in Italian) • T.D.W. Claridge “High-Resolution NMR Techniques in Organic Chemistry”, 3rd Ed, 2006, Elsevier (in English) • Joseph. P. Hornak “The Basics of NMR” 1997-2004. http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/
Obiettivi formativi/Mission
- Fornire le conoscenze teoriche, metodologiche e pratiche della spettroscopia NMR applicata alle biomolecole; - Fornire gli strumenti necessari (incluse risorse software) per consentire l'acquisizione, il processamento e l'analisi di dati NMR utili alla determinazione strutturale; - Creare consapevolezza circa le possibilità (e le limitazioni) della tecnica NMR per la determinazione della struttura tridimensionale di peptidi e proteine; - Sviluppare la capacità di applicare le conoscenze acquisite in maniera autonoma per pianificare, eseguire ed interpretare esperimenti NMR e valutare con senso critico i risultati ottenuti.
-To provide the students with theoretical, methodological and practical knowledge of biomolecular NMR; -To provide the students with the tools (including software resources) to enable the acquisition, processing and analysis of NMR spectra; -To create awareness about the potential (and limitations) of NMR spectroscopy in regards to the resolution of the three-dimensional structure of biomolecules; -To provide the students with the ability to apply the acquired knowledge to design, run and analyse NMR experiments autonomously and to judge the experiment outcome with critical sense.
Prerequisiti/Required background knowledge
Conoscenze di base di chimica organica, chimica fisica (principi di spettroscopia NMR) e biochimica (struttura di proteine)
Students must be familiar with basic concepts in organic chemistry, physical chemistry (NMR spectroscopy) and biochemistry (protein structure).
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali su principi di spettroscopia NMR multinucleare e multidimensionale; esercitazioni interattive in aula (carta e penna) sulla interpretazione di spettri 1D/2D NMR; acquisizione guidata di spettri NMR in laboratorio (spettrometro Bruker Avance III, 500 MHz); esercitazioni interattive di assegnazione spettrale e analisi strutturale tramite software dedicati (laboratorio informatico)
-Lectures on advanced NMR spectroscopy techniques, with exercises on the interpretation of NMR data (both 1D and 2D), -NMR laboratory practice to acquire 1D/2D NMR spectra (Bruker Avance III spectrometer, 500 MHz) -Exercises on spectral assignment and structural characterization assisted by dedicated software (computer room).
Altre informazioni/Further information
Durante il corso verranno proposti alle studentesse ed agli studenti diversi esercizi di interpretazione spettrale, da eseguire in aula o in laboratorio informatico in maniera interattiva. Inoltre è previsto che tutti gli studenti utilizzino lo spettrometro in maniera supervisionata dal docente. Questo consente al docente di valutare in tempo reale il livello di apprendimento. Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studentidisabili-e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
During the exercise sessions (either in the classroom and in the computer room) the students will solve resonance assignment problems and structure identification problems under the supervision of the teacher. During the practical NMR lab session, all the students will use the spectrometer under the supervision of the teacher. This allows the teacher to assess the level of learning in real time. Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the "Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti", consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/servicesstudents-physical-or-learning-disabilities. Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L’esame consiste in una prova scritta della durata di 2 ore in cui vengono valutate le conoscenze acquisite durante il corso e la capacità della/dello studentessa/studente di applicarle alla risoluzione di problemi di interpretazione spettrale. L’esame scritto consiste di 8 domande relative a tutto il programma svolto a lezione. In particolare, l’esame prevede: -almeno 2 domande volte ad accertare conoscenze teoriche, capacità di apprendimento ed acquisizione di un lessico adeguato; -almeno 3 domande volte ad accertare la capacità di applicare le conoscenze teoriche (tipicamente esercizi di interpretazione spettrale); -almeno una domanda volta ad accertare la capacità di applicare le conoscenze teoriche con giudizio critico (tramite esercizio volto all' identificazione della struttura di un composto incognito, sulla base degli spettri NMR forniti). A fine corso viene reso disponibile alle/agli studentesse/studenti un testo tipico di esame.
The exam consists of a 2-hours written exam that evaluates the acquired knowledge and the student's ability to apply such knowledge to solve spectral problems. The written exam consists of eight questions spanning any of the arguments treated in the course. In particular, the exam includes: - at least two questions to verify theoretical knowledge, learning ability and acquisition of a specific technical vocabulary; - at least three question to assess the ability to apply knowledge and understanding (typically these questions address assignment problems or structural elucidation problems); -at least one question to assess the ability to apply knowledge and to make critical judgments (typically, this question deals with the analysis of a set of NMR data to obtain as much as possible structural information about unknown compounds). At the end of the course, a model exam text will be made available.
Programma esteso/Content
In aula (1.5 CFU): -Richiamo dei concetti fondamentali della spettroscopia NMR multinucleare (spin nucleare, frequenza di precessione di Larmor, spostamento chimico, accoppiamento scalare, rilassamento nucleare, effetto Overhauser nucleare); -Esercitazioni di interpretazione di spettri 1D-NMR multinucleari per la caratterizzazione strutturale di piccole molecole; -Introduzione alle tecniche NMR multidimensionali (sia di tipo omonucleare che eteronucleare), come COSY, TOCSY, NOESY, HSQC, HMQC, HMBC; -Esercitazioni di interpretazione di spettri 2D-NMR per l’assegnazione delle risonanze di biomolecole e per l'elucidazione strutturale; -L' assegnazione sequenza-specifica per l’analisi di polipeptidi. In laboratorio NMR (2 CFU): -Descrizione dello spettrometro NMR ed aspetti pratici per l’acquisizione di spettri 1D/2D NMR (sintonia della sonda, lock, shim, impostazione dei parametri di acquisizione); -Preparazione dei campioni per l’analisi NMR; -Acquisizione ed processamento di spettri NMR monodimensionali (1H, 13C, 31P, 19F) di biomolecole e farmaci (biotina, glutatione, desametasone-21-fosfato, composti a struttura incognita); -Acquisizione di spettri 2D-COSY, 2D-TOCSY, 2D-NOESY, 2D-HSQC, 2DHMQC, 2D-HMBC delle molecole di cui sopra; -Acquisizione di spettri 2D-COSY, 2D-TOCSY e 2D-NOESY di polipeptidi per assegnazione-sequenza specifica. In laboratorio informatico (2.5 CFU): -Processamento degli spettri NMR acquisiti (FT, correzione di fase, peak picking, integrazione, calibrazione) tramite software dedicato; -Assegnazione delle risonanze 1H e 13C NMR degli spettri acquisiti in laboratorio NMR; -Assegnazione sequenza specifica di peptidi tramite software CARA; -Identificazione di composti incogniti da spettri 1D/2D NMR.
Classroom lectures (1.5 CFU): -Fundamentals of NMR spectroscopy (nuclear spin, Larmor precession, chemical shift, scalar coupling, nuclear relaxation, nuclearOverhausereffect); -Interpretation of 1D-NMR spectra for the elucidation of the structure of small biomolecules; -Two-dimensional NMR spectroscopy (homonuclear and heteronuclear), including COSY, TOCSY, NOESY, HSQC, HMQC, HMBC; -Analysis of homonuclear 2D-NMR spectra to elucidate the structure of biomolecules; - Sequence-specific assignment for the resonance assignment of polypeptides. NMR lab (2 CFU): -How an NMR spectrometer works and practical aspects about the acquisition of NMR spectra (probe tuning, lock, shim, setting of acquisition parameters); -Sample preparation (deuterated solvents); -Acquisition and processing of 1D-NMR spectra (1H, 13C, 31P, 19F) of biomolecules and drugs (biotin, glutathione, dexamethasone-21-phosphate, unknown compounds); -Acquisition and processing of 2D-NMR spectra of the compounds mentioned above (including 2D-COSY, 2D-TOCSY, 2D-NOESY, 2D-HSQC, 2D-HMQC, 2D-HMBC); -Acquisition and processing of 2D-COSY, 2D-TOCSY and 2D-NOESY NMR spectra of small peptides for sequence-specific assignment. Computer room (2.5 CFU): -Processing of the NMR spectra of the above mentioned molecules (FT, phase correction, calibration, peak picking, integration); -Multinuclear NMR resonance assignment; -Computer-aided sequence-specific assignment of the peptide(s) whose spectra were acquired in the NMR lab by means of specialized software (Computer Aided Resonance Assignment - CARA); -Identification of unknown compounds based on the analysis of 1D/2D NMR spectra.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
-Conoscenza e comprensione teorica e pratica della risonanza magnetica nucleare; -Applicazione dei concetti teorici per l’interpretazione spettrale e per l’analisi strutturale di molecole anche complesse; -Acquisizione di proprietà di linguaggio che consenta di presentare i risultati di uno studio NMR con un vocabolario tecnico adeguato; -Capacità di affrontare problemi di elucidazione strutturale, applicando autonomia di giudizio per valutare il grado di affidabilità delle conclusioni raggiunte; -Conoscenza delle risorse bibliografiche e software per il futuro approfondimento di aspetti specifici nel campo della spettroscopia NMR biomolecolare.
-Theoretical and practical understanding of biomolecular NMR; -Application of theoretical concepts for spectral interpretation and structural elucidation of biomolecules; -Acquisition of a language that allow presenting the results of an NMR study with appropriate technical vocabulary. -Capacity to solve problems of structural characterization by adopting the appropriate strategy and with independent thinking. -Familiarity with bibliographic resources and software tools for further, autonomous deeper learning of specific aspects in biomolecular NMR.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0762 LABORATORIO DI SPETTROSCOPIE BIOMOLECOLARI - ALESSANDRIA
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Insegnamento
PROPRIETA' DEI POLIMERI
Codice
MF0704
Anno Accademico
2024/2025
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
LAUS Michele
Docenti
Chiarcos Riccardo, Laus Michele
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/04 - CHIMICA INDUSTRIALE
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
2
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Proprietà fisiche e meccaniche dei polimeri allo stato solido e liquido. Polimeri in soluzione. Proprietà delle soluzioni polimeriche.
Physical and mechanical properties of polymers in solid and liquid states. Polymer solutions. Polymer solution properties.
Testi di riferimento/Textbooks
-Fondamenti di scienza dei polimeri (testi AIM). M. Guaita, F. Ciardelli, F. La Mantia, E. Pedemonte (Edizioni Nuova Cultura) - Polymer Physics. M. Rubinstein, R. Colby
-Fondamenti di scienza dei polimeri (testi AIM). M. Guaita, F. Ciardelli, F. La Mantia, E. Pedemonte (Edizioni Nuova Cultura) - Polymer Physics. M. Rubinstein, R. Colby
Obiettivi formativi/Mission
Gli studenti apprenderanno le cause molecolari alla base delle caratteristiche macroscopiche dei sistemi polimerici. Particolare attenzione sarà rivolta alle proprietà meccaniche dei polimeri. Gli studenti apprenderanno inoltre le basi fisico-matematiche necessarie all'analisi di sistemi polimerici.
Students will learn the molecular origin of the macroscopic characteristics of polymer systems. Particular attention will be paid to the mechanical properties of the polymers. Students will also learn the basical physical-mathematical skills necessary for the analysis of polymeric systems.
Prerequisiti/Required background knowledge
Nessuno
No
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali.
Classroom lessons
Altre informazioni/Further information
No
No
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Esame scritto.
Written examination.
Programma esteso/Content
-Modello della catena ideale; -dimensioni dei polimeri allo stato solido; - transizione vetrosa - polimeri cristallini - proprietà meccaniche dei polimeri ed esperimenti di creep, stress-relaxation e dinamico meccanici; - teoria delle gomme -proprietà dei polimeri allo stato fuso - soluzioni polimeriche
- Ideal chain model; - Polymer dimensions in solid state; - Glass transition; - Crystalline polymers; - Mechanical properties of polymers and creep, stress-relaxation, dynamic-mechanical experiments; - elastomer theory; - polymer properties in melt; -polymer solutions
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Gli studenti apprenderanno le cause molecolari alla base delle caratteristiche macroscopiche dei sistemi polimerici. Particolare attenzione sarà rivolta alle proprietà meccaniche dei polimeri. Gli studenti apprenderanno inoltre le basi fisico-matematiche necessarie all'analisi di sistemi polimerici.
Students will learn the molecular origin of the macroscopic characteristics of polymer systems. Particular attention will be paid to the mechanical properties of the polymers. Students will also learn the basical physical-mathematical skills necessary for the analysis of polymeric systems.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0704 PROPRIETA' DEI POLIMERI - ALESSANDRIA
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Insegnamento
ULTERIORI CONOSCENZE LINGUISTICHE
Codice
MF0229
Anno Accademico
2024/2025
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
CFU
2.0
Ore di lezione
16.0
Ore di studio individuale
34.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
NN -
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OBB
Categoria insegnamento
F
Anno
2
Periodo
Annuale
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
G
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Insegnamento
BIOCHIMICA APPLICATA
Codice
MF0146
Anno Accademico
2024/2025
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
AUDRITO VALENTINA
Docenti
Audrito Valentina
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
BIO/10 - BIOCHIMICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
2
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano.
ITA
Contenuti/Content Summary
Il corso mediante un approccio teorico e pratico in laboratorio fornirà un’ampia prospettiva sulle principali metodologie biochimiche e biomolecolari.
The course through a theoretical and practical approach in the laboratory provides a broad focus on the main biochemical and biomolecular methodologies.
Testi di riferimento/Textbooks
Il materiale didattico offerto sulla piattaforma DIR del corso è un supporto integrativo al corso. Il materiale per eventuali approfondimenti sarà altresì suggerito durante il corso, inclusi articoli scientifici specifici che descrivono le tecniche trattate nel corso. -Testo suggerito “Metodologie biochimiche e biomolecolari” Mauro Maccarone Zanichelli
The teaching material offered on the DIR platform of the course is an additional support to the course. Material for any further information will also be suggested during the course, including specific papers describing the techniques described during the course. Principal text: “Metodologie biochimiche e biomolecolari” Mauro Maccarone Zanichelli
Obiettivi formativi/Mission
Gli obiettivi formativi del corso di Biochimica Applicata sono far acquisire alle studentesse e agli studenti le conoscenze sulle principali metodologie biochimiche/biomolecolari con un’attenzione particolare per la determinazione di parametri caratteristici nello studio delle proteine. Lo studente approfondirà 1. le basi biochimiche teoriche e strumentali delle principali metodologie analitiche e preparative della purificazione e analisi delle proteine; 2. le basi delle tecniche biomolecolari e biochimiche applicate alla ricerca biomedica e non solo. 3. Con la parte pratica del corso lo studente acquisirà le conoscenze di base sugli strumenti presenti in un laboratorio e l’abilità nell’effettuare alcuni saggi sperimentali biochimici.
The mission of the Applied Biochemistry course is to provide students with knowledge of the main biochemical/biomolecular methodologies with particular attention to the determination of characteristic parameters in the study of proteins. The student will deepen 1. the theoretical and instrumental biochemical bases of the main analytical and preparative methodologies for the purification and analysis of proteins; 2. the bases of biomolecular and biochemical techniques applied to biomedical and biological research. 3. In the practical part of the course, the student will acquire basic knowledge of the instruments present in a laboratory and the ability to carry out some experimental biochemical assays.
Prerequisiti/Required background knowledge
Principi e basi della biochimica e della biologia molecolare.
Good knowledge of the principles of Biochemistry and Molecular Biology
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali di allineamento sulla teoria, tutte le esperienze saranno effettuate in laboratorio. La frequenza in laboratorio è fortemente consigliata.
Class lessons and laboratory sessions. Attendance in the laboratory is highly recommended
Altre informazioni/Further information
Controllo dell'apprendimento: discussione degli argomenti del programma svolto durante le lezioni. Il corso prevede l'esecuzione di sessioni in laboratorio. Al termine di ogni esperimento si procede direttamente con le studentesse e gli studenti alla verifica e alla discussione dei risultati ottenuti. Il corso e` supportato nella sezione DIR (Bochimica applicata) con materiale ad uso delle studentesse e studenti per verificare il grado di preparazione iniziale e dell'apprendimento in itinere. Sono disponibili approfondimenti su tutti i metodi sperimentali oggetto del corso. Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti- disabili-e-dsa. Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
Discussion of the program's arguments in class. The course includes the execution of sessions in the laboratory. At the end of each experiment we proceed directly with students in the testing and discussion of the results obtained. The course is supported in DIR section (Applied Biochemistry ) with use of the student material for verifying the level of initial and ongoing learning preparation . More details are available on all the experimental methods of the course. Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/services- students-physical-or-learning-disabilities. Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma del corso e la capacità di ragionamento sviluppata dalle studentesse e dagli studenti. Le studentesse e gli studenti dovranno tenere un quaderno di laboratorio per sviluppare l’abilità di descrivere un esperimento svolto e raccogliere dati in modo corretto. Le studentesse e gli studenti dovranno inoltre produrre una relazione finale scritta contenente un riassunto teorico sui metodi e un’analisi critica dei risultati ottenuti nelle esperienze per sviluppare la capacità di trarre conclusioni dalle esperienze effettuate e le abilità comunicative. L’esame verte sulla parte teorica dei vari metodi analizzati e sulla discussione degli esperimenti presentati in un quaderno di laboratorio in cui saranno valutati i principi metodologici ed i dati sperimentali. Inoltre durante il corso le studentesse e gli studenti verranno divisi in gruppi e ad ogni gruppo verrà assegnato un lavoro scientifico che tratta una applicazione dei metodi studiati e i diversi gruppi dovranno preparare una presentazione e descrivere i risultati del lavoro e analizzarlo criticamente. La valutazione composta dal quaderno di laboratorio, dalla relazione finale e orale correlato e dal giudizio sulla presentazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18). La sufficienza viene raggiunta dimostrando di conoscere ed aver compreso le nozioni di base e le loro applicazioni in laboratorio. L’eccellenza può essere raggiunta dimostrando spiccate doti sia nel produrre una relazione senza sbavature sia in una adeguata manualità e capacità di condurre gli esperimenti svolti che saranno criticamente commentati.
The objective of the exam consists in verifying the level of knowledge and deepening of the topics of the course program and the reasoning skills developed by the student. The student must keep a laboratory notebook to develop the ability to describe a completed experiment and collect data correctly. Student must also produce a final written report containing a summary of methods and a critical analysis of the results obtained in the experiences to develop the ability to draw conclusions from the experiences and communication skills. The examination focuses on the priciples of the methods and the discussion of the experiments presented in a laboratory notebook in which the methodological principles and the experimental data will be evaluated. Moreover during the course the students, divided in several groups, will analyze and prepare a presentation on a scientific paper describing an application of the methods discussed in the course. The evaluation will include the lab book, the relationship and the oral exam and the presentation of the paper and is expressed in thirtieths (minimum mark 18/30). Sufficiency is achieved by proving to know and understand the basics and their applications in the laboratory. Excellence can be achieved by demonstrating strong qualities both in producing a flawless relationship and in an adequate manual and ability to conduct the experiments carried out that will be critically commented on.
Programma esteso/Content
Durante il corso verranno illustrati i seguenti argomenti, alcuni approfonditi con esercitazioni pratiche in laboratorio che prevedono la stesura di un quaderno di laboratorio e una relazione finale individuale: 1. Allineamento sull'equipaggiamento e la strumentazione del laboratorio, la sicurezza nel laboratorio chimico-biologico. Misure quantitative in Biochimica. Il quaderno di laboratorio e l’allestimento di un esperimento. 2. Preparazione e manipolazione di un campione biologico: Uso e preparazione di soluzioni tampone; lisi cellulare; centrifugazione: centrifughe, rotori, centrifugazione differenziale e su gradiente di densità, tecniche di estrazione. Le colture cellulari: colture primarie, secondarie, linee. Metodiche colturali. 3. Biologia Molecolare e tecniche di analisi (struttura degli acidi nucleici, Geni e Genoma, Funzione degli acidi nucleici, Manipolazione degli acidi nucleici, strumenti di base e tecniche di analisi, isolamento e separazione di acidi nucleici, la reazione a catena polimerasica (PCR), analisi della sequenza dei nucleotidi, analisi e manipolazione dell’ espressione genica (DNA ricombinante e trasfezioni), analisi dell’intero genoma umano. 4. Tecniche di purificazione e analisi delle proteine: struttura, procedure di purificazione, caratterizzazione e di analisi delle funzioni, analisi delle proprietà ioniche degli amino acidi e delle proteine. Tecniche cromatografiche, tecniche elettroforetiche e dosaggio delle proteine (metodi spettrofotometrici). 5. Le tecniche immunochimiche. Nozioni su antigene e anticorpo, anticorpi monoclonali e loro preparazione. Immunoblotting e i saggi immunologici, Sistemi di dosaggio immunologico basati sulla immunoprecipitazione e sulla marcatura di antigeni od anticorpi con enzimi (ELISA) e (RIA). 6. Cenni di immunofluorescenza, immunocitochimica, microscopia, cito-fluorimetria e principali applicazioni. 7. Scienze omiche e biologia di sistema. Principi di base della spettrometria di massa: cenni di proteomica e metabolomica e applicazioni. Bioenergetica.
During the course the following topics will be illustrated, some deepened with practical exercises/experiments in the laboratory which include the preparation of a laboratory notebook and a final individual report: 1. Equipment and laboratory instrumentation, safety in the chemical - biological laboratory. Quantitative measurements in Biochemistry. The laboratory notebook and the setup of an experiment. 2. Preparation and handling of a biological sample: use and preparation of buffer solutions; cell lysis; principles of centrifugation: centrifuges, rotors, differential and density gradient centrifugation, extraction techniques. Cell cultures: primary and secondary cultures, cell lines. Methods of cell culture. 3. Molecular Biology and techniques (Nucleic Acid Structure, Genes and Genome, Nucleic Acid Function, Nucleic Acid Handling, Basic Tools and Analysis Techniques, Isolation and Separation of Nucleic Acids, Polymerase Chain Reaction (PCR), analysis of the nucleotide sequence, analysis and manipulation of gene expression (recombinant DNA and transfections), analysis of the whole human genome. 4. Protein purification techniques and analysis: structure, purification procedures, characterization and analysis of protein functions, analysis of the ionic properties of amino acids and proteins. Chromatographic techniques, electrophoretic techniques and qualitative and quantitative assays of protein (spectrophotometric methods). 5. Immunochemical techniques. Notions on antigen and antibody, monoclonal antibodies and their preparation. Immunoblotting and immunoassays. Immunoassay systems based on immunoprecipitation and labeling of antigens or antibodies with enzymes (ELISA) and (RIA). 6. Introduction to immunofluorescence, immunocytochemistry, microscopy, cytofluorimetric analysis and main applications. 7. System Biology. Basic principles of mass spectrometry: outline of proteomics and metabolomics and applications. Bioenergetics.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e capacità di comprensione. Acquisizione di conoscenze approfondite sulle principali tecniche applicate alla biochimica e alla biologia molecolare. Acquisizione della padronanza degli strumenti teorici per l’interpretazione dei processi biochimici. Acquisizione di un appropriato linguaggio scientifico. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: 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 Acquisizione di autonomia di giudizio nella valutazione di dati sperimentali individuando eventuali errori e proponendo soluzioni riguardanti problematiche nel laboratorio di biochimica. Abilità comunicative Perfezionamento del lessico disciplinare in ambito biochimico, nonché della capacità di descrivere, con chiarezza e senso critico, argomentazioni biochimiche anche ai non addetti ai lavori. Capacità di acquisizione di informazioni su testi universitari e articoli scientifici in inglese. Capacità di apprendimento Acquisizione della capacità di approfondire e aggiornare in maniera autonoma le proprie conoscenze nella materia, tramite lettura di testi e articoli scientifici. Capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato.
Knowledge and ability to understand. Acquisition of in-depth knowledge on the main techniques applied to biochemistry and molecular biology. Acquisition of the mastery of the theoretical tools for the interpretation of biochemical processes. Acquisition of appropriate scientific language. Ability to apply knowledge and understanding: ability to collect data correctly and to keep a laboratory notebook; ability to apply theoretical knowledge to the execution and understanding of laboratory experiments and to the interpretation of the results obtained. Autonomy of judgment Acquisition of independent judgment in the evaluation of experimental data identifying possible errors and proposing solutions concerning problems in the biochemical laboratory. Communication skills Improvement of the disciplinary vocabulary in the biochemical field, as well as the ability to describe, with clarity and critical sense, of phenomena and biochemical problems even to non-professionals. Ability to acquire information on university texts and research papers in English. Learning skills Acquisition of the ability to deepen and independently update the knowledge in the subject, through reading texts and scientific articles. Ability to use the teaching material for a critical and reasoned study.
Insegnamento mutuato da
BIOLOGIA (1981) - MF0146 BIOCHIMICA APPLICATA - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA ANALITICA DEI PROCESSI INDUSTRIALI
Codice
S0900
Anno Accademico
2024/2025
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
MARENGO Emilio
Docenti
Marengo Emilio
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
2
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso si compone di due moduli dedicati rispettivamente 1) alla pianificazione sperimentale ed ottimizzazione e 2) al controllo di processo. Nel primo modulo vengono presi in considerazione tutti i principali approcci alla scelta della miglior strategia sperimentale e di ottimizzazione per affrontare problemi legati all’ottimizzazione di processo/prodotto, ivi inclusi i problemi di miscele. Nel secondo modulo invece si prendono in considerazione gli strumenti più utilizzati per il moderno controllo di processo, incluse le nuove carte di controllo multivariate basate sull’uso delle componenti principali.
The course is constituted by two modules dedicated respectively to: 1) experimental design and optimization; 2) process control. The first module considers all the most relevant methods of scientific and industrial problem solving and optimization to face problems of process/product optimization, included mixture problems. The second module considers the most used methods for the modern process control, included the new multivariate control charts based on the use of Principal Components.
Testi di riferimento/Textbooks
Slide e dispense fornite dal docente
Slides and notes provided by the professor.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso ha l'obiettivo di preparare il futuro dottore/dottoressa in Chimica ad affrontare il mondo del lavoro con una buona dotazione di strategie di problem solving ed ottimizzazione e ad occuparsi in modo efficace delle problematiche connesse al moderno controllo di processo. Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette allo studente/studentessa di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati.
The course aims at preparing the future doctor in Chemical Sciences to face his professional future with a good availability of strategies of problem solving and optimization and to be able to work effectively in the field of process control. Communication skills: the students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to the topics described in the course and to write report on the result obtained from the application of these techniques. He will develop the ability in making judgements and autonomously deepen the arguments treated in the course.
Prerequisiti/Required background knowledge
Nessuno
None
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali, dispense, presentazioni powerpoint, role playing e simulazioni.
Lectures, role playing, PowerPoint slides, practical PC exercitation.
Altre informazioni/Further information
Durante il corso gli studenti/stedentesse effettueranno delle esercitazioni al computer in cui verranno messi in pratica gli argomenti affrontati durante le lezioni. Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studentidisabili-e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
During the course the students will participate to several PC exercitation and role playing simulation in order to learn how to manage the new methods presented during the lectures. Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/servicesstudents-physical-or-learning-disabilities. Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Esame scritto costituito da 3 domande per ciascuno dei due moduli. Delle 6 domande complessive una riguarda un esercizio completo consistente nell’analisi dei risultati di un piano fattoriale oppure di una carta di controllo.
Written exam constituted by 3 question for each module. Of the 6 questions one consists of a complete exercise regarding the analysis of a factorial design or the construction and comment of control charts from process data.
Programma esteso/Content
Il corso tratta due argomenti principali. Il primo modulo riguarda lo studio di come sia possibile rendere efficace l’attività sperimentale nella soluzione di problemi industriali quali: l’ottimizzazione di un processo industriale, di un prodotto, di un farmaco, di una formulazione, di un metodo analitico, ecc. Queste tecniche, adottate in tutto il mondo, consentono di ottenere i migliori risultati, col minor sforzo sperimentale possibile. In particolare vengono affrontati i seguenti argomenti: l’analisi del problema; la teoria statistica della pianificazione sperimentale; i piani sperimentali più utilizzati (fattoriali completi e frazionari, i piani centrali compositi, i pini a stella, i piani di Box-Behnken, i piani di Doehlert, i piani di miscele); i metodi di ottimizzazione più importanti (ricerca su griglia, simplex, simplex modificato, metodo delle curve di risposta, steepest ascent); i metodi per affrontare i problemi multicriterio (gestione dei vincoli, le funzioni desiderabilità ed utilità). Il secondo modulo riguarda invece l’analisi dei processi industriali mediante la tecnica delle carte di controllo (carte di Shewhart, carte CUSUM, T2 Hotelling), che permettono di stabilire se il processo è stabile e di identificarne eventuali difetti, proponendo di conseguenza gli interventi da adottare. In questo modulo vengono inoltre definite la capability di processo e quali siano i parametri adatti ad indicarne la qualità.
The course treats two main arguments. The former is related to how the experimental work can be made efficacious either in the scientific or industrial fields (for examples for the optimization of a process, a product, a drug, a formulation, an analytical method, etc.). These techniques are employed all over the world and permit to obtain the best results with the minimum experimental effort. In particular the following arguments are presented: analysis of the problem; statistical theory of experimental design; the most important experimental designs (full and fractional factorial design, central composite design, star design, Box-Behnken designs, Doehlert designs, mixture designs); the most useful optimization methods (grid search, simplex and augmented simplex, steepest ascent, contour plots, EVOP, genetic algorithm); the multicriteria decision making methods (constraints, desirability and utility functions). The second module deals on the analysis of industrial processes by means of control charts (Shewhart control charts, CUSUM charts, T2 Hotelling control charts), that permit to establish if the process is stable and to identify its defects in order to take the best interventions. In these module the most modern multivariate control charts based on the use of Principal Component Analysis are presented as well. Moreover process capability, the percentage of defective products, and other parameter which permit to compare the process with the customer tolerance are discussed.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Acquisire la capacità di utilizzare autonomamente le tecniche apprese
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - S0900 CHIMICA ANALITICA DEI PROCESSI INDUSTRIALI - ALESSANDRIA
×
Stampa
Insegnamento
CHIMICA ANALITICA PER AMBIENTE, SICUREZZA ALIMENTARE E BENI CULTURALI
Codice
MF0759
Anno Accademico
2024/2025
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
GIANOTTI Valentina
Docenti
Aceto Maurizio, Gianotti Valentina, Belay Masho Hilawie
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
2
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso ha l’obiettivo di introdurre la studentessa/studente alle matrici, agli analiti e alle tecniche di analisi e pretrattamento del campione in diversi contesti analitici: beni culturali, ambiente, alimenti. Si veda la sezione “Programma esteso” per informazioni più dettagliate.
The course aims to introduce the student to matrices, analytes and sample analysis and pre-treatment techniques in different analytical contexts: cultural heritage, environment, food. See the “Extended Program” section for more detailed information.
Testi di riferimento/Textbooks
Dispense fornite dal docente. "Modern analytical methods in art and archaeology", a cura di E. Ciliberto e G. Spoto, John Wiley & Sons, New York, 2000. Colin Baird “Chimica Ambientale”, Zanichelli Stanley E.Manahan, “Environmental Chemistry”, Lewis Publishers.
Lecture notes provided by teacher. "Modern analytical methods in art and archaeology", edited by E. Ciliberto and G. Spoto, John Wiley & Sons, New York, 2000. Colin Baird “Chimica Ambientale”, Zanichelli Stanley E.Manahan, “Environmental Chemistry”, Lewis Publishers.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso è diviso in tre parti: beni culturali, ambiente, alimenti. Conoscenze Beni culturali: il corso si propone di fornire conoscenze sulle principali classi di materiali antichi e moderni, il pretrattamento del campione e l’analisi strumentale. Ambiente: il corso fornirà le conoscenze sugli inquinanti in diverse matrici ambientali, il loro destino, tossicità e impatto e la loro determinazione mediante tecniche analitiche e pretrattamento del campione. Alimenti: il corso fornirà le conoscenze sui diversi tipi di matrici alimentari, gli analiti ad esse associati, le interazioni tra matrice e analiti, i metodi di pretrattamento del campione e l’analisi strumentale. Abilità Il corso tenderà a sviluppare negli/nelle studenti/studentesse l’abilità di saper scegliere l’approccio analitico migliore a fronte di un problema analitico proposto nei diversi contesti legati alle analisi nel campo dei beni culturali, dell’ambiente e degli alimenti, vi compreso il trattamento dei dati. Capacità di giudizio Il corso tenderà a sviluppare negli/nelle studenti/studentesse il senso critico e le capacità di giudizio nella scelta del miglior approccio analitico per affrontare un dato problema analitico nei diversi campi (beni culturali, ambiente, alimenti). Capacità di comunicazione Gli/Le studenti/studentesse matureranno un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti trattati nel corso. Capacità di apprendimento Capacità di utilizzare il materiale fornito e le fonti a disposizione per individuare la miglior strategia analitica in diversi contesti (beni culturali, ambiente, alimenti).
The course is divided into three parts: cultural heritage, environment, food. Knowledge Cultural heritage: the course aims to provide knowledge on the main classes of ancient and modern materials, sample pre-treatment and instrumental analysis. Environment: the course will provide knowledge on pollutants in different environmental matrices, their fate, toxicity and impact and their determination by means of analytical techniques and sample pre-treatment. Foods: the course will provide knowledge on the different types of food matrices, the analytes associated with them, the interactions between analytes and matrix, the methods of sample pretreatment and instrumental analysis. Ability The course will tend to develop in students the ability to know how to choose the best analytical approach in the face of an analytical problem proposed in the various contexts related to analysis in the field of cultural heritage, the environment and food, including data processing. Judgment skills The course will tend to develop students' critical sense and judgment skills in choosing the best analytical approach to address a given analytical problem in various fields (cultural heritage, environment, food). Communication skills Students will develop an appropriate chemical vocabulary in relation to the topics covered in the course. Learning ability Ability to use the material provided and the sources available to identify the best analytical strategy in different contexts (cultural heritage, environment, food).
Prerequisiti/Required background knowledge
Buone conoscenze delle tecniche di base in chimica analitica. Frequenza del corso di Chimica analitica superiore.
Good knowledge of basic analytical chemistry techniques. Attendance of the course of Advanced analytical chemistry.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni in aula.
Classroom lessons.
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato mediante discussione in aula con gli/le studenti/studentesse e la discussione collegiale dei casi studio proposti a lezione. Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studentidisabili-e-dsa. Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
The monitoring of ongoing learning will be carried out through discussion in the classroom with the students and the collegial discussion of the case studies proposed in class. Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/servicesstudents-physical-or-learning-disabilities. Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
La valutazione è basata su un esame orale costituito da una domanda per ogni tematica trattata nel corso (beni culturali, ambiente e alimenti). Le domande sono volte a valutare le conoscenze maturate dagli/dalle studenti/studentesse e la loro capacità di individuare la miglior strategia analitica in un contesto proposto. La sufficienza è raggiunta dimostrando di padroneggiare i rudimenti delle tecniche e metodologie trattate nel corso. L’eccellenza è raggiunta dimostrando senso critico e capacità di individuare la migliore strategia analitica in diversi contesti.
Evaluation is based on an oral examination consisting in one question for each topic treated in the course (cultural heritage, environment, food). The questions are aimed at evaluating the knowledge gained by the students and their ability to identify the best analytical strategy in a proposed context. Sufficiency is achieved by demonstrating mastery of the rudiments of the techniques and methodologies covered in the course. Excellence is achieved by demonstrating critical sense and the ability to identify the best analytical strategy in different contexts.
Programma esteso/Content
Il corso è suddiviso in tre principali argomenti. Beni culturali: sono descritte le caratteristiche delle principali classi di materiali antichi e moderni (materiali lapidei, materiali vetrosi, materiali ceramici, materiali metallici, materiali pittorici, materiali organici); strategie e metodologie di campionamento; metodi di pretrattamento del campione. Ambiente: inquinanti in acque, suoli, sedimenti; loro origine, tossicità e impatto ambientale; meccanismi di diffusione, trasformazione, degradazione e accumulo; inquinanti a lunga persistenza nell’ambiente; identificazione e determinazione di inquinanti in acque, suolo, sedimenti; scelta della tecnica strumentale; confronti tra tecniche; trattamento dei dati; esempi di applicazioni. Alimenti: tipi di matrici alimentari e classi di analiti di interesse per ciascuna matrice; interazione tra analiti e matrice; tecniche analitiche per analisi routinarie e per caratterizzazione high-throughput; metodi di pretrattamento del campione; scelta del pretrattamento e della tecnica analitica più adatte ad un certo scopo; tracciabilità e autenticazione; trattamento dei dati; esempi ed applicazioni.
The course is divided into three main topics. Cultural heritage: the characteristics of the main classes of ancient and modern materials are described (stone materials, glass materials, ceramic materials, metallic materials, pictorial materials, organic materials); sampling strategies and methodologies; sample pretreatment methods. Environment: pollutants in waters, soils, sediments; their origin, toxicity and environmental impact; mechanisms of diffusion, transformation, degradation and accumulation; pollutants with a long persistence in the environment; identification and determination of pollutants in water, soil, sediments; choice of instrumental technique; comparisons between techniques; data processing; application examples. Foods: types of food matrices and classes of analytes of interest for each matrix; interaction between analytes and matrix, analytical techniques for routine analysis and for high-throughput characterization; sample pretreatment methods; choice of the pre-treatment and analytical technique most suitable for a certain purpose; traceability and authentication; data processing; examples and applications.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e Comprensione - conoscenza e padronanza dei concetti teorici legati ai tipi di matrici e analiti in diversi contesti (beni culturali, ambiente, alimenti) e ai relativi metodi di pretrattamento, analisi e analisi dei dati - conoscenza dei principali inquinanti in ambito ambientale, dei meccanismi associati al loro destino e trasporto nell’ambiente e alla loro tossicità - conoscenza dei principali analiti e/o inquinanti determinati in matrici alimentari e della loro interazione con la matrice Capacità di applicare Conoscenza e Comprensione - saper applicare le conoscenze teoriche maturate per risolvere una problematica analitica proposta in diversi contesti (beni culturali, ambiente, alimenti) Abilità comunicative - saper utilizzare un lessico appropriato in relazione agli argomenti trattati nel corso Capacità di giudizio - saper scegliere la miglior strategia analitica per un problema analitico proposto in diversi contesti (beni culturali, ambiente, alimenti) Capacità di apprendimento - saper utilizzare le conoscenze acquisite per risolvere problematiche nuove sfruttando il materiale proposto e le fonti
Knowledge and Understanding - knowledge and mastery of the theoretical concepts related to the types of matrices and analytes in different contexts (cultural heritage, environment, food) and related methods of pre-treatment, analysis and data analysis - knowledge of the main environmental pollutants, of the mechanisms associated with their fate and transport in the environment and with their toxicity - knowledge of the main analytes and/or pollutants determined in food matrices and their interaction with the matrix Ability to apply Knowledge and Understanding - knowing how to apply the theoretical knowledge gained to solve an analytical problem proposed in different contexts (cultural heritage, environment, food) Communication skills - knowing how to use an appropriate vocabulary in relation to the topics covered in the course Judgment skills - knowing how to choose the best analytical strategy for an analytical problem proposed in different contexts (cultural heritage, environment, food) Learning ability - knowing how to use the knowledge acquired to solve new problems by exploiting the proposed material and sources
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0759 CHIMICA ANALITICA PER AMBIENTE, SICUREZZA ALIMENTARE E BENI CULTURALI - ALESSANDRIA
×
Stampa
Insegnamento
ELETTROCHIMICA INORGANICA
Codice
S1188
Anno Accademico
2024/2025
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
RAVERA Mauro
Docenti
Ravera Mauro
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
2
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso si propone di illustrare i principali aspetti teorici e applicativi (in particolare in problematiche di interesse inorganico, industriale, ambientale e biologico) dell’elettrochimica moderna sfruttando i collegamenti suggeriti dal carattere interdisciplinare della materia.
The main theoretical and applied aspects of modern electrochemistry will be illustrated (particularly those focusing on inorganic, industrial, environmental, and biological applications) and exploit the connections suggested by the interdisciplinary nature of the subject.
Testi di riferimento/Textbooks
Verranno messe a disposizione le diapositive proiettate durante il corso. Si consiglia, per approfondimenti, il seguente testo: Allen J. Bard, Larry R. Faulkner, “Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications”, Wiley, 2000.
Lesson presentations Allen J. Bard, Larry R. Faulkner, “Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications”, Wiley, 2000.
Obiettivi formativi/Mission
Fornire alle studentesse e agli studenti la conoscenza dei principi teorici ed aspetti pratici della elettrochimica moderna e sviluppare la loro abilità di applicarli a semplici casi reali; fornire un lessico chimico appropriato agli argomenti del corso. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette allo studente di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati.
The aim of the course is to provide to with students the knowledge of the principles and practical notion of modern electrochemistry and to develop their ability to apply them to simple real cases; provide a suitable chemical vocabulary suitable for the topics of the course. She/he will develop the ability to make judgments and autonomously deepen the arguments treated in the course.
Prerequisiti/Required background knowledge
Chimica generale e inorganica, Matematica I e II, Chimica Fisica I e II
General and inorganic chemistry, Maths I & II, Physical Chemistry I & II
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali di teoria con discussione di esempi. Le studentesse e gli studenti, inoltre, approfondiranno all’esame uno degli argomenti della parte applicativa, a loro scelta, per valutarne la capacità di apprendere autonomamente, l’abilità comunicativa e la capacità di giudizio.
Theoretical lessons in the classroom with a discussion of examples. Moreover, the student will autonomously study in depth one of the subjects of the applicative part of the course to evaluate learning and the communication skills and ability to make judgments.
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato attraverso discussione collegiale degli argomenti e piccole domande durante la lezione. Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa. Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
The in itinere learning control is based on collective discussions and little questions during the lesson. Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/services-students-physical-or-learning-disabilities. Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Esame orale in cui alle studentesse e agli studenti verranno poste due domande (una riguardante la teoria generale delle tecniche elettrochimiche ed una riguardante una delle tecniche sviluppate durante il corso) sulla parte teorica del corso. Le studentesse e gli studenti sotto esame dovranno inoltre presentare uno degli argomenti della parte applicativa approfondito autonomamente, a sua scelta. A partire da tale esposizione il docente porrà delle domande specifiche per approfondire alcuni degli aspetti dell’argomento scelto. Questo tipo di esame consente di valutare le conoscenze teoriche e la capacità di applicarle a semplici problemi. Inoltre consente di valutare le abilità comunicative, il senso critico e la capacità di apprendere in autonomia. La studentessa o lo studente che avrà mostrato tutte le abilità e capacità elencate raggiungerà il punteggio massimo. Per superare la prova lo studente dovrà almeno dimostrare di conoscere ed aver compreso le nozioni di base.
An oral exam with two questions (one about the general theory of electrochemistry and another about one of the electrochemical techniques developed during the lessons) on the theoretical part of the course will be proposed. The student must also present one of the topics of the application part autonomously in-depth studied, of his choice. From this discussion, the teacher will pose specific questions to deepen some of the aspects of the topic chosen by the student. Such an exam verifies the theoretical knowledge and the ability to apply them, and, moreover, the learning and communication skills and the ability of making judgments. The student with all the listed abilities/capacities will be given the highest grade. To pass the exam, the student will have to prove at least the knowledge and understanding of the basic concepts.
Programma esteso/Content
Il corso si propone di illustrare i principali aspetti teorici e applicativi dell’elettrochimica moderna sfruttando i collegamenti suggeriti dal carattere interdisciplinare della materia. In particolare si propone di (a) studiare le proprietà delle soluzioni elettrolitiche e dell'interfase elettrodica in condizioni di equilibrio (comportamento dell'interfase e sua struttura; equilibri elettrochimici) e in condizioni di non equilibrio (fenomeni di polarizzazione e sovratensioni di trasporto di materia, di trasferimento di carica e di reazione chimica); (b) illustrare le più importanti tecniche elettrochimiche per lo studio dei processi elettrodici e la loro utilizzo in problematiche di interesse inorganico, industriale, ambientale e biologico. Parte teorica: Sistemi elettrochimici: definizioni e convenzioni. La regione interfasale: trasferimento elettronico all’interfase elettrodo-soluzione e sua cinetica; fenomeni di adsorbimento. Step successivi elettrochimici e chimici e loro combinazioni nei processi ossidativi e riduttivi. Trasferimento di massa e cinetica delle reazioni elettrochimiche sotto controllo di trasporto di materia. Tecniche elettrochimiche a corrente e a potenziale controllati: tecniche a rinnovo dello strato di diffusione (polarografia). Tecniche senza rinnovo periodico dello strato di diffusione (voltammetria). Altre tecniche: tecniche pulsate, tecniche idrodinamiche, stripping, elettrolisi esaustiva. La strumentazione elettrochimica. Esempi di applicazione delle tecniche studiate. Applicazioni: in questa parte sarà affrontato lo studio delle applicazioni dell'elettrochimica in campo inorganico, industriale, ambientale, e biologico. In particolare: Elettrochimica industriale. Celle elettrolitiche, Fattori influenzanti il processo elettrochimico, Electrorefining e electrowinning, Galvanistegia, Anodizzazione, Produzione cloro-soda, Processi alternativi per la produzione elettrochimica di soda ed ossidanti (ipoclorito, clorati, H2O2, O3, ecc.). Idrogeno e celle a combustibile. Processi elettrochimici organici: processo EHD-Monsanto Corrosione: corrosion cell e descrizione dei vari tipi di corrosione, Termodinamica e corrosione, Misura della corrosione, Metodi di protezione dalla corrosione. Electroremediation: Principi e celle, Electroremediation di metalli (Electrodialysis e electrowinning), Electroremediation di sostanze organiche, Electroremediation di suoli. Applicazioni bio/mediche delle tecniche elettrochimiche: Rivelatori elettrochimici in cromatografia, Elettrodi ionoselettivi (ISE), Elettrodi a membrana liquida, Elettrodi a gas, Sonda lambda, Misura del pH gastroesofageo, Determinazioni dei gas disciolti e degli elettroliti (dialisi), Biosensori, Determinazione del glucosio nel sangue (glicemia).
The aim of this course is to illustrate the main theoretical and applied aspects of modern electrochemistry, exploiting the connections suggested by the interdisciplinary nature of the subject. In particular, in the course we will (a) study the properties of electrolytic solutions and the interphase between electrode and solution in equilibrium and in nonequilibrium conditions (polarization, charge transfer, and chemical reaction), (b) illustrate the most important techniques for the study of electrochemical electrode processes and their use in problems of inorganic, industrial, environmental, and biological interest. Theory: electrochemical systems, definitions and conventions. The interphase region: electron transfer at the interphase electrode-solution and its kinetic adsorption phenomena. Subsequent chemical and electrochemical steps and their combination in redox processes. Mass transfer kinetics of electrochemical reactions under mass transfer control. Electrochemical techniques: techniques with (polarography) and without (voltammetry) renewal of the diffusion layer. Other techniques: pulsed techniques, hydrodynamic techniques, stripping, exhaustive electrolysis. Applications of the electrochemical techniques. Applications: In this part, the study of the application of electrochemistry in the field of inorganic, industrial, environmental, or biological chemistry will be discussed: In particular: industrial electrochemistry, corrosion, environmental electrochemistry, and bioelectrochemistry. In particular: Industrial electrochemistry. Electrolytic cells, Factors influencing the electrochemical process, Electrorefining and electrowinning, Electroplating, Anodization, Chlor-Alkali process, Alternative processes for the electrochemical production of soda and oxidants (hypochlorite, chlorates, H2O2, O3, etc.). Hydrogen and fuel cells. Organic electrochemical processes: EHD-Monsanto process Corrosion: corrosion cell and description of various types of corrosion, Thermodynamics and corrosion, Corrosion measurement, Corrosion protection methods. Electroremediation: Principles and cells, Electroremediation of metals (Electrodialysis and electrowinning), Electroremediation of organic substances, Electroremediation of soils. Bio / medical applications of electrochemical techniques: Electrochemical detectors for chromatography, Ion-selective electrodes (ISE), Liquid membrane electrodes, Gas electrodes, Lambda probe, Measurement of gastroesophageal pH, Determinations of dissolved gases and electrolytes (dialysis), Biosensors, Determination of glucose in the blood (glycaemia).
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione: conoscenza delle basi teoriche e delle principali tecniche usate in elettrochimica; conoscenza delle principali applicazioni dell'elettrochimica in campo inorganico, industriale, ambientale, e biologico. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: abilità di applicare le conoscenze teoriche alla risoluzione di esercizi di elettrochimica ed all’interpretazione di dati sperimentali. Autonomia di giudizio: capacità di valutare con senso critico le nozioni apprese. Abilità comunicative: capacità di esporre chiaramente con appropriato linguaggio un argomento approfondito autonomamente, sapendosi esprimere con adeguato linguaggio scientifico in maniera precisa, concisa e chiara Capacità di apprendimento: Capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato e di approfondire autonomamente un’applicazione dell’elettrochimica.
Knowledge and understanding: knowledge of the theory and the main techniques used in electrochemistry; knowledge of the main applications of electrochemistry in inorganic, industrial, and environmental chemistry, and in biology. Applying knowledge and understanding: ability to apply the theory in the solution of electrochemical exercises and to the interpretation of experimental data. Making judgements: the ability to critically evaluate the concepts learned. Communication skills: Ability to clearly describe a subject autonomously in-depth studied with suitable language; achievement of a suitable scientific language to speak in a precise, concise, and clear manner. Learning skills: the ability to use the teaching material for a critical and the reasoned study and ability to in-depth study an electrochemical application autonomously.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - S1188 ELETTROCHIMICA INORGANICA - ALESSANDRIA
×
Stampa
Insegnamento
PROCESSI E SOSTENIBILITA' NELLA CHIMICA INDUSTRIALE
Codice
MF0703
Anno Accademico
2024/2025
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
SPARNACCI Katia
Docenti
Sparnacci Katia
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/04 - CHIMICA INDUSTRIALE
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
2
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Scopo principale del corso è quello di mostrare come negli ultimi anni l'industria chimica si sia evoluta alla ricerca di processi più green ed ecosostenibili, al fine di ridurre il suo impatto ambientale. si esamineranno numerosi casi studio di processi industriali ad elevetà sostenibilità, si studieranno i nuovi processi innovativi (catalitici e fotocatalitici) per la riduzione degli inquinanti sia in acqua che in aria e verranno analizzate le nuove metodiche e i nuovi materiali utilizzati nell'ambito della chimica industriale sostenibile.
The main aim of the course is to show how in recent years the chemical industry has evolved in the search for greener and more environmentally sustainable processes in order to reduce its environmental impact. Numerous case studies of highly sustainable industrial processes will be examined, new innovative processes (catalytic and photocatalytic) for reducing pollutants in both water and air will be studied, and new methods and materials used in sustainable industrial chemistry will be analysed.
Testi di riferimento/Textbooks
- Fondamenti di Chimica Industriale, F. Cavani, G. Centi, M. Di Serio, I. Rossetti, A. Salvini, G. Strukul Zanichelli 2022 - Sustainable Industrial Chemistry: Principles, Tools and Industrial Examples, F.Cavani, G.Centi ,S.Perathoner and F.Trifiró Eds:Wiley-VCH, 2009. Materiale fornito dal docente
- Fondamenti di Chimica Industriale, F. Cavani, G. Centi, M. Di Serio, I. Rossetti, A. Salvini, G. Strukul Zanichelli 2022 - Sustainable Industrial Chemistry: Principles, Tools and Industrial Examples, F.Cavani, G.Centi ,S.Perathoner and F.Trifiró Eds:Wiley-VCH, 2009. Materiale fornito dal docente
Obiettivi formativi/Mission
Fornire le conoscenze relative ai prinicipali processi e impanti industriali ad elevatà sostenibilità e la capacità di ragionamento sull'intero processo industriale. Abilità: saper collegare gli studi teorici sulla catalisi e sulla chimica industriale e ambientale a applicazioni reali Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti trattati nel corso. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente riguardo gli argomenti del corso ed il senso critico (autonomia di giudizio) che permette alla stendtessa o allo studente di sostenere discussioni su questioni attinenti agli argomenti trattati.
To provide knowledge of the main sustainable industrial processes and plants and the ability to reason about the entire industrial process. Skills: to be able to link theoretical studies on catalysis and industrial and environmental chemistry to real applications Communication skills: to acquire and be able to use appropriate chemical vocabulary in relation to the topics covered in the course. The course also aims to develop the ability to learn independently about the topics of the course and the critical sense (autonomy of judgement) that allows the student to sustain discussions on issues relevant to the topics covered.
Prerequisiti/Required background knowledge
Chimica Organica I Chimica Fisica I
Organic Chemistry I Physical Chemistry I
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali, esercitazioni e discussioni collegiali in aula.
Lectures in classroom, exercises and classroom discussion.
Altre informazioni/Further information
Durante il corso, al termine di ogni argomento fondamentale, le studentesse e gli studenti saranno collegialmente coinvolti nella soluzione di esercizi e problemi. Alla fine del corso saranno inoltre dedicate due ore alla soluzione di problemi concernenti tutti gli argomenti del corso. _Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: __https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studentidisabili-e-dsa_ _Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici._
During the course, at the end of each key topic, the students will be involved in solving exercises and problems. At the end of the course two hours will be used for the solution of all problems concerning the topics of the course. _Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the __Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti__, consulting the University webpage: __https://www.uniupo.it/en/services/servicesstudents-physical-or-learning-disabilities._ _Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects._
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Esame scritto costituito da un esercizio numerico (per valutare le abilità) e tre domande teoriche aperte (per valutare le conoscenze e l’autonomia di giudizio mediante la richiesta di esprimere un giudizio o operare una scelta). Ad ogni domanda o esercizio verrà associato un punteggio specifico in modo che la somma sia pari al massimo a 33 (30 e lode). Solo in caso di esame scritto sufficiente la studentessa o lo studente potrà sostenere un esame orale (opzionale) costituito da una discussione degli errori dello scritto seguito da due domande di teoria aperte, volte a valutare il senso critico, le capacità di comunicazione e la capacità di apprendere. La sufficienza viene raggiunta dimostrando conoscenze e abilità di base e un linguaggio adeguato; l’eccellenza viene ottenuta dimostrando spiccato senso critico, solide conoscenze e abilità.
Written exam comprising one numerical exercise (to assess student learning) and three free-response questions (to evaluate the knowledge and independence of judgment through the request to express a judgment or make a choice). Optional oral exam, comprising comprising two free-response questions to evaluate the critical sense, communication skills and the ability to learn. Sufficiency is achieved by demonstrating basic knowledge and skills and appropriate language; excellence is achieved by demonstrating a strong critical sense, solid knowledge and skills.
Programma esteso/Content
Introduzione e definizioni di chimica verde, chimica sostenibile e chimica industriale sostenibile Processi e impianti chimici ad elevatà sostenibilità Biotecnologie e biocatalisi Produzione di chemicals e di fuels da biomasse Anidride Carbonica come risorsa Principali esempi di processi industriali sostenibili
Introduction and definitions of green chemistry, sustainable chemistry and sustainable industrial chemistry Highly sustainable chemical processes and plants Biotechnology and biocatalysis Production of chemicals and fuels from biomass Carbon dioxide as a resource Main examples of sustainable industrial processes
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenze e comprensione: - conoscere i principali processi industriali chimici a basso impatto ambientale Capacità di applicare conoscenze e comprensione: - saper ragionare sull'intero processo industriale e ollegare gli studi teorici sulla catalisi e sulla chimica industriale e ambientale a applicazioni reali Abilità comunicative: - saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti trattati nel corso. Capacità di apprendere: - saper apprendere autonomamente utilizzando in autonomia il materiale fornito per identificare strategie sintetiche Autonomia di giudizio: - applicare senso critico al fine di operare scelte comparate e esprimere giudizi sapendo sostenere discussioni su questioni attinenti agli argomenti trattati.
Knowledge and understanding: - Knowledge of the main chemical industrial processes with low environmental impact Ability to apply knowledge and understanding - To be able to reason about the entire industrial process and to link theoretical studies on catalysis and industrial and environmental chemistry to real applications Communication skills: - To be able to use appropriate chemical vocabulary in relation to the topics covered in the course. Ability to learn - To be able to learn autonomously using the material provided to identify synthetic strategies Autonomy of judgement: - apply critical sense in order to make comparative choices and express judgements knowing how to sustain discussions on issues relevant to the topics covered.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0703 PROCESSI E SOSTENIBILITA' NELLA CHIMICA INDUSTRIALE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
BIOLOGIA MOLECOLARE I
Codice
S1576
Anno Accademico
2024/2025
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
AVALLE LIDIA
Docenti
Avalle Lidia
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
BIO/11 - BIOLOGIA MOLECOLARE
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
2
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso si propone di fornire i fondamenti della replicazione e trascrizione del DNA, dei meccanismi della traduzione e delle tecniche di biologia molecolare.
The course provides the basics of DNA replication and transcription , of traslation mechanisms and of molecular biology methods.
Testi di riferimento/Textbooks
- Watson et al., Biologia molecolare del gene” 7° edizione. Zanichelli - Amaldi et al., Biologia Molecolare 3° edizione. Casa Editrice Ambrosiana - Lewin, B. "Il Gene X". Zanichelli - Alberts et al., Biologia Molecolare della Cellula. Zanichelli - Materiale distribuito durante le lezioni
- Watson et al., Biologia molecolare del gene” 7° edition. Zanichelli - Amaldi et al., Biologia Molecolare 3° edition. Casa Editrice Ambrosiana - Lewin, B. "Il Gene X". Zanichelli - Alberts et al., Biologia Molecolare della Cellula. Zanichelli - Lesson presentations
Obiettivi formativi/Mission
La studentessa/lo studente acquisisce: 1) Conoscenza e padronanza a) dei meccanismi molecolari alla base della duplicazione del DNA, della trascrizione e della traduzione in cellule eucariotiche e procariotiche e b) delle tecniche di base di biologia molecolare. 2) Abilità nell’utilizzare le conoscenze acquisite a corsi di fisiologia, di patologia generale e di altri corsi più specialistici, anche pratici, che prevedono una conoscenza a livello molecolare dei processi biologici che coinvolgono DNA, RNA e proteine. Grazie all’attività pratica, di gestire autonomamente le principali tecniche di base impiegate per l'estrazione dell'RNA, la sua amplificazione a mezzo PCR e la successiva analisi elettroforetica. 3) Abilità comunicative nella conoscenza ed utilizzo di un lessico appropriato in relazione agli argomenti trattati durante il corso.
The student acquires: 1) Knowledge and understanding a) the molecular mechanisms of DNA duplication, of transcription and translation into eukaryotic and prokaryotic cells and 2) the basic molecular biology techniques. 2) Ability to use these principles in courses of physiology, pathology and other more specialized courses, also practice, that involve molecular knowledge of biological processes involving DNA, RNA and proteins. With the practical activity, he will be able to use the main techniques employed for RNA extraction, PCR amplification and subsequent electrophoretic analysis. 3) Communication skills about the use of an appropriate vocabulary in relation to the topics covered during the course.
Prerequisiti/Required background knowledge
Il docente sconsiglia di affrontare lo studio della materia senza le opportune basi culturali fornite dalla chimica generale, dai fondamenti di istologia embriologia e anatomia funzionale, dalla genetica I e dai principi di biochimica A e B. La studentessa/lo studente dovrebbe inoltre avere un’adeguata proprietà di linguaggio e padronanza scientifica.
The teacher does not advise to address the study of matter without the appropriate culture provided by the chemistry, citology and histology, genetic and biochemistry. The student should also have a property of language and scientific mastery.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezione frontale in aula, esercitazioni in aula ed esperienza pratica in laboratorio.
Lessons in class, practice in class and laboratory sessions.
Altre informazioni/Further information
Le diapositive proiettate dal docente durante la lezione sono disponibili nella sezione DIR (Biologia Molecolare I). Il docente darà informazioni dettagliate riguardanti l’organizzazione temporale (giorni e orario) della parte di laboratorio. Per accedere al laboratorio è necessario frequentare 70% della parte teorica del corso (lezioni in aula). Al termine di ogni esperienza di laboratorio i risultati ottenuti verranno discussi ed analizzati. Il docente risponde solo alla e-mail firmate e provenienti dal dominio nome.cognome@uniupo.it. Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti- disabili-e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
The slides projected by the teacher during the lesson are available in the DIR section (Molecular Biology I). The informations about the time organization (days and times) of the laboratory practice activity will be given during the couse. At the end of each laboratory practice activity, the results obtained will be discussed and analyzed. It is necessary, to access the laboratory session, to attend 70% of the theoretical part of the course (lesson in class). The teacher responds to the e-mails signed and coming from the domain name.surname@uniupo.it. Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/services- students-physical-or-learning-disabilities Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Obiettivo della prova di esame consiste nel verificare il livello di conoscenza ed approfondimento di tutti gli argomenti riportati nel programma del corso e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. L’esame prevede una prova scritta che consiste in domande a risposta multipla e aperte. Durante la prova non è permesso consultare alcun tipo di materiale.
The purpose of the exam is to verify the level of knowledge into all the subjects present in the course program and the reasoning capacity developed by the student. The exam consists in a written test with both multiple-choice and open questions. During the test is not possibile to consult any type of material.
Programma esteso/Content
La Replicazione del DNA. Gli acidi nucleici. Le DNA polimerasi. La topologia del DNA. Struttura e meccanismo d'azione. Il replisoma e i suoi componenti. Il meccanismo di correzione delle bozze. La topoisomerasi I e suo meccanismo d'azione. Il danno del DNA. Restauro del DNA. Meccanismi di reversione, escissione, “mismatch-repair” e per ricombinazione. La cromatina, il nucleosoma e gli istoni. La trascrizione del DNA. Le RNA polimerasi procariore ed eucariote. L'unita' trascrizionale procariote ed eucariote. Regolazione dell’inizio della trascrizione negli eucarioti. Fattori di trascrizione generali e complesso d’inizio. Modificazioni post-trascrizionali. Introni e “splicing”. Splicing differenziale. RNA catalitico. RNA “editing”. Controllo dell'espressione genica negli eucarioti. Attivatori e repressori della trascrizione e meccanismi molecolari del controllo trascrizionale. RNA interference. I meccanismi della traduzione. L'RNA ribosomiale e la struttura del ribosoma. Il codice genetico. tRNA e sua struttura. AAtRNA sintetasi e suo meccanismo d'azione. Il riconoscimento codone-anticodone "Vacillamento". Formazione del complesso di inizio della traduzione. IF e loro regolazione. Allungamento della catena ed EF. Terminazione della sintesi proteica. Principali modificazioni post-traduzionali delle proteine. La rivoluzione CRISPR. Le scienze omiche: genomica, transcrittomica e proteomica. Laboratorio di Biologia Molecolare (principi teorici). Clonaggio di DNA ricombinante ed enzimi di restrizione. Vettori di clonaggio e di espressione. Costruzione e screening di genoteche. Tecniche di analisi degli acidi nucleici e delle proteine. Sequenziamento del DNA e tecniche di PCR (end-point e quantitativa). Esercitazioni in laboratorio. Preparazione di DNA plasmidico, taglio del DNA con enzimi di restrizione e analisi su gel di agarosio. PCR end-point e corsa elettroforetica.
DNA replication. Nucleic acids. DNA topology. Topoisomerases and their mechanism of action. Prokaryotic and eukaryotic DNA polymesares: structure and their mechanism of action. The replisome. Effect of DNA damage. DNA repair systems: direct repair, excision repair, mismatch-repair and recombination repair. Chromatin, nucleosomes and histones. DNA transcription. Prokaryotic and eukaryotic RNA polymerases. Prokaryotic and eukaryotic gene organization. Initiation of transcription. General factors and basal transcription apparatus. RNA processing. Introns and splicing. Alternative splicing. Catalytic RNA. RNA editing. Global eukariotic regulation of gene expression. Regulatory transcription factors and molecular mechanisms of transcription regulation. RNA interference. Traslation mechanisms. Ribosomal RNA and ribosome structure. The genetic code. tRNA structure. Codon-anticodon recognition, wobbling. AAtRNA synthetase and their mechanism of action. IF and their regulation. Elongation and EF. Termination of protein synthesis. Protein modifications. CRISPR revolution. The omics sciences: genomics, transcriptomics and proteomics. Laboratory of biology molecular (theory). Cloning ed restriction enzymes. Cloning and expression vectors. Library construction and screening. Analysis of nucleic acid fragments and protein expression. DNA sequencing and PCR (end-point and quantitative). Practice: Plasmid preparation, DNA cut and analysis on agarose gels. PCR end-point and electrophoresis.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
1) Conoscenza e comprensione: la studentessa/lo studente conoscerà a) i meccanismi molecolari alla base della duplicazione del DNA, della trascrizione e della traduzione in cellule eucariotiche e procariotiche e b) delle tecniche di base di biologia molecolare. 2) Abilità: la studentessa/lo studente sarà in grado di utilizzare le conoscenze in tutte le discipline che richiedono conoscenze riguardanti i meccanismi molecolari della duplicazione e trascrizione del DNA e della traduzione in cellule eucariotiche e procariotiche. Inoltre le basi teoriche delle tecniche di biologia molecolare lo faciliteranno nelle attività di laboratorio che ne prevedono l’utilizzo. Inoltre l'attività pratica renderà lo studente capace di gestire autonomamente le principali tecniche di base impiegate per l'estrazione dell'RNA, la sua amplificazione a mezzo PCR e la successiva analisi elettroforetica. 3) Autonomia di giudizio: la studentessa/lo studente acquisterà la capacità di analizzare con senso critico gli elementi legati ai meccanismi molecolari che stanno alla base della duplicazione del DNA, della trascrizione e della traduzione in cellule eucariotiche e procariotiche e b) delle tecniche di base di biologia molecolare. 4) Abilità comunicative: la studentessa/lo studente avrà padronanza di un lessico relativo i meccanismi molecolari della cellula. 5) Capacità di apprendimento: la studentessa/lo studente acquisirà la capacità di utilizzare il materiale didattico fornito per uno studio critico e ragionato degli argomenti trattati ed inoltre sarà in grado di approfondire ed aggiornare in maniera autonoma, tramite lettura di testi ed articoli scientifici problematiche correlati a tutti gli argomenti trattati durante il corso.
1) Knowledge and understanding: the student will know a) the molecular mechanisms of DNA duplication, of transcription and translation into eukaryotic and prokaryotic cells and b) the basic molecular biology techniques. 2) Skills: the student will be able to use the information acquired in all disciplines that require knowledge about the molecular mechanisms of DNA duplication and transcription and of translation into eukaryotic and prokaryotic cells. Furthermore, the theoretical bases of molecular biology techniques will help the student in laboratory activities involving the use of these techniques. In particular he will be able to use the main techniques employed for the extraction of RNA, its amplification by PCR. Furthermore, the theoretical bases of molecular biology techniques will help the student in laboratory activities involving the use of these techniques. 3) Autonomy of judgment: the student will acquire the ability to critically analyze the elements linked to the molecular mechanisms about the DNA duplication, transcription and translation in eukaryotic and prokaryotic cells and b) to the basic techniques of molecular biology. 4) Communication skills: the student will known and will use an appropriate vocabulary in relation to molecular mechanisms of the cell. 5) Learning skills: the student will acquire the ability to use the teaching material provided for a critical and reasoned study of the topics and also he will be able to deepen and update independently, through reading texts and scientific articles, issues related to all topics covered during the course.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE BIOLOGICHE (1929) - MF0268 BIOLOGIA MOLECOLARE I - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHEMIOMETRIA
Codice
S0794
Anno Accademico
2024/2025
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
ROBOTTI Elisa
Docenti
Robotti Elisa
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
2
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso ha l’obiettivo di introdurre lo/la studente/studentessa all’analisi di dataset complessi, come quelli che vengono prodotti da molti moderni strumenti di analisi o caratteristici dei normali problemi che si incontrano nei laboratori. Verranno descritti dal punto di vista teorico-pratico diversi metodi multivariati di analisi dal pretrattamento del dato a metodi di pattern recognition, di classificazione e di regressione.
The course has the objective of introducing the statistical methods for the extraction of information from huge and complex datasets, as those commonly provided by modern instrumentation in laboratories. Several multivariate methods will be described from the theoretical-practical point of view: data pretreatment, pattern recognition methods, classification and regression methods.
Testi di riferimento/Textbooks
Verranno messe a disposizione le dispense del corso.
Notes and other material provided by the teacher.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso ha l'obiettivo di fornire allo/alla studente/studentessa solide conoscenze dei più comuni strumenti della statistica multivariata preparare il futuro dottore in Scienze Chimiche ad affrontare il mondo del lavoro nell'ambito dell'analisi di dataset complessi o caratteristici dei normali problemi che si incontrano nei laboratori. Lo/La studente/studentessa acquisirà capacità di senso critico, affinerà l’abilità di scegliere la miglior strategia sperimentale e di gestire problemi complessi in ambito tecnico-scientifico. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente nuove tecniche di analisi multivariata. Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Capacità di apprendimento in autonomia: lo/la studente/studentessa sarà guidato/guidata alla soluzione di un caso studio proposto.
The course aims to provide students with solid knowledge of the most common tools of multivariate statistics to prepare the future doctor of Chemical Sciences to face the world of work in the analysis of complex or characteristic datasets of the normal problems encountered in the laboratories. The student will acquire critical sense skills, refine the ability to choose the best experimental strategy and manage complex problems in the technical-scientific field. The course also aims to develop the ability to learn new multivariate analysis techniques independently. Communication skills: acquiring and knowing how to use an appropriate chemical lexicon in relation to the topics addressed in the course. Learning skills: the student will be guided to the solution of a proposed case study.
Prerequisiti/Required background knowledge
Nessuno
None
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali, dispense, presentazioni powerpoint, simulazioni ed esercitazioni al calcolatore.
Lectures, Powerpoint presentations, manual and computer exercitations, case studies.
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato attraverso esercitazioni al computer in cui verranno messi in pratica gli argomenti affrontati durante le lezioni. Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studentidisabili-e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
The learning during the course will be evaluated by manual and computer exercitations and case studies that will be proposed to the students. Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/servicesstudents-physical-or-learning-disabilities. Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Esame scritto articolato in due parti: a) 8 domande a risposta multipla e 8 domande aperte sugli aspetti teorici dei metodi trattati; b) relazione sui risultati dell’elaborazione statistica condotta su un set di dati fornito dal docente, con commento scritto dei risultati ottenuti.
Written exam consisting in two parts: a) 8 multiple choice questions and 8 open questions about the theoretical aspects of the presented methods; b) report on the results of statistical processing carried out on a set of data provided by the teacher, with written commentary on the results obtained.
Programma esteso/Content
Il corso tratta i metodi che si possono utilizzare per estrarre informazione da dati complessi quali dati spettroscopici, dati ambientali, mappe elettroforetiche, dati industriali di processo, controllo qualità, ecc. I metodi studiati, che sono anche argomento di esercitazioni al computer su dataset reali riguardano: metodi di pretrattamento dei dati (scaling, trasformazioni non lineari delle variabili, trattamento dei dati mancanti, trattamento di dati spettroscopici), metodi di clustering (gerarchico, K-means, metody fuzzy), metodi di pattern recognition (PCA, MDS), metodi di regressione (teoria della calibrazione, MLR, PLS, PCR, Ridge e selezione delle variabili), metodi di classificazione (NMC, LDA, QDA, RDA, KNN, Ranking-PCA, PLS-DA e selezione delle variabili), reti neurali artificiali (Backward, auto associative di Kohonen, counter-propagation), algoritmo genetico. Esercitazioni al computer su software dedicati.
Statistical methods for the extraction of information from huge and complex datasets (spectroscopic, environmental, etc.). The methods include: data pretreatment (scaling, non linear transformations, missing values, spectral data treatment); clustering techniques (gerarchical, K-means, fuzzy methods), pattern recognition methods (Principal Component Analysis, Multidimensional Scaling), regression methods (calibration theory, Multiple Linear Regression, Partial Least Square, Principal Component Regression, Ridge, variable selection), classification methods (NMC, LDA, QDA, RDA, KNN, Ranking-PCA, PLS-DA, SIMCA, variable selection), artificial neural networks (back-propagatioon, Kohonen, counter - propagation) and genetic algorithms. All lessons have computer sessions with the analysis of real data with dedicated chemometric software.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione - solida conoscenza delle basi teoriche e teorico/pratiche delle più moderne tecniche di analisi multivariata dei dati (pattern recognition, classificazione, regressione, metodi non lineari) - conoscenza dei principali software per l’analisi multivariata dei dati e di come risolvere un caso studio e presentarlo Capacità di applicare conoscenza e comprensione - saper applicare mediante software dedicato le tecniche di analisi dati viste a lezione per la soluzione di casi studio proposti; - saper confrontare diversi metodi; - saper stendere una relazione tecnico-scientifica sull’analisi di dati Abilità comunicative - saper stendere una relazione tecnico-scientifica sull’analisi di dati - acquisire e saper utilizzare un lessico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Autonomia di giudizio - capacità di scegliere l’approccio più adatto alla soluzione di un caso studio proposto - saper confrontare criticamente diversi metodi. Capacità di apprendimento - capacità di utilizzare il materiale di studio in autonomia per risolvere casi studio proposti
Knowledge and understanding - solid knowledge of the theoretical and theoretical / practical bases of the most modern techniques of multivariate data analysis (pattern recognition, classification, regression, non-linear methods) - knowledge of the main software for multivariate data analysis and how to solve a case study and present it Ability to apply knowledge and understanding - know how to apply, through dedicated software, the data analysis techniques seen in class for the solution of proposed case studies; - know how to compare different methods; - know how to draw up a technical-scientific report on the analysis of data Communication skills - know how to draw up a technical-scientific report on the analysis of data - acquire and know how to use an appropriate vocabulary in relation to the topics addressed in the course. Autonomy of judgment - ability to choose the most suitable approach to the solution of a proposed case study - being able to critically compare different methods. Learning ability - ability to use the study material independently to solve proposed case studies
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - S0794 CHEMIOMETRIA - ALESSANDRIA
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Insegnamento
FISIOLOGIA GENERALE
Codice
S1732
Anno Accademico
2024/2025
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
MARTINOTTI Simona
Docenti
Martinotti Simona
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
BIO/09 - FISIOLOGIA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
2
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Fisiologia cellulare. Sistema nervoso. Sistema endocrino. Apparato muscolare. Liquidi corporei e sangue. Sistema cardiovascolare. Apparato respiratorio e trasporto dei gas. Apparato escretore e regolazione acido/base. Apparato digerente.
Cell physiology. Nervous system. Endocrine system. Muscular system. Body liquids and blood. Cardiovascular system. Respiratory system. Excretory system and acid/base regulation. Digestive system.
Testi di riferimento/Textbooks
Fisiologia cellulare V. Taglietti. Fondamenti di Fisiologia generale e integrata, EdiSES. Napoli. Sistemi (uno dei seguenti) D.U. Silverthorn. Fisiologia. Pearson (o edizioni precedenti). W.J. Germann, C. L. Stanfield. Fisiologia. EdiSES. Napoli. L. Sherwood. Fisiologia Umana. Zanichelli. S. Silbernagl, A. Despopoulos. Fisiologia. Zanichelli. Eric P. Widmaier,Hershel Raff,Kevin T. Strang. Vander. Fisiologia. CEA
Cell physiology V. Taglietti. Fondamenti di Fisiologia generale e integrata, EdiSES. Napoli. Sistem physiology (one of these) Sistemi (uno dei seguenti) D.U. Silverthorn. Fisiologia. Pearson (o edizioni precedenti). W.J. Germann, C. L. Stanfield. Fisiologia. EdiSES. Napoli. L. Sherwood. Fisiologia Umana. Zanichelli. S. Silbernagl, A. Despopoulos. Fisiologia. Zanichelli. Eric P. Widmaier,Hershel Raff,Kevin T. Strang. Vander. Fisiologia. CEA
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si propone di fornire competenze idonee alla comprensione del funzionamento della cellula e degli organi e apparati del corpo.
Provide students with basic elements of skin physiology and a screening of substances used in the treatment of skin disfunctions and ageing. These notions are directed to a main section of possible employmets of the professional biologist.
Prerequisiti/Required background knowledge
Elementi di base di Matematica, Fisica e Chimica Generale. Elementi di Chimica Organica e Biochimica idonei ad affrontare temi biologici. Conoscenze di Biologia Cellulare e Istologia idonee ad affrontare argomenti relativi al funzionamento della cellula e delle sue componenti molecolari. Elementi di Anatomia.
Elements of Maths, Physics and General Chemistry. Elements of Organic Chemistry and Biochemistry suitable to approach arguments of biology. Elements of Cell Biology and Histology suitable to approach arguments of cell and biomolecular functioning. Elements of Anatomy.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni in aula.
Class lessons.
Altre informazioni/Further information
Controllo dell’apprendimento: Esame finale. Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
Learning control: Final exam Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/services-students-physical-or-learning-disabilities Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L'esame consiste solo in una prova scritta. Nella prova scritta viene valutata la capacità delle studentesse e degli studenti di applicare le conoscenze acquisite durante il corso e si compone di due tipologie di domande: A) domande a risposta multipla B) domande a risposta aperta Il livello di difficoltà delle domande corrisponde al programma svolto e ai testi di riferimento indicati su DIR. Ad ognuna delle domande, vengono attribuiti, per le domande A, 1 punto, per le domande B fino a 7 punti; la prova scritta si ritiene superata se la valutazione complessiva non è inferiore a 18 punti. Durante la prova scritta non è consentito consultare appunti, libri o altro materiale. Per conseguire una votazione elevata, lo studente deve dimostrare un’autonomia di giudizio ed un senso critico relativo agli argomenti trattati, esponendo le proprie conclusioni in modo chiaro e logico. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18).
The exam consists only of a written test. The written test evaluates the student's ability to apply the knowledge acquired during the course and consists of two types of questions: A) multiple choice questions B) open-ended questions The level of difficulty of the questions corresponds to the program carried out and to the reference texts indicated on DIR. For each of the questions, for questions A, 1 point are assigned for questions B up to 7 points; the written test is considered passed if the overall assessment is not less than 18 points. During the written test it is not allowed to consult notes, books or other material. To achieve a high grade, the student must demonstrate an autonomy of judgment and a critical sense related to the topics covered, exposing their conclusions in a clear and logical way. The evaluation is expressed in thirtieths (minimum mark 18).
Programma esteso/Content
Principi generali • Definizione di Fisiologia. • Caratteristiche degli esseri viventi. • Composizione chimica della materia vivente. • Omeostasi e adattamento. Cellula • Membrana cellulare. Diffusione, osmosi. Trasporto di membrana. • Comunicazione cellulare. Molecole segnale, recettori. Vie di trasduzione del segnale. • Potenziali di equilibrio e di diffusione. Equilibrio di Donnan, modello pump and leak, RVD, RVI. • Correnti di membrana e misure EF. Potenziale di azione. • Segnali del calcio. Omeostasi del calcio. • Sinapsi. Sistemi • Sistema nervoso centrale. Cervello, mesencefalo, cervelletto. Sistemi effettori. • Sistema sensoriale, recettori cutanei. Occhio, retina recettoriale, retina neurale. Udito. Apparato vestibolare, gusto, olfatto. • Sistema endocrino, asse ipotalamo-ipofisi, epifisi, tiroide. Paratiroidi, bilancio calcio, surrenali. Metabolismo glicogeno. Gonadi endocrine. • Apparato muscolare, fibra muscolare striata, meccanica della contrazione. Tipi di contrazione, tipi di fibre muscolari. • Liquidi corporei, composizione sangue. Emostasi, sistema linfatico. • Sistema cardiovascolare, attività elettrica, contrazione. Ciclo cardiaco. Vasi, flusso, pressione, capillari. Vene, regolazione pressione. • Apparato respiratorio, dinamica respiratoria. Volumi polmonari, scambio gas, trasporto ossigeno. Controllo respirazione, trasporto CO2, rapporto ventilazione/perfusione. • Rene, filtrazione assorbimento. Concentrazione urine, bilancio idrico-salino. Regolazione acido/base, alcalosi, acidosi. • Apparato digerente, ghiandole salivari, stomaco. Fegato, pancreas. Motilità intestinale, assorbimento.
General principles • Definition of Physiology. • Features of living beings. • Chemical composition of living matter. • Homeostasis and exercise physiology. Cells • Cell membrane. Diffusion, osmosis. Membrane transport. • Cell communication. Signal molecules, cell receptors. Signal transduction pathways. • Diffusion and equilibrium potentials. Donnan equilibrium, pump-and-leak model, RVD, RVI. • Membrane currents and EF measurements. Action potential. • Intracellular calcium signaling and homeostasis. • Synapses. Sistems • Central nervous system. Brain, mesencephalon, cerebellum. Effector systems. • Sensory system, skin receptors. Eye, photoreceptors and neural retina. Ear and vestibular system, taste, smell. • Endocrine system, hypothalamic–pituitary axis, pineal gland, thyroid. Parathyroid gland, calcium balance, adrenal glands. Glicogen metabolism. Gonads. • Muscular system, striated muscle fiber, muscle contraction. Types of muscle fibers. • Body’s liquids, blood composition. Hemostasis, lymphatic system. • Cardiovascular system, electric activity, contraction. Cardiac cycle. Vessels, flux, pressure, capillaries. Veins, pressure regulation. • Respiratory system and dynamics. Lung volumes, gas exchange, oxygen transport. Control of respiration, CO2 transport, ventilation/perfusion ratio. • Kidney, filtration and reabsorption. Urine concentration, salt water balance. Acid-base homeostasis, alkalosis, acidosis. • Digestive system, salivary glands, stomach. Liver, pancreas. Gastrointestinal motility and absorption.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e capacità di comprensione: Acquisizione di conoscenze approfondite nel campo della fisiologia cellulare, d’organo e sistemica. Conoscenza dei concetti e delle applicazioni della fisiologia generale, acquisizione di appropriato linguaggio scientifico. Conoscenza e capacità di comprensione applicate: Alla fine dell’insegnamentole studentesse e gli studenti saranno in grado di conoscere le basi della fisiologia cellulare e d’organo, sistemica e umana. Autonomia di giudizio: capacità di analizzare con senso critico gli elementi legati alla fisiologia, autonomia di giudizio nel settore della fisiologia generale, d’organo e sistemica. Abilità comunicative: utilizzare un lessico scientifico appropriato, descrivere temi scientifici inerenti la fisiologia cellulare e d’organo, con un approccio logico e razionale. Capacità di apprendimento: Capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato
Knowledge and understanding: Acquisition of in-depth knowledge on cellular, organ and systemic physiology. Knowledge of the concepts and applications of general physiology, acquisition of appropriate scientific language. Knowledge and understanding skills applied: At the end of the course, the student will be able to know the basics of cell and organ physiology, systemic and human. Autonomy of judgment: Ability to critically analyze elements related to physiology, autonomy of judgment in the field of cell and tissue biology.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE BIOLOGICHE (1929) - MF0274 FISIOLOGIA GENERALE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA TEORICA E COMPUTAZIONALE
Codice
MF0760
Anno Accademico
2024/2025
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
GUIDO CIRO ACHILLE
Docenti
Cossi Maurizio, Guido Ciro Achille
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/02 - CHIMICA FISICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
2
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO. Inglese su richiesta di studenti stranieri.
Italian. English under request of foreign students.
Contenuti/Content Summary
Introduzione alla chimica teorica. Fondamenti delle tecniche di meccanica quantistica molecolare, introduzione ai metodi computazionali e alla loro implementazione. Applicazioni della teoria a problemi di interesse chimico. Completa il corso un modulo di dinamica molecolare classica e montecarlo (8h, Prof. M. Cossi)
Introduction to theoretical chemistry. Fundamentals of molecular quantum mechanics techniques, introduction to computational methods and their implementation. Applications of the theory to problems of chemical interest. The course is completed by a module on classical and Montecarlo molecular dynamics (8h, Prof. M. Cossi)
Testi di riferimento/Textbooks
Testi consigliati: - A. Szabo and N. S. Ostlund, “Modern Quantum Chemistry: Introduction to Advanced Electronic Structure Theory,” Dover Publications, New York, 1996 -R. McWeeny “Methods of Molecular Quantum Mechanics. 2nd Ed.” Academic Press, London, 1992 - T. Helgaker, P. Jørgensen, and J. Olsen"Molecular Electronic Structure Theory". John Wiley & Sons, LTD, Chichester, (2000) - F. Jensen, “Introduction to Computational Chemistry”, 3rd Edition Feb. 2017, Wiley; - J.H. Jensen, “Molecular Modeling Basics”, 2010, CRC Press Taylor&Francis Group. Materiale fornito dal docente: dispense delle lezioni,materiale e testi per esercitazioni e per approfondimenti.
Suggested textbooks are: -- A. Szabo and N. S. Ostlund, “Modern Quantum Chemistry: Introduction to Advanced Electronic Structure Theory,” Dover Publications, New York, 1996 -R. McWeeny “Methods of Molecular Quantum Mechanics. 2nd Ed.” Academic Press, London, 1992 - T. Helgaker, P. Jørgensen, and J. Olsen"Molecular Electronic Structure Theory". John Wiley & Sons, LTD, Chichester, (2000) - F. Jensen, “Introduction to Computational Chemistry”, 3rd Edition Feb. 2017, Wiley; - J.H. Jensen, “Molecular Modeling Basics”, 2010, CRC Press Taylor&Francis Group. Students will benefit of handouts as well as exercises and supplementary material.
Obiettivi formativi/Mission
Conoscere e comprendere le basi matematiche e fisiche dei diversi metodi di calcolo, in riferimento alla loro natura classica o quantistica. Sviluppare la capacità di identificare nella letteratura scientifica il particolare metodo computazionale applicato a un problema di interesse chimico. Un obiettivo più avanzato è lo sviluppo della capacità di proporre autonomamente un metodo computazionale adatto a uno specifico tipo di sistema chimico, riuscendo a individuare il programma di calcolo più conveniente, indicando quantità e tipologia di risorse computazionali necessarie. Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare il lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti e ai metodi teorici presentati nel corso.
The course aims at the knowledge of the mathematical and physical principles of the different calculation methods, in reference to their classical or quantum nature. Develop the ability to identify in the scientific literature the particular computational method applied to a problem of chemical interest. A more advanced objective is the development of the ability to autonomously propose a computational method suitable for a specific type of chemical system, managing to identify the most convenient calculation program, indicating the quantity and type of computational resources necessary. Communication skills: acquire and know how to use the appropriate chemical vocabulary in relation to the topics and theoretical methods presented in the course.
Prerequisiti/Required background knowledge
E' fondamentale una buona conoscenza dei programmi dei corsi di Chimica-Fisica I e II, Fisica I e II, e Matematica I e II
A good knowledge of the Physical-Chemistry I and II, Physics I and II, and Mathematics I and II courses is essential.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezione frontale. Esercitazione / problem solving
Lectures. Tutorials, Case study and problem solving.
Altre informazioni/Further information
All’inizio di ogni lezione sarà riassunto l’argomento della lezione precedente, coinvolgendo gli studenti nell’identificare i punti più complessi della trattazione. Per verificare che gli studenti stiano seguendo gli argomenti trattati via via durante il corso, verranno proposti esercizi, anche con l’uso del computer, volti all’applicazione di un particolare metodo di calcolo per rispondere a domande di interesse chimico su diversi sistemi reali.
At the beginning of each lesson, the subject of the previous lesson will be summarized, involving the students in identifying the most complex points of the discussion. To verify that students are following the topics during the course, exercises will be carried out, even with the use of the computer, to apply a theoretical method suitable to answer questions of chemical interest on different real systems.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L'esame comprende una prova scritta ed eventualmente una orale. La prova scritta prevede problemi riguardanti gli argomenti svolti nelle tre parti teoriche del programma (introduzione e concetti fondamentali; metodi di calcolo approssimati in meccanica quantistica molecolare e metodi di calcolo in meccanica classica ). La prova orale servirà a dimostrare una completa padronanza degli argomenti del corso nel saper dimostrare i vari teoremi e metodi trattati. La valutazione complessiva terrà conto delle risposte ai problemi e quesiti teorici e dell' eventuale esame orale.
The exam includes a written test and possibly an oral exam. The written test includes problems regarding the topics covered in the three theoretical parts of the program (introduction and fundamental concepts; approximate calculation methods in molecular quantum mechanics and calculation methods in classical mechanics). The oral test will serve to demonstrate complete mastery of the course topics in knowing how to demonstrate the various theorems and methods covered. The overall evaluation will take into account the answers to the theoretical problems and questions and any oral exam.
Programma esteso/Content
1. richiami di meccanica quantistica (operatori, funzioni d’onda e relative proprietà, autovettori ed autovalori, interpretazione probabilistica della M.Q., notazione bra-ket), equazione di Schrödinger dipendente dal tempo e separazione delle variabili per hamiltoniane indipendenti dal tempo, fattori di fase, hamiltoniana molecolare e definizione delle unità atomiche. 2. Espansione di Born-Huang delle funzione d'onda molecolare e relativa equazione di Schrödinger molecolare, dimostrazione dell'origine degli accoppiamenti non adiabatici e discussione dei limiti dell'approssimazione adiabatica e di Born-Oppenheimer. Dimostrazione del teorema di Hellmann-Feynmann. 3. Il problema elettronico: - funzioni di singolo elettrone, distinzione in orbitali atomici e molecolari, probabilità correlate e non correlate, Prodotti di Hartree, e determinanti di Slater. Descrizione di correlazione di scambio e buca di Fermi. Regole di Slater-Condon. 4. Le equazioni di Hartree-Fock: dimostrazione tramite metodo dei moltiplicatori di Lagrange, aspetti formali degli operatori di scambio e Coulomb e loro interpretazione fisica. Diagonalizzazione dei moltiplicatori ed equazioni canoniche di HF. Introduzione di un set di base. Dimostrazione delle equazioni di Roothaan, analisi dei termini dell'operatore di Fock sulla base degli orbitali atomici e cenni dei problemi computazionali sul computo degli integrali bielettronici. Basis set molecolari: orbitali di Slater, espansioni Gaussiane, nomenclatura e dettaglio sulle basi di Pople e Dunning. Discussione delle proprietà delle equazioni di HF-Roothan, dipendenza dalla matrice densità ad un corpo e definizione dell'algoritmo iterativo. Ortogonalizzazioni simmetrica e canonica. Problemi di dipendenza lineare e possibili soluzioni. Teorema di Koopmans per IP ed EA. Teorema di Brillouin 5 Introduzione al concetto di correlazione elettronica e sua definizione secondo Lowdin, distinzione tra correlazione statica e dinamica, definizione di determinati di configurazione elettronica e cenni al metodo CI. Definizione di determinanti restricted ed unrestricted, operatori di spin e calcolo degli autovalori su singolo determinante e configurazioni eccitate 6. Definizione di Configuration state functions (CSF) Il medoto dell0interazione di Configurazione (CI): introduzione, sviluppo formale della funzione d'onda, calcolo del numero di determinanti, metodo variazionale lineare e struttura della matrice full-CI. Energia di correlazione in normalizzazione intermedia e dipendenza dai coefficienti di doppia eccitazione. Dipendenza dei coefficienti di doppia eccitazione da singole e triple eccitazioni. Il problema della size consistency 7. La teoria perturbativa e l'approccio Moeller-Plesset. Calcolo ai vari ordini dell'energia e della funzione d'onda. Considerazioni computazionali e performances del metodo MP2. 8. La teoria del funzionale della densità: definizione di funzionale e derivata funzionale e calcolo di alcuni esempi. I teoremi di Hoemberg e Kohn. Il metodo di Kohn-Sham. formulazione del potenziale efficace, termine di potenziale di correlazione e scambio, formulazione variazionale ed equazioni di Kohn-Sham. Le approssimazioni al funzionale di scambio e correlazione: LDA, GGA, funzionali ibridi e a separazione di range. Performance dei funzionali a seconda delle proprietà molecolari da simulare. 9. Il calcolo degli stati elettronici eccitati: l'appproccio CIS, TDHF e TDDFT e loro performances. Cenni a funzionali e basis set più indicati. 10. Presentazione della formulazione PCM come modello di solvente come dielettrico continuo polarizzabile.
1. references to quantum mechanics (operators, wave functions and related properties, eigenvectors and eigenvalues, probabilistic interpretation of QM, notation bra-ket), time-dependent Schrödinger equation and separation of variables for time-independent Hamiltonians, phase factors, molecular Hamiltonian and definition of atomic units. 2. Born-Huang expansion of the molecular wave function and related molecular Schrödinger equation, demonstration of the origin of non-adiabatic couplings and discussion of the limits of the adiabatic and Born-Oppenheimer approximation. Proof of the Hellmann-Feynmann theorem. 3. The electronic problem: - single electron functions, distinction in atomic and molecular orbitals, correlated and uncorrelated probabilities, Hartree products, and Slater determinants. Description of exchange correlation and Fermi hole. Slater-Condon rules. 4. The Hartree-Fock equations: proof using the Lagrange multiplier method, formal aspects of the exchange and Coulomb operators and their physical interpretation. Diagonalization of multipliers and canonical HF equations. Introduction of a basic set. Proof of the Roothaan equations, analysis of the terms of the Fock operator on the basis of atomic orbitals and outline of the computational problems on the computation of bielectronic integrals. Molecular basis sets: Slater orbitals, Gaussian expansions, nomenclature and details on Pople and Dunning bases. Discussion of the properties of the HF-Roothan equations, dependence on the one-body density matrix and definition of the iterative algorithm. Orthogonalizations symmetric and canonical. Linear dependence problems and possible solutions. Koopmans theorem for IP and EA. The Brillouin theorem. 5 Introduction to the concept of electronic correlation and its definition according to Lowdin, distinction between static and dynamic correlation, definition of electronic configuration determinants and notes on the CI method. Definition of restricted and unrestricted determinants, spin operators and calculation of eigenvalues ​​on a single determinant and excited configurations 6. Definition of Configuration state functions (CSF) The method of Configuration interaction (CI): introduction, formal development of the wave function, calculation of the number of determinants, linear variational method and structure of the full-CI matrix. Correlation energy in intermediate normalization and dependence on double excitation coefficients. Dependence of double excitation coefficients on single and triple excitations. The size consistency problem 7. The perturbation theory and the Moeller-Plesset approach. Calculation of energy and wave function at various orders. Computational considerations and performances of the MP2 method. 8. The theory of density functional: definition of functional and functional derivative and calculation of some examples. Hoemberg and Kohn theorems. The Kohn-Sham method. effective potential formulation, correlation and exchange potential term, variational formulation and Kohn-Sham equations. Approximations to the exchange and correlation functional: LDA, GGA, hybrid and range separation functionals. Performance of the functionals depending on the molecular properties to be simulated. 9. The calculation of excited electronic states: the CIS, TDHF and TDDFT approaches and their performances. Notes on how to select dft functionals and basis sets . 10. Presentation of the PCM formulation to model solvents as a polarizable continuum dielectric medium .
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenze e capacità di comprensione: acquisire solide conoscenze teoriche relative ai metodi di calcolo presentati durante il corso, insieme alla comprensione della loro evoluzione storica; apprendere le basi matematiche necessarie per giustificare e descrivere nel dettaglio le relazioni teoriche che intercorrono nelle principali equazioni trattate; saper riconoscere vantaggi e svantaggi dell’applicazione delle diverse teorie fondamentali a problemi chimici. Conoscenze e capacità di comprensione applicate: acquisire la capacità di proporre il metodo computazionale più adatto a rispondere a diverse domande di natura chimica, sulla base delle nozioni apprese durante il corso e motivando la proposta ricorrendo a concetti teorici. Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare le basi del lessico tecnico tipico della chimica computazionale, in modo appropriato rispetto al contesto; saper esporre e argomentare, durante la prova orale, argomenti ed esempi di applicazione simili a quelli trattati durante il corso. Autonomia di giudizio: saper analizzare in modo critico gli approcci di calcolo adottati per uno specifico problema chimico, anche in confronto alla letteratura recente.
Knowledge and understanding: to acquire solid theoretical knowledge of the computational methods presented during the course, together with the understanding of their historical evolution; to learn the mathematical foundation necessary to justify and describe in detail the theoretical relationships involved in the main equations; to be able to underline the advantages and disadvantages of applying different fundamental theories to chemical problems. Applying knowledge and understanding: ability to propose the most suitable computational method for answering various chemical questions, based on the lessons learned during the course and motivate the proposal using theoretical concepts. Communication skills: Acquire and properly use the basics of the technical lexicon typical of computational chemistry, with respect to the context; be able to expose and argue topics and applicative examples similar to those proposed during the course. Making judgements: critically analyze the computational approaches adopted for a specific chemical problem, even in comparison to recent literature.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0760 CHIMICA TEORICA E COMPUTAZIONALE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
CHIMICA BIOINORGANICA
Codice
MF0405
Anno Accademico
2024/2025
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
RAVERA Mauro
Docenti
Ravera Mauro, Gabano Elisabetta
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
2
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso si propone di fornire le conoscenze sul ruolo degli elementi inorganici nei sistemi biologici, incluso i loro usi terapeutici. Nella prima parte del corso (Metalli nei sistemi biologici, 3 cfu) verranno studiate le proprietà chimiche e le funzioni biologiche degli elementi che si legano a biomolecole, i meccanismi di assunzione dei metalli, i sistemi di trasporto ed inserimento nei siti finali, i meccanismi di azione per alcune classi di metalloproteine ed il coinvolgimento dei metalli nell'insorgenza di alcune patologie. Nella seconda parte del corso (Metalli in medicina, 3 cfu) si tratterà dei complessi metallici usati in medicina, quali composti del Pt come agenti antitumorali, composti di Au per artrite reumatoide, composti di Bi per ulcera peptica, nitroprussiato per le emergenze ipertensive, sali di vanadile per il diabete, medicina nucleare (radiofarmaci e radiodiagnostici), composti metallici per le malattie tropicali e composti metallici per la diagnostica (in particolare MRI).
The course aims to provide knowledge on the role of inorganic elements in biological systems, including their therapeutic uses. In the first part of the course (Metals in biological systems, 3 credits), the chemical properties and biological functions of the elements that bind to biomolecules, the mechanisms of metal uptake, transport systems and insertion in the final sites, the mechanisms of action for some classes of metalloproteins and the involvement of metals in some diseases will be studied. In the second part (Metals in Medicine, 3 credits), the course deals with metal complexes used in medicine, such as Pt complexes as antitumor agents, Au complexes for rheumatoid arthritis, Bi complexes for peptic ulcer disease, nitroprusside for hypertensive emergency, vanadyl derivatives for diabetes, nuclear medicine (drugs for radiotherapy and diagnostics), metal compounds for tropical diseases, metal complexes for diagnosis (MRI in particular).
Testi di riferimento/Textbooks
Verranno messi a disposizione i lucidi del corso (in inglese) su piattaforma DIR. Si consigliano i seguenti testi: Wolfgang Kaim, Brigitte Schwederski, Axel Klein, "Bioinorganic Chemistry - Inorganic Elements in the Chemistry of Life: An Introduction and Guide", 2nd Edition, Wiley, 2013 Rosette M. Roat-Malone, "Bioinorganic Chemistry: A Second Short Course", Wiley Interscience, 2007 Ivano Bertini, Harry B. Gray, et al., "Biological Inorganic Chemistry", University Science Books, 2007 Stephen J. Lippard, Jeremy M. Berg, Principles of Bioinorganic Chemistry", University Science Books, 1994 James C. Dabrowiak, “Metals in Medicine”, Wiley; C. Jones and J. Thornback, “Medicinal Applications of Coordination Chemistry”, RSC Publishing. Sarà inoltre fornito materiale per approfondimenti (articoli scientifici).
The course slides (in English) will be made available on DIR. The following texts are recommended: Wolfgang Kaim, Brigitte Schwederski, Axel Klein, "Bioinorganic Chemistry - Inorganic Elements in the Chemistry of Life: An Introduction and Guide", 2nd Edition, Wiley, 2013 Rosette M. Roat-Malone, "Bioinorganic Chemistry: A Second Short Course", Wiley Interscience, 2007 Ivano Bertini, Harry B. Gray, et al., "Biological Inorganic Chemistry", University Science Books, 2007 Stephen J. Lippard, Jeremy M. Berg, Principles of Bioinorganic Chemistry", University Science Books, 1994 James C. Dabrowiak, “Metals in Medicine”, Wiley; C. Jones and J. Thornback, “Medicinal Applications of Coordination Chemistry”, RSC Publishing. Scientific articles for in-depth studies will also be provided.
Obiettivi formativi/Mission
L'obiettivo principale del corso è l'acquisizione di conoscenze indispensabili per la comprensione del ruolo dei metalli nei sistemi biologici e dei processi chimici in cui sono coinvolti. Le steudentesse e gli studenti dovranno inoltre familiarizzare con le proprietà dei complessi dei metalli di transizione e delle terre rare quali agenti chemioterapici e/o diagnostici. Tutte le studentesse e gli studenti dovranno anche acquisire l’abilità di applicare le conoscenze teoriche alla discussione di case studies. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di acquisire ed utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti del corso ed il senso critico che permette alle studentesse e agli srudenti di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati e attraverso l’approfondimento di un argomento in modo autonomo.
The main aim of the course is to acquire the essential knowledge to understand the role of metals in biological systems and the chemical processes in which they are involved. The student should also be able to understand the properties of transition metal and rare earth metal complexes as chemotherapeutic and/or diagnostic agents. He will also develop the ability to apply the theory in the discussion of case studies. Students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to the topics described in the course and develop the ability in making judgements, drawing conclusions, and autonomously deepen a subject related to those of the course.
Prerequisiti/Required background knowledge
Al fine di comprendere e affrontare il corso è consigliato aver acquisito nozioni di base di chimica inorganica (in particolare, composti di coordinazione) e di biochimica.
For the bioinorganic chemistry course it is recommended that you have good basic knowledge in inorganic chemistry (coordination compounds) and biochemistry.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali e discussione collegiale.
Teaching in lecture halls with theoretical lessons and collective discussion.
Altre informazioni/Further information
L’apprendimento in itinere verrà verificato con discussione collegiale. Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa. Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
The in itinere learning will be verified with collective discussion. Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/services-students-physical-or-learning-disabilities. Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
La valutazione finale consiste in un unico esame scritto per l’intero corso di 6 CFU della durata di 2 ore consistente in 5 domande teoriche aperte (max 6 punti ciascuna). Per studentesse e studenti della LM in Biologia che seguono solo un modulo del corso (3 CFU), la valutazione finale consiste in un esame scritto della durata di 1 ora e mezza consistente in 3 domande teoriche aperte (max 10 punti ciascuna). Una domanda riguarderà l’argomento approfondito in autonomia. Due domande (una per LM biologia) riguarderanno la parte di “Metalli nei sistemi biologici” e saranno scelte in modo da coprire tutto il programma (a rotazione riguarderanno i meccanismi di assunzione dei metalli, i sistemi di trasporto ed inserimento nei siti finali, i meccanismi di azione per alcune classi di metalloproteine, il ruolo della carenza ed eccesso dei metalli in alcune patologie). Due domande (una per LM biologia) riguarderanno la parte sui “Metalli in medicina” e saranno scelte in modo da coprire tutto il programma (a rotazione riguarderanno complessi antitumorali di platino, antibiotici antitumorali, radioterapia e radiodiagnostica, terapia fotodinamica, complessi metallici per diabete, ulcera o artrite reumatoide, malattie tropicali etc.), affinché le studentesse e gli studenti possano dimostrare di conoscere e di aver compreso i concetti fondamentali. 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 18 punti (18/30). 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 bioinorganica, la capacità di applicarle, l’acquisizione di un corretto linguaggio scientifico e la capacità di apprendimento autonomo.
The final judgement will consist of a written exam of 2 hours for the whole 6-CFU course, consisting of 5 theoretical open questions (max 6 points each). For students of "LM Biologia” who attend only one part of the course (3 CFU), the final judgement will consist of a written exam of 1.5 hours, consisting of 3 open theoretical open questions (maximum 10 points each). One question will be about the subject chosen by the student for autonomous learning. Two questions (one question for "LM biology”) will be about the “Metals in biological systems’ part and will be chosen so that the entire program is covered (in turn, the subjects will be the mechanisms of metal uptake, transport systems and insertion in the final sites, the mechanisms of action for some classes of metalloproteins, the role of metal deficiency and excess in some diseases). Two questions (one question for "LM Biologia") will be about the “Metals in medicine” part and will be chosen so that the entire program is covered (in turn the subjects will be platinum antitumor complexes, antitumor antibiotics, radiotherapy and radiodiagnostics, photodynamic therapy, metal complexes for diabetes, ulcer or rheumatoid arthritis, tropical diseases, etc.) and the student can demonstrate that they know and understand the basic concepts. The difficulty level of the exam corresponds to the indicated program and the reference texts. The written test will be passed with the knowledge of the basic concepts corresponding to a sum of the scores not less than 18 points (18/30). The highest grade will be obtained showing the acquisition of all the knowledge and abilities/capacities indicated. This kind of exam verify the theoretical knowledge of bioinorganic chemistry and its applications, the ability to use a suitable scientific language and the learning skills.
Programma esteso/Content
Il corso tratta i seguenti argomenti: “Metalli nei sistemi biologici”: 1. Chimica di coordinazione per biologi / 2. Biochimica per chimici / 3. Una breve panoramica della biologia molecolare / 4. Funzioni biologiche degli elementi inorganici / 5. Leganti biologici per ioni metallici (amminoacidi; proteine; macrocicli; nucleobasi) / 6. Assimilazione e percorsi dei metalli. Sodio e potassio (canali ionici; pompe ioniche; cotrasporto; omeostasi); Magnesio e calcio (assorbimento e omeostasi); Ferro (assimilazione; immagazzinamento; omeostasi); Rame (assimilazione; omeostasi); Zinco (assimilazione; omeostasi) / 7. Cobalamina e cobaltoproteine (introduzione; reattività; classi di enzimi, carenza) / 8. Metalli al centro della fotosintesi (magnesio) (introduzione; assorbimento della luce; trasporto dell'eccitone; perché Mg2+?; magnesio al centro della PCR) / 9. La molecola di O2: assorbimento, trasporto e immagazzinamento di un prodotto naturale inorganico (storia della molecola di O2; emoglobina e mioglobina; trasporto di O2; una lezione dalla natura; rilascio; emoglobina, un marito "traditore"!; quando qualcosa va storto; come misurare O2 in vivo; il paradosso dell'ossigeno; altri sistemi contenenti eme e ferro) / 10. Proteine contenenti rame: un'alternativa al ferro biologico (introduzione; proteine del rame di tipo 1-3) / 11. La chimica bioinorganica dei metalli tossici per antonomasia (introduzione; alluminio; cromo; piombo; cadmio; mercurio; arsenico; gadolinio; brevi storie con protagonisti metalli tossici) / 12. Chelazione dei metalli in medicina (introduzione; leganti e loro proprietà; trattamenti per le intossicazioni da metalli pesanti; malattie del ferro; malattie del rame; una storia di chelazione dei metalli) / 13. Biomineralizzazione (introduzione; nucleazione e crescita dei cristalli; formazione ossea; regolazione ossea; denti; recettori sensibili alla gravità o all'inerzia). “Metalli in medicina”: introduzione alla chimica inorganica medica, cenni di farmacocinetica e farmacodinamica, generalità sui tumori e sulla strategia chemioterapica. Si approfondiscono gli agenti alchilanti ed in particolare i complessi metallici quali agenti alchilanti (elettrofili): meccanismo d’azione, tossicità, complessi di Pt usati in clinica, regole SAR e progettazione di nuovi farmaci. Complessi organometallici: titanocene e rutenio-arene dicloruro (RAPTA). Chemioresistenza. I complessi attivabili nell’ambiente tumorale per acidità e/o riduzione (profarmaci). I derivati di Pt(IV). Applicazione dei concetti di “drug targeting and delivery” a composti del platino. Targeting attivo e passivo. Effetto EPR. Liposomi e lipoplatino. Complessi intercalanti del DNA. L’ossigeno tripletto/ singoletto ed i ROS (reactive oxygen species): complessi operanti per stress ossidativo al DNA (bleomicina attivata da cationi ferro) e complessi fotosensibilizzanti per terapia fotodinamica (metallo-porfirine). Complessi fotoattivabili Pt(IV)-azide. Complessi metallici per terapie diverse: complessi dell’Au(I) come anti-artritici; complessi del Bi(III) come anti-ulcera, complessi a rapido rilascio di ossido di azoto (NO) p.e. sodio nitroprussiato, quali anti-ipertensivi nelle emergenze. Composti di Vanadile quale insulino-mimetici per il trattamento del diabete. Malaria e ferrochina; composti metallici per le malattie tropicali. Richiami di radiochimica. Medicina nucleare: radiofarmaci e radiodiagnostici. SPECT e Tecnezio 99-m. Generazione, riduzione e speciazione del Tecnezio. Radioisotopi dello Iodio e tiroide. PET e fluoroglucosio. BNCT e borani. Richiami di MRI.
The course deals with: “Metals in biological systems”: 1. Coordination Chemistry for Biologists / 2. Biochemistry for Chemistry / 3. A Brief Overview of Molecular Biology / 4. Biological Functions of Inorganic Elements / 5. Biological Ligands for Metal Ions (amino acids; proteins; macrocycles; nucleobases) / 6. Metal Assimilation and Pathways. Sodium and potassium (ion channels; ion pumps; cotransport; homeostasis); Magnesium and Calcium (adsorption and homeostasis); Iron (assimilation; storage; homeostasis); Copper (assimilation; homeostasis); Zinc (assimilation; homeostasis) / 7. Cobalamin and cobalt proteins (introduction; reactivity; enzyme classes, deficiency) / 8. Metals at the center of photosynthesis (magnesium) (introduction; light absorption; exciton transport; why Mg2+?; magnesium at the centre of PCR) / 9. The O2 Molecule: Uptake; Transport and Storage of an Inorganic Natural Product (story of the O2 molecule; hemoglobin and myoglobin; O2 transport; a lesson from Nature; delivery; hemoglobin; a cheating husband!; when something goes wrong; how to measure O2 in vivo; the oxygen paradox; other heme and iron containing systems) / 10. Copper-containing Proteins: An Alternative to Biological Iron (introduction; copper proteins type 1-3) / 11. The Bioinorganic Chemistry of the Quintessentially Toxic Metals (introduction; aluminium; chromium; lead; cadmium; mercury; arsenic; gadolinium; brief histories of toxic metals) / 12. Metal chelation in medicine (introduction; ligands and their properties; treatment of heavy metal intoxication; iron diseases; copper disease; a story of metal chelation) / 13. Biomineralization (introduction; nucleation and crystal growth; bone formation; bone regulation; teeth; gravity- or inertia-sensitive receptors). “Metals in Medicine”: introduction to inorganic medicinal chemistry, a brief account of pharmacokinetics and pharmacodynamics, general information about cancer and cancer chemotherapy strategy. Alkylating agents will be studied in detail and, in particular, metal complexes as electrophiles: mechanism of action, toxicity Pt complexes in the clinic practice, SAR rules and design of new drugs. Organometallic complexes: titanocene and arene-dichloride-ruthenium (RAPTA). Chemoresistance. Complexes activated in the tumour acidic or reductive milieu (prodrugs). Pt(IV) derivatives. Application of the concepts of "drug targeting and delivery" to Pt compounds. Active and passive targeting. EPR effect. Liposomes and lipoplatin. DNA intercalators. The triplet / singlet oxygen and ROS (reactive oxygen species): metal complexes causing oxidative damage to DNA (bleomycin activated by iron cations) and photosensitizers for photodynamic therapy (metal - porphyrins). Photoactivatable Pt(IV)-azide complexes. Metal complexes for different therapies: Au(I) complexes as antiarthritic drugs; Bi(III) compounds as anti-ulcer drugs, complexes for rapid release of nitric oxide (NO) (e.g. sodium nitroprusside) for anti-hypertensive emergencies, vanadyl derivatives as insulin mimetics for the treatment of diabetes. Malaria and ferroquine; metal compounds for tropical diseases. Basics of radiochemistry. Nuclear medicine: drugs for radiotherapy and radiodiagnostics. SPECT and 99-m Technetium. Formation, reduction and speciation of technetium. Iodine radioisotopes and thyroid. PET and fluoroglucose. BNCT and boranes. Mention to MRI.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione: Conoscenza delle proprietà biologiche dei metalli e dei loro complessi e loro applicazioni nei sistemi viventi e in medicina. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Abilità di applicare le conoscenze teoriche alla discussione di case studies. Autonomia di giudizio: capacità di valutare con senso critico le nozioni apprese; capacità di analizzare con senso critico i case studies proposti. Abilità comunicative: capacità di esporre argomenti relativi alla chimica bioinorganica con appropriato linguaggio. Capacità di apprendimento: Capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato; capacità di approfondire autonomamente un argomento connesso a quelli del corso e di analizzare dati (anche non acquisiti personalmente), interpretandoli alla luce delle conoscenze acquisite.
Knowledge and understanding: Knowledge of the biological properties of metals and metal complexes, and of their applications in living systems and medicine. Applying knowledge and understanding: ability to apply the theory in the discussion of case studies. Making judgments: skill to critically evaluate the concepts learned; skill to critically analyze the proposed case studies. Communication skills: ability to describe topics of bioinorganic chemistry with a suitable language. Learning skills: ability to use the teaching material for a critical and reasoned study; ability to autonomously in-depth study a subject related to the course and to analyze data (even though not personally obtained) based on the assimilated knowledge.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0405 CHIMICA BIOINORGANICA - ALESSANDRIA
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Insegnamento
LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA SUPERIORE
Codice
MF0698
Anno Accademico
2024/2025
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
ACETO Maurizio
Docenti
Aceto Maurizio
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
2
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
In questo corso sono previste progettazione e messa in opera di esperienze pratiche di chimica analitica.
This course includes the planning and execution of practical experiences of analytical chemistry.
Testi di riferimento/Textbooks
Dispense fornite dal docente. "Modern analytical methods in art and archaeology", a cura di E. Ciliberto e G. Spoto, John Wiley & Sons, New York, 2000. R. Ekman, J. Silberring, A.M. Westman-Brinkmalm Eds, "Mass Spectrometry: instrumentation, interpretation, and applications" John Wiley & Sons, Inc. Publication, cop. 2009. D.A. Skoog e J.J. Leary, “Chimica analitica strumentale”, EdiSES (1995). R. Cozzi, P. Protti e T. Ruaro, “Analisi chimica strumentale” volumi A, B e C, Zanichelli (1997). D.A. Skoog,, F.J. Holler, S.R. Crouch, "Principles of Instrumental Analysis", 6th Edition, Brooks Cole, ISBN 978-0495012016 (2006).
Lecture notes provided by teacher. "Modern analytical methods in art and archaeology", a cura di E. Ciliberto e G. Spoto, John Wiley & Sons, New York, 2000. R. Ekman, J. Silberring, A.M. Westman-Brinkmalm Eds, "Mass Spectrometry: instrumentation, interpretation, and applications" John Wiley & Sons, Inc. Publication, cop. 2009. D.A. Skoog e J.J. Leary, “Chimica analitica strumentale”, EdiSES (1995). R. Cozzi, P. Protti e T. Ruaro, “Analisi chimica strumentale” volumi A, B e C, Zanichelli (1997). D.A. Skoog,, F.J. Holler, S.R. Crouch, "Principles of Instrumental Analysis", 6th Edition, Brooks Cole, ISBN 978-0495012016 (2006).
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si propone di sviluppare la capacità di scegliere la tecnica giusta in funzione del problema specifico ed il senso critico degli studenti nei confronti di un problema pratico di chimica analitica, attraverso una serie di esperienze con le principali tecniche analitiche strumentali e con i principali metodi di pretrattamento del campione. Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Sviluppare la capacità di apprendere autonomamente nuove nozioni su applicazioni avanzate della chimica analitica e di trarre conclusioni sulla scelta più opportuna in relazione al problema specifico.
The course aims at developing the ability to select the proper technique in relation to the specific problem and the critical sense of students with regards to a practical problem of analytical chemistry, through a series of experiences with the main instrumental analytical techniques and with the main methods of sample pre-treatment. Communication skills: the students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to the analytical techniques described in the course. Abilities: the students will be able to select and apply the correct analytical technique to face practical problems. He will develop the ability in making judgements from the results obtained by the application of the analytical techniques and learn how to use new analytical methods.
Prerequisiti/Required background knowledge
Buone conoscenze delle tecniche di base in chimica analitica.
Good knowledge of basic analytical chemistry techniques.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni in aula. Esercitazioni nei laboratori strumentali
Classroom lessons. Practice lessons in instrumental laboratories
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato facendo periodicamente il punto della situazione relativamente all’andamento del progetto. Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studentidisabili-e-dsa. Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
During the laboratory experience, the state of progress of the project is periodically checked. Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/servicesstudents-physical-or-learning-disabilities. Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
La valutazione è basata su una relazione che gli studenti faranno al termine dell’esperienza di laboratorio.
Evaluation is based on a relation that students will prepare and present at the end of the laboratory experience.
Programma esteso/Content
Per la parte di laboratorio il corso prevede lezioni preliminari sui seguenti argomenti: (1) come risolvere un problema di chimica analitica; (2) metodi di ricerca bibliografica e dei dati; (3) metodi di pre-trattamento del campione; (4) manipolazione dei campioni e dei reagenti. Le esperienze di laboratorio sono divise in due moduli: (1) i principali metodi di pre-trattamento del campione: SPE, SPME, mineralizzazione con microonde, dry ashing, fusione alcalina; (2) le principali tecniche analitiche strumentali: ICP-OES, ICP-MS, HPLC-MS, GC-MS. Le esperienze potranno essere modulate in funzione delle proposte degli studenti.
For the laboratory part the course will have preliminary lessons on the following topics: (1) how to solve an analytical chemistry problem; (2) bibliographic and data research methods; (3) sample pre-treatment methods; (4) handling of samples and reagents. The laboratory experiences are divided into two modules: (1) the main sample pre-treatment methods: SPE, SPME, microwave mineralization, dry ashing, alkaline fusion; (2) the main instrumental analytical techniques: ICP-OES, ICP-MS, HPLC-MS, GC-MS. The experiences can be modulated according to the students' proposals.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Capacità di identificare le tecniche migliori per risolvere un problema di chimica analitica
Ability in identifying the most suitable technique for a specific analytical problem
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0681 CHIMICA ANALITICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
LABORATORIO DI CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE
Codice
MF0700
Anno Accademico
2024/2025
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
LAUS Michele
Docenti
Laus Michele, Chiarcos Riccardo
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/04 - CHIMICA INDUSTRIALE
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
2
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Esperienze di laboratorio relative alla sintesi/caratterizzazione di polimeri e sintesi di molecole a interesse industriale.
Laboratory activities relating to the synthesis/characterization of polymers and synthesis of molecules of industrial interest.
Testi di riferimento/Textbooks
Informazioni fornite durante il corso.
Information provided during the course.
Obiettivi formativi/Mission
Acquisire la capacità di lavorare in gruppo su problemi di interesse industriale e di analizzare criticamente i risultati ottenuti.
Acquire the ability to work in a group on problems of industrial interest and to critically analyze the results obtained.
Prerequisiti/Required background knowledge
Nessuno.
No background knowledge is required.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni in classe, esperienze in laboratorio in piccoli gruppi.
Class lessons, laboratory experiences in small groups.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Stesura di una relazione sotto forma di articolo scientifico in cui i risultati ottenuti sono analizzati in modo critico.
Drafting of a report in the form of a scientific article in which the results obtained are critically analyzed.
Programma esteso/Content
Sintesi di polimeri via ARGET-ATRP in varie condizioni di sintesi. Caratterizzazione del peso molecolare, della stabilità termica e della temperatura di transizione vetrosa dei polimeri ottenuti. Sintesi di liquidi ionici in diverse condizioni. Valutazione della sostenibilità dei vari processi tramite metodi propri della chimica verde.
Synthesis of polymers via ARGET-ATRP under various synthesis conditions. Characterization of the molecular weight, thermal stability and glass transition temperature of the polymers obtained. Synthesis of ionic liquids under different conditions. Evaluation of the sustainability of the various processes using green chemistry methods.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Capacità di analizzare criticamente risultati sperimentali e di comunicarli sotto forma di un trattato scientifico.
Ability to critically analyze experimental results and communicate them in the form of a scientific treatise.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0689 CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
LABORATORIO DI CHIMICA INORGANICA SUPERIORE
Codice
MF0701
Anno Accademico
2024/2025
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
BOTTA Mauro
Docenti
Ricci Marco, Botta Mauro
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
2
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso si propone di fornire alle/agli studentesse/studenti un approfondimento sui composti di coordinazione, anche integrando le conoscenze acquisite nel corso di Chimica Inorganica Superiore. Particolare attenzione verrà rivolta allo studio e alle applicazioni della spettroscopia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR).
The course aims at providing students with a better understanding of the coordination compounds, also integrating the knowledge acquired in the course of Advanced Inorganic Chemistry. In particular, the study of electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR) and its applications will be developed.
Testi di riferimento/Textbooks
Verranno messi a disposizione il materiale del corso e le dispense del laboratorio. Inoltre, per la parte di spettroscopia EPR, possono essere utilmente consultati i seguenti testi: - J. A. Weil, J. R. Bolton, Electron Paramagnetic Resonance: Elementary Theory and Practical Applications, Ed. John Wiley & Sons, 1994. - M. Brustolon, E. Giamello, Electron Paramagnetic Resonance - A Practitioner’s Toolkit, Ed. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2009. Sarà inoltre fornito materiale per approfondimenti (articoli scientifici).
The slides of the course and the laboratory handbook will be available. Moreover, for the EPR spectroscopy part, the following texts can be consulted: - J. A. Weil, J. R. Bolton, Electron Paramagnetic Resonance: Elementary Theory and Practical Applications, Ed. John Wiley & Sons, 1994. - M. Brustolon, E. Giamello, Electron Paramagnetic Resonance - A Practitioner’s Toolkit, Ed. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2009. Specific material (scientific articles) for in-depth studies will be also provided.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si prefigge di discutere criticamente alcune tematiche di particolare rilievo nel settore della chimica inorganica, con l’applicazione di metodologie già note alle/agli studentesse/studenti ed alcune ancora sconosciute a loro. La/lo studentessa/studente dovrà acquisire concetti teorici di spettroscopia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR), imparando ad applicarli ai composti di coordinazione, e concetti teorici sull’utilizzo di alcuni complessi metallici. La/lo studentessa/studente dovrà inoltre acquisire nozioni pratiche sulle metodologie utilizzate nel laboratorio inerenti preparazione, purificazione e caratterizzazione di composti di coordinazione utilizzando pratiche di laboratorio e strumentazione avanzata. La/lo studentessa/studente dovrà saper applicare le metodologie apprese ed arrivare ad eseguire autonomamente gli esperimenti; dovrà saper raccogliere, interpretare e discutere criticamente i dati ottenuti dalla caratterizzazione dei complessi interpretandoli alla luce delle conoscenze acquisite. Inoltre, la/lo studentessa/studente svilupperà le proprie abilità comunicative acquisendo ed utilizzando un lessico chimico appropriato agli argomenti del corso arrivando a scrivere e poi discutere una relazione sui risultati ottenuti nelle esperienze pratiche. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette alla/allo studentessa/studente di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati attraverso l’approfondimento autonomo degli argomenti del laboratorio durante la scrittura delle relazioni.
The course aims at critically discussing some subjects of interest in the field of Inorganic Chemistry, with the application of consolidated methodologies and some advanced investigation techniques. The student will learn the theoretical bases of electron paramagnetic resonance (EPR), acquiring the ability to apply them to the coordination compounds, and theoretical bases on the use of metal complexes. The student will also acquire practical concepts on the methods employed in the laboratory about preparation, purification and characterization of the coordination compounds using advanced laboratory practice and instrumentation. The student will be able to apply the learnt methods and carry on the experiments autonomously; he will be able to collect, understand and critically discuss the data obtained from the characterization of the complexes explaining them on the basis of the acquired knowledge. Moreover, the student will develop its communication skills using a suitable chemical vocabulary in relation to the topics of the course and will write and then discuss a report on the result obtained from the application of these techniques. He will develop the ability in making judgements, drawing conclusions, and autonomously deepening a subject related to those of the course during the writing of the final report.
Prerequisiti/Required background knowledge
Chimica inorganica; conoscenza di base delle principali tecniche spettroscopiche
Inorganic chemistry; basic knowledge of the most common spectroscopic techniques.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni introduttive (concetti teorici e pratici) alle esperienze pratiche ed esercitazioni in laboratorio di sintesi e strumentale finalizzate all’applicazione dei concetti esposti a lezione. La/lo studentessa/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. Inoltre, potrà approfondire autonomamente le tematiche del corso durante la stesura della relazione.
Introductory lectures (theoretical and practical concepts) and practical experiences in laboratory to apply the theoretical concepts of the course. The student will have to fill in a laboratory notebook and will work in group both during the laboratory experiences and when writing a report about them. Moreover, autonomously he can study in-depth a subject (related to the program) during the writing of the report.
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato attraverso la discussione dei risultati sperimentali al termine delle esperienze di laboratorio. - Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo “Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti” e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studentidisabili-e-dsa_ -Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
The ongoing learning will be checked with the discussion of the experimental results at the end of the laboratory experiments. - Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the "Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti", consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/servicesstudents-physical-or-learning-disabilities. - Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
È obbligatoria la frequenza del laboratorio e la/lo studentessa/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 la/lo studentessa/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 potrà anche includere degli approfondimenti personali sugli 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 (v. Syllabus del corso integrato). 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. La/lo studentessa/studente che avrà mostrato tutte le abilità e capacità elencate (v. risultati di apprendimento attesi) raggiungerà il punteggio massimo.
The presence in the laboratory is compulsory and the student must fill in a laboratory notebook to develop the ability to correctly describe a carried-out experiment and collect data. At the end of the laboratory the student will produce a written report on the experiences carried out, containing a critical analysis of the results obtained in the experiments to develop its skill to draw conclusions from the carried-out experiments and its communication skills. The report will also include a personal in-depth study about the topics of the laboratory part of the course. The submission of the report will be precondition for access to the written exam of the course and the report itself will be evaluated by the examination board, together with the exam, up to a maximum of 6 points (see Syllabus of the joined course). Such a procedure of evaluation will allow to evaluate the acquired theoretical knowledges, the ability to apply them to real situations, the skill to collect and critically analyze the obtained results, the communication skills in the description of the carried-out work, the learning skills. The student with all the listed abilities/capacities (see expected learning outcomes) will be given the highest grade.
Programma esteso/Content
Il corso si propone di fornire alle/agli studentesse/studenti le conoscenze di base della spettroscopia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR). Il corso si compone di un’introduzione sulla tecnica (basi teoriche e strumentazione) e sulle sue applicazioni ai complessi metallici. A questa prima parte seguiranno le esperienze di laboratorio che potranno essere, a rotazione: sintesi e caratterizzazione EPR di un complesso di vanadio; le applicazioni terapeutiche dell’ossido nitrico; estrazione e determinazione delle proprietà catalitiche del metalloenzima catalasi; sintesi e assorbimento di ossigeno da parte di un complesso di cobalto. Questi esperimenti potranno essere sostituiti da altri dipendentemente dal numero di studentesse/studenti partecipanti o nell’ottica di miglioramento del corso.
The course aims at providing students with the basic knowledge of the electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR). The course consists of an introduction to this technique (theory and instrumentation) and its applications to metal complexes. The laboratory experiments will follow this first part. In particular: synthesis and EPR characterization of a vanadium complex; the therapeutic application of nitric oxide; extraction determination of the catalytic properties of the metalloenzyme catalase; synthesis and oxygen absorption by a cobalt complex. These experiments could be replaced by others depending on the number of students or if the improvement of the course is necessary.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione: Conoscenza dei fondamenti della spettroscopia EPR, nozioni pratiche su preparazione, purificazione e caratterizzazione di composti di coordinazione utilizzando pratiche di laboratorio e strumentazione avanzata. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: 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 analizzare con senso critico i risultati ottenuti nelle esperienze pratiche, individuando possibili errori e proponendo soluzioni. Abilità comunicative: Abilità di relazionare sul lavoro svolto, sia per iscritto che oralmente; acquisizione di un 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.
Knowledge and understanding: knowledge of the EPR spectroscopy, practical concepts about preparation, purification and characterization of the coordination compounds using advanced laboratory practice and instrumentation. Applying knowledge and understanding: ability to collect data in a suitable way and to fill in a laboratory notebook; ability to apply the theory in the execution and understanding of the laboratory experiments and to the explanation of the results. Making judgements: skill to critically analyze the results of the practical experiences, understanding possible errors and suggesting solutions. Communication skills: ability to report on the work done both in written and oral form; achievement of a suitable scientific language. Learning skills: ability to use the teaching material for a critical and reasoned study, also for a subsequent autonomous acquisition of superior knowledge and for a continuous updating. In particular, the autonomous learning will be stimulated by requesting an in-depth study of one of the topics of the laboratory part of the course.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0693 CHIMICA INORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA INORGANICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
LABORATORIO DI CHIMICA ORGANICA SUPERIORE
Codice
MF0702
Anno Accademico
2024/2025
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
TEI LORENZO
Docenti
Tei Lorenzo, Stefania Rachele
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/06 - CHIMICA ORGANICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
2
Periodo
Primo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Il laboratorio di Chimica Organica Superiore ha lo scopo di fornire alla/lo studentessa/studente un quadro avanzato della chimica organica sintetica nonché abilità adeguate ad affrontare problemi più complessi.
The laboratory of Advanced Organic Chemistry aims to provide the student with an advanced picture of synthetic organic chemistry as well as adequate skills to tackle more complex problems.
Testi di riferimento/Textbooks
J. Leonard, B. Lygo, G. Procter «Advanced Practical Organic Chemistry», 3rd ed. (2013), Taylor & Francis-CRC. Alfonso et al. "Comprehensive Organic Chemistry Experiments for the Laboratory Classroom" (2016) Royal Society of Chemistry, Carey, Sundberg, "Advanced Organic Chemistry: Reactions and Synthesis” Springer.
J. Leonard, B. Lygo, G. Procter «Advanced Practical Organic Chemistry», 3rd ed. (2013), Taylor & Francis-CRC. Alfonso et al. "Comprehensive Organic Chemistry Experiments for the Laboratory Classroom" (2016) Royal Society of Chemistry, Carey, Sundberg, "Advanced Organic Chemistry: Reactions and Synthesis” Springer.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso si propone di fornire alla/lo studentessa/studente conoscenze associate alla sintesi asimmetrica, alla progettazione e valutazione di sintesi di molecole organiche complesse. Le/gli studentesse/studenti metteranno in pratica alcune delle moderne reazioni organiche: reazioni pericicliche, sintesi asimmetrica e chimica degli eterocicli utilizzando anche metodi di sintesi non convenzionali e più “green”. Le principali abilità da acquisire saranno: prevedere le proprietà e la reattività dei composti organici, saper confrontare e valutare diverse vie di sintesi al fine di saper scegliere quella più appropriata, saper eseguire in sicurezza operazioni in laboratorio per la preparazione e la purificazione di composti organici, saper interpretare spettri NMR e di massa, saper redigere una relazione concisa ed accurata dell'esperimento eseguito.
The course aims to provide the student with knowledge associated with asymmetric synthesis, with the design and synthesis evaluation of complex organic molecules. The students will put into practice some of the modern organic reactions: pericyclic reactions, asymmetric synthesis and heterocyclic chemistry also using unconventional and "greener" synthesis methods. The main skills to be acquired will be: predicting the properties and reactivity of organic compounds, knowing how to compare and evaluate different synthetic routes in order to know how to choose the most appropriate one, knowing how to safely perform laboratory operations for the preparation and purification of organic compounds , knowing how to interpret NMR and mass spectra, knowing how to draw up a concise and accurate report of the experiment performed.
Prerequisiti/Required background knowledge
Fondamenti di chimica organica, stereochimica e struttura e reattività dei composti organici e organometallici. Tecniche sperimentali di base del laboratorio di chimica organica. Caratterizzazione dei composti organici mediante 1H NMR e 13C NMR. Fondamenti di cromatografia. Capacità di effettuare ricerche in banche dati chimiche (es. SciFinder) per proprietà, metodi di preparazione e di caratterizzazione di composti chimici organici. Esperienza nella stesura di una relazione scientifica.
• Fundamentals of organic chemistry, stereochemistry and structure and reactivity of organic and organometallic compounds. • Basic experimental techniques of the organic chemistry laboratory. • Characterization of organic compounds by 1H NMR and 13C NMR. • Fundamentals of chromatography. • Ability to search chemical databases (eg SciFinder) for properties, methods of preparation and characterization of organic compounds. • Experience in writing a scientific report.
Metodi didattici/Teaching methods
Il corso prevede un certo numero di sintesi a più stadi di molecole organiche polifunzionalizzate, la loro purificazione e caratterizzazione mediante spettroscopia 1H e 13C NMR e spettrometria di massa, generalmente condotte a gruppi di due. Il docente fornisce un manuale di laboratorio che riporta la traccia del lavoro sperimentale da eseguire per quella determinata reazione. Durante lo svolgimento delle singole esperienze l’insegnante e il tutor propongono ai singoli gruppi e collegialmente un commento e una discussione sul significato delle operazioni svolte. La/lo studentessa/studente dovrà inoltre redigere singolarmente un quaderno di laboratorio e scrivere le relazioni di laboratorio commentando sia la parte teorica che pratica.
The course includes a certain number of multistep synthesis (generally conducted in groups of two students) of polyfunctionalized organic molecules, their purification and characterization with 1H and 13C NMR spectroscopy and mass spectrometry. The teacher will provide a laboratory manual which shows the outline of the experimental work to be performed for that specific reaction. During the individual experiences, the teacher and the tutor will propose to the individual groups and collectively a comment and a discussion on the meaning of the operations carried out. The student will also have to draw up a laboratory notebook individually and write the laboratory reports commenting on both the theoretical and practical parts.
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell’apprendimento viene verificato all’inizio di ogni seduta di laboratorio: una/uno studentessa/ studente a turno viene chiamato alla lavagna e gli viene chiesto di esporre in dettaglio la reazione del giorno precedente, evidenziando i perché di ogni passaggio, il meccanismo, ed i risultati ottenuti, se aderenti o diversi da quelli attesi. La discussione è collettiva: le/gli altre/i studentesse/studenti sono tenute/i ad intervenire nella spiegazione e soprattutto nell’analisi del risultato finale. Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studentidisabili-e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
The learning is checked at the beginning of each laboratory session: a student is called to the blackboard and asked to explain in detail the reaction of the previous day, highlighting the key steps, the mechanism and the results obtained. The discussion is collective: the other students are required to participate to the discussion. Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/servicesstudents-physical-or-learning-disabilities Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Alla fine del corso, le/gli studentesse/studenti dovranno portare il quaderno di laboratorio, debitamente compilato, esperienza per esperienza. La relazione finale di ciascun gruppo di lavoro è inviata al docente per la valutazione almeno due settimane prima dell’esame orale del primo membro del gruppo interessato a sostenere la prova. La valutazione consisterà in almeno tre domande aperte sulle reazioni effettuate in laboratorio, in modo da valutare le capacità comunicative, le conoscenze teorico-pratiche e l’autonomia di giudizio nel motivare le scelte operate. Sarà parte integrante della valutazione l’esposizione della ricerca bibliografica su un caso studio proposto, al fine di valutare sia le capacità comunicative, che la capacità di apprendere in autonomia.
At the end of the course, the students shall bring the lab notebook to the teacher, correctly compiled for every experience carried out. The final report of each working group is sent to the teacher for evaluation at least two weeks before the oral exam of the first member of the group interested in taking the test. The examination will feature at least three open questions concerning the reactions performed in the lab, as to evaluate the students' communication skills, and both her/his theoretical and practical knowledge. In addition, each of them has to perform a bibliographic search upon a historically significant reaction of organic chemistry.
Programma esteso/Content
In laboratorio verranno svolte le seguenti reazioni, seguite dalla purificazione e caratterizzazione dei prodotti: 1)Condensazione aldolica asimmetrica 2)Determinazione eccesso enantiomerico tramite derivatizzazione con acido di Mosher (NMR) 3)Reazione click azide-alchino 4)Riarrangiamenti di Bayer Villiger e di Beckmann dal ciclododecanone 5)Sintesi di un chelante bifunzionale (sintesi multistep) 6)Reazione di Diels-Alder seguita da riarrangiamento di Curtius Consultazione delle banche dati specializzate e approccio alla soluzione di un caso studio. Compilazione del quaderno di laboratorio.
The following reactions will be carried out in the laboratory, followed by the purification and characterization of the products: 1) Asymmetric aldol condensation 2) Determination of enantiomeric excess by derivatization with Mosher's acid (NMR) 3) Azide-alkyne click reaction 4) Bayer Villiger and Beckmann rearrangements from cyclododecanone 5) Synthesis of a bifunctional chelator (multistep synthesis) 6) Diels-Alder reaction followed by Curtius rearrangement How to fill in the laboratory notebook. How to browse the on-line scientific literature, and how to carry out the study case (literature search).
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
1. Conoscenza e capacità di comprensione: la conoscenza e comprensione delle reazioni basilari della chimica organica sintetica è ritenuta risultato essenziale di questo corso. Inoltre si richiede la conoscenza dei principi teorico-pratici della operatività in un laboratorio di chimica organica. 2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: La/lo studentessa/studente dovrà non solo dimostrare di conoscere teoricamente gli argomenti di cui sopra, ma anche e soprattutto di saperli applicare alla pratica di laboratorio. Quindi ci si aspetta che la/lo studentessa/studente sappia operare correttamente in un laboratorio di chimica organica, almeno per quanto riguarda la manualità fondamentale. Inoltre si richiede la capacità di compilare debitamente il quaderno di laboratorio. 3. abilità comunicative: saper esporre correttamente il caso studio (cioè la ricerca bibliografica), in particolare dimostrando di possedere un linguaggio scientifico appropriato. Saper compilare in modo chiaro e conciso il quaderno di laboratorio. Utilizzare una terminologia appropriata. 4. autonomia di giudizio: l’autonomia di giudizio è valutata rispetto alla capacità di confronto tra strategie di sintesi apparentemente equivalenti. 5. Capacità di apprendere: la capacità di apprendere è valutata come la capacità di affrontare in modo autonomo la ricerca bibliografica (caso studio).
1. Knowledge and comprehension skills: the understanding of the basic reactions of synthetic organic chemistry is the main goal of this course. Moreover, both the theoretical, and the practical knowledge of how to operate in an organic lab, are required. 2. Ability to apply one's own comprehension and knowledge: the student will have to demonstrate her/his knowledge of the basic reactions of synthetic organic chemistry, and in addition, to be able to apply the the acquired knowledge to lab operativity. The student shall also be able to apply the above theoretical learnings to everyday laboratory practice. Hence, it is expected that he/she will be able to operate autonomously in the organic laboratory. Finally, the ability to fill in the lab notebook is requested. 3. Communication skills: the student will have to carry out the bibliographic search autonomously, demonstrating a correct exposition of the bibliographic search, demonstrating to possess an adequate scientific language. 4. Judgement ability: the pupil shall know how to discriminate among apparently equal synthetic pathways, thus showing a deep comprehension of the investigated reaction. 5. Learning abilities: they will be evaluated as the to face autonomously the study case (i.e., the bibliographic search).
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0696 CHIMICA ORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA ORGANICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
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Insegnamento
LABORATORIO DI CHIMICA FISICA SUPERIORE
Codice
MF0699
Anno Accademico
2024/2025
Anno regolamento
2023/2024
Corso di studio
SCIENZE CHIMICHE
Curriculum
CORSO GENERICO
Responsabile didattico
BISIO CHIARA
Docenti
Marchese Leonardo, Bisio Chiara
CFU
6.0
Ore di lezione
48.0
Ore di studio individuale
102.0
Settore Scientifico Disciplinare (SSD)
CHIM/02 - CHIMICA FISICA
Tipo di insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Fruizione insegnamento
OPZ
Categoria insegnamento
C
Anno
2
Periodo
Secondo Semestre
Sede
ALESSANDRIA
Tipo di valutazione
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
l corso sarà rivolto allo studio di materiali con particolare interesse ambientale e/o catalitico. Diverse esperienze pratiche permetteranno di acquisire informazioni sulle proprietà chimico-fisiche dei sistemi analizzati attraverso un approccio sperimentale di tipo multidisciplinare.
Study of the experimental methods useful for the analysis of solids for environmental applications (i.e. catalysts for environmentally friendly processes). Various practical experiences will enable to students to acquire information on the physico-chemical properties of materials through a multidisciplinary experimental approach.
Testi di riferimento/Textbooks
P.W. Atkins, “Physical Chemistry", VI Ed., Oxford University Press, oppure l'edizione italiana della V edizione, "Chimica Fisica", Zanichelli; 
Altro materiale di approfondimento utile ai fini del corso verrà messi a disposizione dal docente.
P.W. Atkins, “Physical Chemistry", VI Ed., Oxford University Press 

Other relevant material will be provided by the teacher.
Obiettivi formativi/Mission
In questo modulo di laboratorio saranno organizzate specifiche esperienze pratiche che saranno utili per far applicare agli studenti le conoscenze di base acquisite nel corso di Chimica Fisica Superiore. 
Le attività pratiche previste saranno utili per sviluppare l’abilità di eseguire in modo corretto procedure di sintesi e caratterizzazione di materiali di riferimento. I solidi sintetizzati dagli studenti saranno caratterizzati attraverso le principali metodologie chimico-fisiche descritte durante il corso teorico di Chimica Fisica Superiore. Gli studenti dovranno tenere un quaderno di laboratorio dove descrivere in modo appropriato le varie esperienze.
Inoltre, lo studente svilupperà le abilità acquisendo un lessico chimico appropriato agli argomenti del corso, grazie alla stesura e poi alla discussione orale di una relazione riguardante i principali risultati ottenuti in laboratorio. 
La relazione sarà utile per verificare la capacità di applicare la conoscenza degli studenti che dovranno descrivere i risultati sperimentali ottenuti nell’ambito del corso. Sono richiesti dei commenti critici sui dati ottenuti in modo da poter valutare l’autonomia di giudizio. 
L’abilità comunicativa verrà valutata durante l’esame orale. Verrà infatti chiesto agli studenti di descrivere alcuni dei dati raccolti e di analizzarli in modo critico.
In this laboratory module, specific practical experiences will be organized to apply the basic knowledge gained in the course of Advanced Physical Chemistry.
The practical activities will be useful in developing the ability to properly perform synthesis and characterization of reference materials. The synthesized solids will be characterized by using the main physic-chemical-physical described during the theoretical course of Advanced Physical Chemistry. 
The students will use a laboratory book to describe in a proper way the various practical experiences.
The students will be able to use a suitable chemical vocabulary in relation to the topics described in the course and to write report on the result obtained from the application of these techniques. He will develop the ability in making judgements and autonomously deepen the arguments treated in the course.
The report, that must contain the experimental results obtained in the frame of the experimental course, will be used to verify the ability to apply the knowledge of students. It is required to students to comment in a critical manner the obtained data in order to evaluate their making judgement skills. 
The communication skills will be evaluated during the oral exam. It will be required to students to describe some of the data and analyze them in a critical manner.
Prerequisiti/Required background knowledge
È consigliabile l’acquisizione degli argomenti trattati nel corso di Chimica-Fisica II e la frequenza al corso di Chimica Fisica Superiore.
It is recommend the acquisition of the topics covered in the course of Physical Chemistry II and Advanced Physical Chemistry.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni introduttive alle esperienze pratiche di laboratorio, per richiamare le basi chimico-fisiche necessarie per comprendere le procedure e commentare i risultati. Durante le lezioni introduttive saranno spiegati nel dettaglio gli esperimenti che gli studenti dovranno fare in laboratorio. Lo studente dovrà compilare un quaderno di laboratorio e lavorerà in gruppi (formati da due o al massimo tre studenti) sia per lo svolgimento delle esperienze pratiche che per la preparazione della relazione scritta finale. Al termine del corso, verrà organizzata una lezione finale per discutere in modo collegiale i risultati ottenuti.
It is recommend the acquisition of the topics covered in the course of Physical Chemistry II and Advanced Physical Chemistry. Introductory lectures on practical laboratory experiences, to recall the chemical-physical bases needed to understand the procedures and comment on the results. During these lessons the experiments that students will have to do in the lab will be explained in detail. The student will have to complete a laboratory book and to work in groups (two or three students) both for practical experience and for the preparation of the final written report. At the end of the course, a specific lesson will be organized to discuss together the obtained data.
Altre informazioni/Further information
Ogni esperienza di laboratorio verrà elaborata con gli studenti in modo da verificare la corretta comprensione dei dati. Verrà prodotta e valutata una relazione relativa alle esperienze effettuate in laboratorio.
Each laboratory experience will be developed and elaborated with the students in order to verify the correct understanding of the collected data.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
La frequenza del corso di laboratorio è obbligatoria. È richiesto allo studente di compilare un quaderno di laboratorio per sviluppare l’abilità di descrivere le esperienze svolte e raccogliere dati in modo corretto. Lo studente dovrà inoltre produrre una relazione scritta contenente un’analisi critica dei risultati ottenuti nelle esperienze per sviluppare la capacità di trarre conclusioni dalle esperienze effettuate e le abilità comunicative.
L'esame finale si baserà sulla discussione orale di una relazione che dovrà riportare in modo esaustivo l’analisi dei risultati ottenuti durante le lezioni di laboratorio. La relazione dovrà essere consegnata al docente almeno 10 giorni prima della data di appello.
Il giudizio finale si baserà sulla valutazione della relazione scritta e su una prova orale composta da 4 domande, di cui due saranno relative alla discussione di due delle esperienze descritte nella relazione, una verterà sulle basi teoriche (illustrate a lezione) di una delle esperienze svolte, ed una sarà relativa ai principi di funzionamento di uno degli strumenti oppure tecniche usate in laboratorioIn modo da valutare la capacità di apprendimento degli studenti (attraverso le domande sulle basi teoriche della materia), che l’abilità di comprensione degli argomenti trattate a lezione. 
Questa modalità d’esame permette 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.
Per superare la prova lo studente dovrà almeno dimostrare di conoscere ed aver compreso le nozioni di base e le loro applicazioni in laboratorio. Per raggiungere l’eccellenza sarà posta una domanda per valutare la capacità di giudizio dello studente su argomenti simili a quelli trattati a lezione. 
Il livello di difficoltà corrisponde al programma svolto e ai testi di riferimento indicati.
The presence at the laboratory course is compulsory. It is required for the student to compile a laboratory book to develop the ability to describe a practical experience and collect data in a proper way. The student must also produce a written report containing a critical analysis of the results obtained in the experience to develop the ability to draw conclusions from the experiences and communication skills.
The final exam will be based on the oral discussion of a report students have to prepare and that is based on an exhaustive analysis of the results obtained during laboratory classes. The report must be delivered to the teacher at least 10 days before the date of the exam session.
The final judgment will be based on the evaluation of the written report and an oral test consisting of 4 questions, two of which will be related to the discussion of two of the experiences described in the report, one will be based on the theoretical basis (illustrated during the introduction lessons) of one of the practical experiences , and one will relate to the operating principles of one of the instruments or techniques used in the laboratory. The knowledge of students will be evaluated though specific questions related to theoretical aspects of the discipline.
This exam allows you to evaluate the acquired theoretical knowledge, the ability to apply them to real cases, the ability to collect and critically analyze the obtained results, the communicative skills in exposing the work done.
To overcome the test, the student must at least demonstrate knowledge and understanding of the basics and their applications in the lab.
The level of difficulty corresponds to the program being run and the reference texts indicated. The excellence will be reached by answering to a specific question posed to judge the ability of making judgment on arguments similar to that treated during the class.
Programma esteso/Content
Nell’ambito del presente corso, che ha uno spiccato carattere applicativo, saranno approfondite le metodologie di indagine di base che possono essere utilizzate per lo studio di materiali solidi di interesse ambientale, come ad esempio catalizzatori eterogenei per reazioni a basso impatto ambientale. Dopo alcune lezioni frontali, che saranno dedicate principalmente all’introduzione dei sistemi solidi di interesse ambientale e alla verifica/introduzione della conoscenza dei principi di base delle tecniche sperimentali che possono essere utilizzate per lo studio degli stessi (diffrazione di raggi X, spettroscopia IR e DR-UV-Vis, fisisorbimento di gas, microscopia elettronica, analisi termica), verranno organizzate diverse esperienze pratiche in laboratorio che permetteranno di acquisire informazioni sulle proprietà chimico-fisiche dei sistemi solidi analizzati.
In this course, which has a strong applicative character, the experimental methods useful for the analysis of solids for environmental applications (i.e. catalysts for environmentally friendly processes) will be introduced. Few lessons in classroom will be mainly dedicated to the introduction of solid systems of environmental interest and to verify the knowledge of the basic principles of experimental techniques that can be used for the study of solid samples (IR, Raman and DR-UV-Vis spectroscopy, physisorption analysis, electron microscopy, thermal analysis). Several practical experiences will be organized aiming to provide information on physico-chemical properties of solid systems with interest for processes with low environmental impact.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza dei concetti di base di sintesi e caratterizzazione di materiali. Conoscenza di base dei metodi di sintesi sol-gel e solvotermali. Conoscenza dei metodi di caratterizzazione della struttura (diffrazione di raggi X), tessitura (fisisorbimento di N2), morfologia (microscopia SEM) e proprietà di superficie dei solidi (analisi IR e UV-Vis in riflettanza diffusa, anche di adsorbimento di molecole sonda).
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
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 analizzare con senso critico i risultati ottenuti nelle esperienze pratiche, individuando eventuali errori e proponendo soluzioni.
Abilità comunicative
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. Acquisizione di un 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.
Knowledge and understanding: Knowledge of the basic concepts of synthesis and characterization of materials. Basic knowledge of sol-gel and solvothermal synthesis methods. Knowledge of structure characterization methods (X-ray diffraction), textural (N2 physisorption), morphology (SEM microscopy) and surface properties (IR and DUV-Vis analysis in diffuse reflection, including adsorption of probe molecules).Applying knowledge and
understanding: ability to collect data in a suitable way and to fill in a laboratory notebook; ability to apply the theory in the execution and understanding of the laboratory experiments and to the explanation of the results.
Making judgements: skill to critically analyze the results of the practical experiences, understanding possible errors and suggesting solutions.
Communication skills: ability to report on the work done (and generally on chemical-scientific topics) in a precise, concise and clear manner, both in written and oral form.
Learning skills: ability to use the teaching material for a critical and reasoned study, also for a subsequent autonomous acquisition of superior knowledge and for a continuous updating.
Learning of an appropriate scientific language.
Insegnamento mutuato da
SCIENZE CHIMICHE (1982) - MF0685 CHIMICA FISICA SUPERIORE E LABORATORIO: LABORATORIO DI CHIMICA FISICA SUPERIORE - ALESSANDRIA
Anno Codice Insegnamento Docenti Settore Scientifico Disciplinare (SSD) Curriculum Sede CFU
1 MF0146 BIOCHIMICA APPLICATA Audrito Valentina BIO/10 Tutti ALESSANDRIA 6.0
1 S1576 BIOLOGIA MOLECOLARE I Avalle Lidia BIO/11 Tutti ALESSANDRIA 6.0
1 S0794 CHEMIOMETRIA Robotti Elisa CHIM/01 Tutti ALESSANDRIA 6.0
1 S0900 CHIMICA ANALITICA DEI PROCESSI INDUSTRIALI Marengo Emilio CHIM/01 Tutti ALESSANDRIA 6.0
1 MF0759 CHIMICA ANALITICA PER AMBIENTE, SICUREZZA ALIMENTARE E BENI CULTURALI Aceto Maurizio, Gianotti Valentina, Robotti Elisa CHIM/01 Tutti ALESSANDRIA 6.0
1 MF0678 CHIMICA ANALITICA SUPERIORE Aceto Maurizio, Gianotti Valentina CHIM/01 Chimica Per Materiali E Processi ALESSANDRIA 6.0
1 MF0679 CHIMICA ANALITICA SUPERIORE E LABORATORIO Aceto Maurizio, Gianotti Valentina CHIM/01 Chimica Molecolare E Biomolecolare ALESSANDRIA 12.0
1 MF0679 CHIMICA ANALITICA SUPERIORE E LABORATORIO Aceto Maurizio, Gianotti Valentina CHIM/01 Chimica Verde ALESSANDRIA 12.0
1 MF0405 CHIMICA BIOINORGANICA Ravera Mauro, Gabano Elisabetta CHIM/03 Tutti ALESSANDRIA 6.0
1 MF0682 CHIMICA FISICA SUPERIORE Bisio Chiara CHIM/02 Chimica Verde ALESSANDRIA 6.0
1 MF0682 CHIMICA FISICA SUPERIORE Bisio Chiara CHIM/02 Chimica Molecolare E Biomolecolare ALESSANDRIA 6.0
1 MF0683 CHIMICA FISICA SUPERIORE E LABORATORIO Bisio Chiara, Marchese Leonardo CHIM/02 Chimica Per Materiali E Processi ALESSANDRIA 12.0
1 MF0686 CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE Laus Michele CHIM/04 Chimica Molecolare E Biomolecolare ALESSANDRIA 6.0
1 MF0687 CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE E LABORATORIO Laus Michele, Chiarcos Riccardo CHIM/04 Chimica Per Materiali E Processi ALESSANDRIA 12.0
1 MF0687 CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE E LABORATORIO Laus Michele, Chiarcos Riccardo CHIM/04 Chimica Verde ALESSANDRIA 12.0
1 MF0690 CHIMICA INORGANICA SUPERIORE Botta Mauro, Saccone Marco CHIM/03 Chimica Verde ALESSANDRIA 6.0
1 MF0691 CHIMICA INORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO Botta Mauro, Saccone Marco, Ravera Mauro CHIM/03 Chimica Molecolare E Biomolecolare ALESSANDRIA 12.0
1 MF0691 CHIMICA INORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO Botta Mauro, Saccone Marco, Ravera Mauro CHIM/03 Chimica Per Materiali E Processi ALESSANDRIA 12.0
1 MF0771 CHIMICA ORGANICA SUPERIORE Tei Lorenzo CHIM/06 Chimica Per Materiali E Processi ALESSANDRIA 6.0
1 MF0694 CHIMICA ORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO Tei Lorenzo, Stefania Rachele CHIM/06 Chimica Molecolare E Biomolecolare ALESSANDRIA 12.0
1 MF0694 CHIMICA ORGANICA SUPERIORE E LABORATORIO Tei Lorenzo, Stefania Rachele CHIM/06 Chimica Verde ALESSANDRIA 12.0
1 MF0760 CHIMICA TEORICA E COMPUTAZIONALE Cossi Maurizio, Guido Ciro Achille CHIM/02 Tutti ALESSANDRIA 6.0
1 MF0112 Chimica fisica dei materiali e catalisi Gianotti Enrica CHIM/02 Tutti ALESSANDRIA 6.0
1 MF0389 DIDATTICA DELLA CHIMICA Cala' Elisa, Gabano Elisabetta CHIM/01, CHIM/03 Tutti ALESSANDRIA 6.0
1 S1188 ELETTROCHIMICA INORGANICA Ravera Mauro CHIM/03 Tutti ALESSANDRIA 6.0
1 S1732 FISIOLOGIA GENERALE Magnelli Valeria, Martinotti Simona BIO/09 Tutti ALESSANDRIA 6.0
1 MF0698 LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA SUPERIORE Aceto Maurizio CHIM/01 Tutti ALESSANDRIA 6.0
1 MF0699 LABORATORIO DI CHIMICA FISICA SUPERIORE Marchese Leonardo, Bisio Chiara CHIM/02 Tutti ALESSANDRIA 6.0
1 MF0700 LABORATORIO DI CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE Laus Michele, Chiarcos Riccardo CHIM/04 Tutti ALESSANDRIA 6.0
1 MF0701 LABORATORIO DI CHIMICA INORGANICA SUPERIORE Ravera Mauro, Saccone Marco CHIM/03 Tutti ALESSANDRIA 6.0
1 MF0702 LABORATORIO DI CHIMICA ORGANICA SUPERIORE Tei Lorenzo, Stefania Rachele CHIM/06 Tutti ALESSANDRIA 6.0
1 MF0762 LABORATORIO DI SPETTROSCOPIE BIOMOLECOLARI Digilio Giuseppe, Lalli Daniela CHIM/03 Tutti ALESSANDRIA 6.0
1 MF0673 METODI E NORMATIVE PER LA VALUTAZIONE DELLA SOSTENIBILITA' DI PROCESSI E PRODOTTI Cantino Giorgio ICAR/03 Tutti ALESSANDRIA 6.0
1 MF0703 PROCESSI E SOSTENIBILITA' NELLA CHIMICA INDUSTRIALE Sparnacci Katia, Laus Michele CHIM/04 Tutti ALESSANDRIA 6.0
1 MF0704 PROPRIETA' DEI POLIMERI Chiarcos Riccardo, Laus Michele CHIM/04 Tutti ALESSANDRIA 6.0
1 MF0171 SICUREZZA NEI LABORATORI NN Tutti ALESSANDRIA 1.0
1 S1415 SPETTROSCOPIE OTTICHE Guido Ciro Achille CHIM/02 Tutti ALESSANDRIA 6.0
1 MF0442 TECNICHE OMICHE E BIOANALITICHE Barberis Elettra CHIM/01 Tutti ALESSANDRIA 6.0
2 MF0146 BIOCHIMICA APPLICATA Audrito Valentina BIO/10 Tutti ALESSANDRIA 6.0
2 S1576 BIOLOGIA MOLECOLARE I Avalle Lidia BIO/11 Tutti ALESSANDRIA 6.0
2 S0794 CHEMIOMETRIA Robotti Elisa CHIM/01 Tutti ALESSANDRIA 6.0
2 S0900 CHIMICA ANALITICA DEI PROCESSI INDUSTRIALI Marengo Emilio CHIM/01 Tutti ALESSANDRIA 6.0
2 MF0759 CHIMICA ANALITICA PER AMBIENTE, SICUREZZA ALIMENTARE E BENI CULTURALI Aceto Maurizio, Gianotti Valentina, Belay Masho Hilawie CHIM/01 Tutti ALESSANDRIA 6.0
2 MF0761 CHIMICA BIO-ORGANICA E SUPRAMOLECOLARE Tei Lorenzo CHIM/06 Tutti ALESSANDRIA 6.0
2 MF0405 CHIMICA BIOINORGANICA Ravera Mauro, Gabano Elisabetta CHIM/03 Tutti ALESSANDRIA 6.0
2 MF0760 CHIMICA TEORICA E COMPUTAZIONALE Cossi Maurizio, Guido Ciro Achille CHIM/02 Tutti ALESSANDRIA 6.0
2 MF0112 Chimica fisica dei materiali e catalisi Gianotti Enrica CHIM/02 Tutti ALESSANDRIA 6.0
2 S1188 ELETTROCHIMICA INORGANICA Ravera Mauro CHIM/03 Tutti ALESSANDRIA 6.0
2 S1732 FISIOLOGIA GENERALE Martinotti Simona BIO/09 Tutti ALESSANDRIA 6.0
2 MF0698 LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA SUPERIORE Aceto Maurizio CHIM/01 Tutti ALESSANDRIA 6.0
2 MF0699 LABORATORIO DI CHIMICA FISICA SUPERIORE Marchese Leonardo, Bisio Chiara CHIM/02 Tutti ALESSANDRIA 6.0
2 MF0700 LABORATORIO DI CHIMICA INDUSTRIALE SUPERIORE Laus Michele, Chiarcos Riccardo CHIM/04 Tutti ALESSANDRIA 6.0
2 MF0701 LABORATORIO DI CHIMICA INORGANICA SUPERIORE Ricci Marco, Botta Mauro CHIM/03 Tutti ALESSANDRIA 6.0
2 MF0702 LABORATORIO DI CHIMICA ORGANICA SUPERIORE Tei Lorenzo, Stefania Rachele CHIM/06 Tutti ALESSANDRIA 6.0
2 MF0762 LABORATORIO DI SPETTROSCOPIE BIOMOLECOLARI Digilio Giuseppe, Lalli Daniela CHIM/03 Tutti ALESSANDRIA 6.0
2 MF0703 PROCESSI E SOSTENIBILITA' NELLA CHIMICA INDUSTRIALE Sparnacci Katia CHIM/04 Tutti ALESSANDRIA 6.0
2 MF0704 PROPRIETA' DEI POLIMERI Chiarcos Riccardo, Laus Michele CHIM/04 Tutti ALESSANDRIA 6.0
2 S1415 SPETTROSCOPIE OTTICHE D'amore Maddalena, Guido Ciro Achille CHIM/02 Tutti ALESSANDRIA 6.0
2 MF0229 ULTERIORI CONOSCENZE LINGUISTICHE NN Tutti ALESSANDRIA 2.0
Dati aggiornati al: 16/07/2026, 04:09