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CHIMICA

Corso di laurea magistrale

Piano di Studi


Curricula:


Curriculum Chimico Analitico

Primo anno

  • Chimica Inorganica II (6 cfu)

    • Introduzione: l’ambiente in cui viviamo: temperatura, pressione, energia. Gli elementi: identità, abbondanza, stabilità. La tabella periodica.
      Le forze che tengono insieme gli atomi: il legame covalente, il legame ionico, il legame metallico. Interazioni deboli e forze repulsive.
      Le dimensioni delle particelle: i raggi atomici, i raggi covalenti, i raggi ionici, i raggi metallici, i raggi di van der Waals.
      Acidi e basi: Brønsted e Lowry, Lux-Flood, definizione basata sul solvente, Lewis, Usanovich. Forza acido-base: confronto tra ammine, affinità protonica e basicità in acqua, acidità degli alogenuri di idrogeno e degli acidi ossigenati in acqua, acidi e basi hard and soft.
      Solventi non acquosi: ammoniaca liquida, acido solforico, fluoruro di idrogeno e acidi magici, liquidi ionici.
      Reattività in campo inorganico. Le reazioni dei composti di coordinazione. Labilità e inerzia dei complessi. Reazioni di sostituzione. Reazioni di trasferimento elettronico. Reazioni a stampo. Reazioni di attacco al legante coordinato. Reazioni di inserzione. Argomento monografico:
      alcuni aspetti della chimica del biossido di carbonio (cenni alla fotosintesi e al ciclo del carbonio, proprietà e comportamento di CO2 in acqua, i complessi del biossido di carbonio, l’anidrasi carbonica).
  • Chimica Analitica III (6 cfu)

    • Il corso ha come principale obiettivo formativo principale quello di fornire allo studente le informazioni necessarie per poter progettare e affrontare l’analisi di materiali, al fine di caratterizzarne le proprietà chimico-fisiche e determinarne la composizione chimica.

      Al termine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze utili relative:
      - allo studio di specie minerali, materiali organici naturali –lipidi, proteine, polisaccaridi - e polimeri di sintesi.
      - agli strumenti e alle metodologie per lo studio di materiali organici e inorganici in campioni prelevati da matrici più o meno complesse
      - ai principi e impiego di colorimetria, spettroscopia infrarossa in trasmissione e riflettanza (diffusa, totale, attenuata), spettroscopie che si basano sull’impiego dei raggi X (tra cui XRF, XPS), diffrazione a raggi X, microscopia visibile e elettronica.
      - ai principi e impiego di spettrometria di massa accoppiata a cromatografia gassosa, pirolisi analitica, cromatografia liquida, MALDI.
      - ai principi delle tecniche di proteomica.
      - a operare una scelta ragionata della tecnica analitica appropriata per la caratterizzazione di un campione complesso sulla base della natura dell'oggetto di indagine, della tipologia di campione e alla natura del problema analitico.

  • Chemiometria (6 cfu)

    • Mod. A:
      Fornire agli studenti una conoscenza teorica e pratico-applicativa dei metodi per la ottimizzazione, validazione e verifica di procedure analitiche, mediante statistica a singolo operatore, esercizi interlaboratorio ed analisi della varianza con metodo ANOVA.
      Nell’ambito della ottimizzazione delle procedure analitiche, vengono illustrati cenni sull’approccio basato su disegno sperimentale (Experimental Design o Design of experiments, DoE), su cui si focalizza il corso di Chemiometria modulo B.
      Il secondo obiettivo formativo è fornire agli studenti la conoscenza teorica e applicativa dei principali metodi statistici multivariati per l’analisi di dati chimici. Tramite lezioni teoriche, esercitazioni in aula informatica ed esempi, gli studenti acquisiranno familiarità con i più utilizzati metodi di pattern analysis (analisi delle componenti principali PCA, analisi dei cluster) e di modellizzazione (metodo dei minimi quadrati ordinari e metodo dei minimi quadrati parziali PLS). Il tutto sarà inquadrato nell’ottica delle possibili applicazioni in chimica analitica per l'analisi e l’interpretazione dei dati in sistemi complessi.
      Al termine del corso lo studente sarà in grado di sviluppare una procedura analitica, determinare le sue prestazioni, analizzare dati multivariati, e valutare criticamente i risultati sperimentali e la letteratura inerente agli argomenti trattati.
      mod. B:
      Fornire agli studenti una conoscenza teorica e applicativa dei metodi per la progettazione di esperimenti attraverso i quali sviluppare modelli empirici in grado di descrivere sistemi complessi. In particolare, gli studenti impareranno, anche attraverso numerose esercitazioni, a pianificare esperimenti statisticamente ottimali in grado di evidenziare le variabili con una maggiore influenza sul comportamento del sistema in esame ed a sviluppare modelli in grado di prevederne il comportamento al variare delle condizioni. Tali modelli potranno essere quindi utilizzati per ottimizzare procedure analitiche (es. pre-trattamento di un campioni o ottimizzazione di una corsa cromatografica), reazione di sintesi o di derivatizzazione, procedure industriali.
      Al termine del corso lo studente sarà in grado di sviluppare e ottimizzare una procedura analitica, un processo chimico o una sintesi utilizzando diversi schemi di disegno sperimentale, nonché di valutare criticamente i risultati ottenuti e la letteratura scientifica sull’argomento.

  • Chimica Analitica IV (6 cfu)

    • Il corso fornisce allo studente le nozioni basilari per comprendere i principi di funzionamento delle principali tipologie di sensori ed uno spaccato della ricerca in questo settore. Per la natura intrinseca dell’argomento trattato, il corso ha un carattere multidisciplinare. Le lezioni verteranno su: caratteristiche generali dei sensori (definizioni, componenti, modalità di classificazione, caratteristiche statiche e dinamiche), trasduzione elettrochimica (equazione di Butler-Volmer, diffusione planare semi-infinita e equazione di Cottrell, tecniche voltammetriche, tecniche in corrente alternata), elementi di fisica dello stato solido ed elettronica (conduzione nei metalli e nei semiconduttori, giunzione p-n, transistor), sensori ottici, caratterizzazione e funzionalizzazione chimica delle superfici, tecniche di microfabbricazione, nanomateriali come materiali sensibili (grafene, nanotubi di carbonio, quantum dots, nanoparticelle, nanocompositi), biorecettori (aptameri, anticorpi, enzimi), disturbi e rumore, misure elettriche, validazione di un metodo analitico.
      L’obiettivo del corso è quello di mettere lo studente in grado di leggere autonomamente la letteratura in materia e di poter scegliere criticamente le tecniche e i materiali più adatti per lo sviluppo, la caratterizzazione e la validazione di un sensore atto ad un uso specifico.


  • Laboratorio di Chimica Analitica III (6 cfu)

    • Il corso di Laboratorio di Chimica Analitica III consentirà allo studente di acquisire e approfondire le modalità di approccio all’analisi di matrici organiche complesse, in particolare affrontando lo studio di campioni provenienti dal campo ambientale, alimentare, biomedico e dei beni culturali. Alla fine del corso lo studente dovrà essere in grado di stabilire le potenzialità delle procedure analitiche utilizzate e di elaborare e valutare criticamente i dati e i risultati ottenuti.
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  • 6 cfu a scelta nel gruppo GR3 CHIM/02

    • Rosa di attività del SSD CHIM/02 per i curricula Chimico Analitico, Chimico Inorganico e Chimico Organico
    • Metodi Spettroscopici Avanzati (6 cfu)

      • Il corso si occupa di argomenti di spettroscopia molecolare non affrontati nel corso triennale in Chimica, ma che hanno rilevanza teorica e/o applicativa. Riguarda quindi argomenti avanzati di spettroscopie già trattate (fluorescenza, NMR) e basi di spettroscopie non trattate (ESR, Raman, fotoelettronica, dielettrica, Mossbauer). In particolare vengono affrontati i seguenti aspetti: Argomenti avanzati di spettroscopia NMR: dai principi all'approccio quantomeccanico, interazioni nucleari, cenni di NMR allo stato solido, metodi NMR per lo studio della dinamica molecolare. Principi ed applicazioni base della spettroscopia ESR. Argomenti avanzati di spettroscopia di fluorescenza: metodi stazionari e risolti nel tempo; anisotropia di fluorescenza. Principi della spettroscopia Raman vibrazionale e rotazionale. Principi della spettroscopia fotoelettronica. Principi ed applicazioni della spettroscopia dielettrica. Principi della spettroscopia Mossbauer.
    • Chimica Quantistica e Modellistica Molecolare (6 cfu)

      • Il corso intende portare gli studenti ad un livello sufficientemente avanzato di conoscenze nel campo della chimica computazionale, al fine di saper scegliere ed applicare una varietà di tecniche e valutare la loro affidabilità per trattare problemi di interesse chimico. Argomenti trattati: basi quantistiche della chimica teorica (separazione dei moti, approssimazione di Born-Oppenheimer, teoremi variazionali, teoria delle perturbazioni); descrizione e studio delle superfici di energia potenziale (tecniche per la ricerca di minimi e punti di sella, stati vibrazionali nell'approssimazione armonica); interazioni intermolecolari (elettrostatica, induzione, dispersione, repulsione); metodi di Molecular Mechanics; antisimmetria delle funzioni d'onda e correlazione elettronica; metodi quantistici (Hartree-Fock, Interazione di Configurazioni, Multi-Configurational Self-Consistent Field, Møller-Plesset, Density Functional Theory, basi di funzioni atomiche, Effective Core Potentials, analisi delle popolazioni).
    • Chimica Fisica Biologica (6 cfu)

      • Obiettivi formativi: conoscenza dei metodi e delle tecniche chimico fisiche idonee allo studio di struttura e funzioni delle macromolecole di interesse biologico. Tecniche chimico fisiche per lo studio della struttura e della conformazione delle macromolecole biologiche. Equilibri e cinetica del legame di leganti alle macromolecole biologiche. Regolazione dell'attività biologica. Transizioni conformazionali e folding reversibile. Equilibri di membrana e trasporto attraverso membrane biologiche.
  • 6 cfu a scelta nel gruppo GR2 CHIM/04

    • Rosa di discipline industriali per i curricula Chimico Analitico, Chimico Fisico, Chimico Organico, Chimico Inorganico
    • Chimica dei Nanomateriali (6 cfu)

      • Il corso si propone di introdurre gli studenti nel campo della chimica dei nanomateriali fornendo le conoscenze di base sui metodi di fabbricazione dei differenti materiali nanostrutturati e sulle loro principali proprietà. Verranno illustrati esempi applicativi con particolare attenzione ai nanocompositi polimerici. Lo studente sarà in grado di definire le correlazioni tra la struttura chimica dei nanomateriali e le proprieta' chimico-fisico-meccaniche e le prestazioni pratiche dei polimeri investigati. In particolare il corso dopo un’introduzione alle nanoscienze e nanotecnologie mediante opportuni esempi, definizioni e percorso storico, sarà dedicato alla descrizione dei materiali nanostrutturati 0D, 1D, 2D e 3D focalizzando l’attenzione sui principali metodi di preparazione, sulle loro proprietà e utilizzo come materiali nanocompositi. Verranno infine descritti i principali metodi di caratterizzazione spettroscopica e meicroscopica dei materiali nanostrutturati.
    • Chimica Macromolecolare Industriale (6 cfu)

      • L’attività formativa intende fornire un’ampia visione dell’industria dei polimeri attuale con l’obiettivo principale di far apprendere i fondamenti chimici alla base della progettazione, della preparazione e dell’applicazione su larga scala industriale dei polimeri. Il corso richiamerà i principi generali della chimica industriale dei polimeri, soprattutto quelli di sintesi, ma anche quelli di origine naturale. Fornirà poi conoscenze più approfondite sulla progettazione molecolare, la sintesi e la caratterizzazione dei polimeri industriali a partire sia dai prodotti della petrolchimica che della chimica fine, che da fonti rinnovabili. Affronterà alcuni aspetti chimici catalitici e meccanicistici della preparazione e del ciclo di vita dei polimeri industriali; di questi esaminerà le principali proprietà chimico-fisiche, in vista dei possibili impieghi. Lo studente apprenderà i criteri di scelta dei prodotti e dei processi più moderni e vantaggiosi e conoscerà le problematiche connesse con la produzione su scala industriale e il suo impatto socio-economico e ambientale. Saprà inoltre definire correlazioni struttura-reattività e struttura-proprietà dei polimeri industriali in riferimento alle loro prestazioni in particolari settori applicativi.
    • Biotecnologie Industriali (6 cfu)

      • L’insegnamento si propone di fornire allo studente un’approfondita conoscenza degli strumenti biotecnologici industriali di base quali i processi di fermentazione industriale e bioconversione, mettendo in risalto le potenzialità applicative dei microorganismi nei processi volti alla produzione industriale di metaboliti e biomassa. Il programma sarà incentrato sulle modalità operative di conduzione dei bioprocessi, sui modelli cinetici e sulle basi metaboliche della formazione dei prodotti. Saranno quindi descritti alcuni processi fermentativi industriali e le applicazioni in ambito ambientale, biomedico ed alimentare dei prodotti.
  • 9 cfu a scelta nel gruppo scelta

    • Esami a scelta libera dello studente
    • Tecniche di Caratterizzazione in Chimica Inorganica (3 cfu)

      • Il corso illustrerà gli aspetti teorici fondamentali delle seguenti tecniche di caratterizzazione: voltammetria ciclica, ESI-MS ed EPR. Inoltre, verranno trattate, puramente dal punto di vista applicativo, tecniche spettroscopiche NMR, Uv-Vis, vibrazionali (IR e Raman). Saranno affrontati casi di caratterizzazione di composti inorganici e delle loro interazioni con altre molecole, quali ad esempio possibili target biologici per potenziali farmaci a base di metalli di transizione. Infine, saranno descritti alcuni particolari complessi metallici che trovano applicazione nelle tecniche di imaging a risonanza magnetica nucleare (MRI) e alcuni esempi di radioelementi utilizzati in diagnostica clinica (PET, SPECT).
    • Biopolimeri - Struttura e Interazioni (3 cfu)

      • Acquisire le conoscenze sulla struttura ed i relativi metodi di indagine dei biopolimeri (polipeptidi e acidi nucleici) e delle loro interazioni con molecole organiche. Tecniche chimico-fisiche, biofisiche, spettroscopiche e computazionali per la caratterizzazione della struttura biomacromolecolare. Struttura degli acidi nucleici: sequenza, struttura secondaria, struttura terziaria di DNA e tipi di RNA rappresentativi. Struttura dei polipeptidi e delle proteine: sequenza, struttura secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine. Interazioni tra biomacromolecole e molecole organiche: strutture supramoleculari e metodi di caratterizzazione.
    • Metodologie chimiche, biochimiche e bioanalitiche per lo studio delle proteine (3 cfu)

      • Il corso si propone di fornire un approccio integrato multi-tecnica per l’analisi di proteine in matrici biologiche complesse. La scelta della tipologia di analita, le proteine, è dovuta alla vastità delle problematiche analitiche ad esse connesse in chimica clinica, ambientale, chimica degli alimenti, farmaceutica, chimica dei beni culturali, biotecnologie e chimica forense provenienti dal mondo della ricerca e dell’industria. L’obiettivo del corso è quello di fornire allo studente le conoscenze per scegliere la metodologia di conservazione, trattamento del campione proteico e la tecnica analitica più idonea per l’ottenimento di dati affidabili compatibilmente con l’obiettivo da raggiungere (preparativo o analitico). Tale obiettivo verrà raggiunto attraverso la trattazione degli argomenti di seguito elencati associata alla scelta delle tecniche analitiche strumentali necessarie per applicazioni a problematiche reali. Manipolazione dei campioni biologici per l’analisi di proteine in matrici biologiche complesse: campionamento e conservazione. Dissociazione, denaturazione reversibile/irreversibile delle proteine. Agenti salting in, salting out. Tensione superficiale delle proteine. Unfolding e aggregazione proteica: principi e tecniche di studio. Metodi di identificazione, purificazione, separazione. Turbidometria, fluorescenza, test della tioflavina T e del Rosso Congo. Studio dell’idrofobicità: ANS binding assay. I saggi enzimatici per la determinazione di proteine e substrati in chimica bioanalitica. Sequenziamento, western blotting, immunoblotting, e degradazione di Edman, spettrometria di massa. Dynamic light scattering (DLS) e size exclusion chromatography (SEC). Tensione superficiale (DSTD). Tecniche ifenate.
    • Chimica Bioinorganica (3 cfu)

      • Acquisire conoscenze di base riguardo l’incorporazione e il ruolo degli elementi metallici nei sistemi biologici, e le problematiche collegate alla diffusione nell’ambiente di composti metallici. Programma in breve: chimica di coordinazione di elementi metallici selezionati (Na, K, Fe, Cu, Co, Mo, Zn e Mn) nei sistemi biologici. Tossicità dei metalli pesanti e potabilizzazione delle acque. Possibile azione farmacologica di composti a base di metalli di transizione.
    • Chimica degli elementi di transizione (3 cfu)

      • Il corso fornisce una descrizione delle principali classi di composti inorganici formati dagli elementi di transizione d: acquo/idrosso/ossocomplessi, ossidi e idrossidi, cloruri e altri alogenuri, clorocomplessi, cianuri e cianocomplessi, amminocomplessi, solfuri, solfati, nitrati. Per ciascuna tipologia sono presentati aspetti preparativi, strutturali (natura del legame) e di reattività, relazionati alle caratteristiche del legante/ione e del centro metallico considerato (elettronegatività, dimensioni atomiche, stato di ossidazione). Infine, sono fornite nozioni di base su argomenti di interesse industriale, quali corrosione e metallurgia, focalizzando l’attenzione sugli aspetti chimici fondamentali e sulla reattività precedentemente esposta.
    • Catalisi (3 cfu)

      • Il corso si propone di presentare aspetti fondamentali della catalisi mediata da sistemi inorganici. Il corso illustrerà i concetti di base della catalisi eterogenea e omogenea. Saranno prese in esame le principali classi di catalizzatori evidenziandone le proprietà in funzione delle caratteristiche delle reazioni. Partendo dall’esame di alcuni processi industriali che utilizzano catalizzatori sia omogenei che eterogenei, verranno mostrati i problemi coinvolti e come questi siano stati risolti.
    • Reattività di Sistemi Inorganici (3 cfu)

      • Il corso “Reattività di Sistemi Inorganici” si propone di presentare aspetti avanzati della struttura e reattività dei composti di coordinazione Saranno discusse le reazioni di sostituzione di leganti e a trasferimento elettronico. Leganti mono e polidentati: simmetria e chiralità nei complessi metallici. Chimica di coordinazione degli elementi di transizione d, con particolare riferimento ad aspetti preparativi e di reattività, e al ruolo dei metalli nei sistemi biologici.
    • Chemiometria - mod. A (3 cfu)

      • Fornire agli studenti una conoscenza teorica e pratico-applicativa dei metodi per la ottimizzazione, validazione e verifica di procedure analitiche, mediante statistica a singolo operatore, esercizi interlaboratorio ed analisi della varianza con metodo ANOVA. Nell’ambito della ottimizzazione delle procedure analitiche, vengono illustrati cenni sull’approccio basato su disegno sperimentale (Experimental Design o Design of experiments, DoE), su cui si focalizza il corso di Chemiometria modulo B. Il secondo obiettivo formativo è fornire agli studenti la conoscenza teorica e applicativa dei principali metodi statistici multivariati per l’analisi di dati chimici. Tramite lezioni teoriche, esercitazioni in aula informatica ed esempi, gli studenti acquisiranno familiarità con i più utilizzati metodi di pattern analysis (analisi delle componenti principali PCA, analisi dei cluster) e di modellizzazione (metodo dei minimi quadrati ordinari e metodo dei minimi quadrati parziali PLS). Il tutto sarà inquadrato nell’ottica delle possibili applicazioni in chimica analitica per l'analisi e l’interpretazione dei dati in sistemi complessi. Al termine del corso lo studente sarà in grado di sviluppare una procedura analitica, determinare le sue prestazioni, analizzare dati multivariati, e valutare criticamente i risultati sperimentali e la letteratura inerente agli argomenti trattati.
    • Chemiometria - mod. B (3 cfu)

      • Fornire agli studenti una conoscenza teorica e applicativa dei metodi per la progettazione di esperimenti attraverso i quali sviluppare modelli empirici in grado di descrivere sistemi complessi. In particolare, gli studenti impareranno, anche attraverso numerose esercitazioni, a pianificare esperimenti statisticamente ottimali in grado di evidenziare le variabili con una maggiore influenza sul comportamento del sistema in esame ed a sviluppare modelli in grado di prevederne il comportamento al variare delle condizioni. Tali modelli potranno essere quindi utilizzati per ottimizzare procedure analitiche (es. pre-trattamento di un campioni o ottimizzazione di una corsa cromatografica), reazione di sintesi o di derivatizzazione, procedure industriali. Al termine del corso lo studente sarà in grado di sviluppare e ottimizzare una procedura analitica, un processo chimico o una sintesi utilizzando diversi schemi di disegno sperimentale, nonché di valutare criticamente i risultati ottenuti e la letteratura scientifica sull’argomento.
    • Elettrochimica (3 cfu)

      • Introduzione. Definizioni e principi dell’elettrochimica e dei processi di trasferimento elettronico. Grandezze termodinamiche. Equilibrio elettrodico. Equazione di Nernst. Coefficienti di affinità. Classificazione delle celle: celle galvaniche e celle elettrolitiche. Potenziale elettrostatico. Potenziale di superficie. Conducibilità delle soluzioni elettrolitiche: Conducibilità specifica ed equivalente. Misura di conducibilità e dipendenza dalla concentrazione. Teorie sulla conducibilità. Diffusione: Leggi di Fick. Concetti e teorie fondamentali. Ponti salini. Celle con trasporto. Membrane iono-selettive. Elettrodo a vetro. Cinetica elettrochimica: Equazioni cinetiche e velocità di reazione. Corrente di scambio. Vari tipi di sopratensione. Effetto dello stato di carica dell’elettrodo sulla cinetica. Determinazione sperimentale della sovratensione. Tecniche per lo studio dei fenomeni elettrochimici: Potenziometria. Voltammetria. Polarografia. Alcuni esempi. Applicazioni. Cenni alle principali applicazioni industriali: raffinazione dei metalli, batterie non ricaricabili e ricaricabili. Celle a combustibile. Cenni alle applicazioni nel campo dei materiali: elettrodeposizione di metalli e trattamento delle superfici su scala nanometrica. Cenni ai meccanismi di degradazione e corrosione. Effetti elettrochimici sul funzionamento di display e sensori a cristalli liquidi. OBIETTIVI: Alla fine del corso i ragazzi dovranno aver acquisito familiarità con i principi e i metodi elettrochimici utilizzati sia a scopo analitico che chimico-fisico, in particolare finalizzati allo studio dei materiali di interesse tecnologico. Inoltre, sarà loro richiesto di approfondire uno degli argomenti proposti dal docente al fine di evidenziare le differenze tra la descrizione teorica e la realtà sperimentale.
    • Sistemi Inorganici Nanostrutturati (3 cfu)

      • Il corso di sistemi inorganici nanostrutturati si propone di illustrare i metodi di sintesi e le proprietà dei materiali inorganici nanostrutturati con particolare riferimento a sistemi con proprietà ottiche e magnetiche. Verranno illustrati i principali metodi di sintesi dei materiali nanostrutturati ed i concetti di base relativi alla riduzione della dimensionalità e alla possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Si prenderanno poi in esame le proprietà ottiche e magnetiche dei nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie, a sistemi a singolo dominio magnetico ed alla loro associazione. Si mostreranno infine le opportunità applicative di questa classe di materiali in campo tecnologico e biomedico.
    • Metodi di simulazione (3 cfu)

      • Obiettivi formativi: fondamenti dei principali meodi di simulazione, anche per un utilizzo consapevole di programmi commerciali Contenuti: Metodo Monte Carlo in vari insiemi statistici. Dinamica molecolare classica e ab initio. Esercitazioni 'di laboratorio' per scrittura di codici e impiego di programmi commerciali.
    • Fotochimica: aspetti teorici (3 cfu)

      • Obiettivi formativi: acquisizione di conoscenze riguardanti gli aspetti teorici della dinamica di stati elettronici eccitati. Contenuti: Approssimazione di Born-Oppenheimer e transizioni non radiative; incroci evitati, intersezioni coniche. Transizioni radiative fra stati elettronici: interazione materia-campo elettromagnetico classico. Principio di Franck-Condon. Trasferimenti di energia tra singoletti: modelli di Forster e Dexter
    • Spettroscopia NMR in biomedicina e nel settore agroalimentare (3 cfu)

      • Fornire allo studente le basi per la comprensione delle principali applicazioni della tecnica NMR nel settore biomedico e agroalimentare.
    • Strutturistica Chimica (3 cfu)

      • Obiettivi formativi: saper applicare la teoria dei gruppi alla simmetria molecolare. Contenuti: Simmetria molecolare. Teoria dei gruppi: definizioni e concetti matematici.Teoria dei gruppi e struttura molecolare. Operatori e gruppi d'invarianza.Gruppi puntuali. Teoria delle rappresentazioni. Applicazioni: costruzione di funzioni adattate alla simmetria (SALC), transizioni elettroniche e regole di selezione, simmetria e stati vibrazionali, regole di selezione nella spettroscopia IR e Raman.
    • Chimica dei Composti di Coordinazione II (3 cfu)

      • Gli studenti dovranno acquisire una buona conoscenza delle reazioni tipiche dei composti di coordinazione dei metalli di transizione d e degli andamenti osservati , con particolare attenzione a specie contenenti H2, CO, N2, NO, O2, CO2 come leganti. Programma sintetico: Reattività dei composti di coordinazione. Reazioni di sostituzione, reazioni con trasferimento elettronico tra due centri metallici, reazioni a stampo, reazioni di inserzione, di addizione ossidativa, di attacco a leganti coordinati. Sintesi, caratteristiche e reattività di complessi contenenti H2, CO, N2, NO, O2, CO2 come leganti.
    • Chimica analitica clinica (3 cfu)

      • Introduzione all’analisi di campioni biologici d’interesse clinico. Sviluppo di una procedura analitica: matrici d’indagine; prelievo e pre-trattamento del campione. Validazione della metodologia analitica. Controllo ed assicurazione della qualità dei dati analitici. Tecniche strumentali. Applicazioni: metodi analitici per la caratterizzazione chimica di campioni di sangue, espirato e saliva e relativi esempi riferiti a specifiche patologie.
    • Chimica Fisica organica (3 cfu)

      • Contenuti: Cinetica chimica formale. Il meccanismo di reazione. Usi cinetici e non cinetici degli isotopi. Studio degli intermedi di reazione. Correlazioni tra struttura e reattività. Effetto del solvente. Criteri stereochimici. Relazioni extra-termodinamiche e loro basi termodinamiche (Hammett, Bronsted, Taft,...). Fenomeni di catalisi: catalisi acida e basica, catalisi chimica e fisica, catalisi enzimatica. Reazioni di addizione, sostituzione e eliminazione. Cenni sulla teoria delle reazioni concertate. Reazioni elettrocicliche, cicloaddizioni, trasposizioni sigmatropiche.
    • Biotrasformazioni in Chimica Organica (3 cfu)

      • L’obiettivo del corso è quello di illustrare l’uso degli enzimi come catalizzatori in sintesi organica. Dopo una breve introduzione sugli aspetti generali (proprietà, meccanismo, cinetica) saranno presentate le biotrasformazioni catalizzate dalle principali classi di enzimi. Verranno esaminate importanti tecniche sperimentali quali l’immobilizzazione di enzimi e l’uso di enzimi in solvente organico. Saranno inoltre prese in esame alcune applicazioni della biocatalisi per la sintesi su larga scala di intermedi di interesse farmaceutico.
    • Chimica, etica e società (3 cfu)

      • Al termine del corso, lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito una approfondita conoscenza su: 1. i principi e le prassi associati alle buone pratiche nella ricerca scientifica con particolare riferimento alla chimica; 2. le responsabilità associate alla professione del chimico; 3. il ruolo dei chimici e della chimica nella società; 4. le varie implicazioni etiche della ricerca in chimica, oggi. Inoltre, lo studente dovrà acquisire abilità di comunicazione e di argomentazione riguardo a temi della chimica di interesse generale, sia negli ambiti formali che informali.
    • Chimica Analitica Spettroscopica II (3 cfu)

      • "In questo corso si sviluppa il concetto di simmetria nell’ambito della teoria dei gruppi per l’interpretazione dello spettro molecolare. Saranno inoltre esaminati importanti accessori che possono essere assemblati ad uno spettrofotometro FT-IR quali: il microscopio e vari altri accessori di riflessione. Infine si darà anche una introduzione alla Spettroscopia Fotoacustica.
    • Metodi innovativi in sintesi organica (3 cfu)

      • Il corso si propone di dare agli studenti conoscenze riguardo alcuni nuovi metodi di catalisi asimmetrica. La prima parte del corso tratta dell’attivazione asimmetrica di catalizzatori non chirali, dei fenomeni di amplificazione della chiralità quali effetti non lineari ed autocatalisi. Nella seconda parte vengono trattati i principi dell’organocatalisi asimmetrica a le sue applicazioni con particolare riguardo alla reazioni di formazione di legami carbonio-carbonio.
    • Fondamenti molecolari delle spettroscopie (3 cfu)

      • L’obiettivo del corso è quello di fornire gli strumenti teorici per definire e calcolare gli osservabili spettroscopici come proprietà di risposta molecolari a campi elettromagnetici statici e dinamici. Data la vastità dell’argomento, non tutte le spettroscopie potranno essere coperte. All’inizio del corso verrà concordata con gli studenti una lista di argomenti da approfondire. Gli argomenti trattati nel corso saranno: 1) interazione luce-materia: richiami di elettrodinamica classica, Hamiltoniano del campo elettromagnetico e cenni alla sua quantizzazione. Hamiltoniano di interazione. 2) Proprietà di risposta a campi statici: teoria delle derivate analitiche, equazioni Coupled-Perturbed Hartree-Fock, derivate prime e seconde analitiche dell’energia SCF. 3) Proprietà di risposta a campi oscillanti: funzione di risposta molecolare, teoria della risposta lineare per metodi SCF ed equazioni time-dependent SCF. Per ogni argomento saranno approfonditi aspetti e forniti esempi coerentemente con le richieste degli studenti.
    • Introduzione alla Chimica Medicinale (3 cfu)

      • Introduzione alla Chimica Medicinale darà agli studenti una panoramica delle problematiche e dei metodi legati al design, sintesi e screening di nuove molecole biologicamente attive. Drug Design, approcci combinatoriali e metodi di bioconiugazione saranno discussi dal punto di vista del chimico organico. Alla fine del corso: • Gli studenti saranno capaci di proporre mimetici e analoghi di molecole naturali o biologicamente attive • Gli studenti saranno capaci di proporre metodi di sintesi e screening per nuove strutture molecolari • Gli studenti apprenderanno I più recenti progressi in chimica medicinale
    • Chimica fisica dei fluidi (3 cfu)

      • Obiettivi formativi: conoscenza dei principali metodi teorici per lo studio di sistemi in fase fluida. Contenuti: Strumenti teorici per lo studio di struttura (teorie della funzione di distribuzione, metodi perturbativi) e dinamica (eq. di Langevin,funzioni di correlazione dipendenti dal tempo,idrodinamica) di fluidi.
    • Tecniche Strumentali Avanzate in Chimica Organica e Biorganica (3 cfu)

      • Fornire le conoscenze necessarie per effettuare in modo autonomo la completa caratterizzazione spettroscopica tramite tecniche NMR mono e bidimensionali di molecole di struttura complessa, di determinare i parametri stereochimici, dinamici e termodinamici di complessi o addotti supramolecolari che coinvolgono anche sistemi biomacromolecolari, di determinare la purezza enantiomerica e la configurazione assoluta di molecole chirali.
    • Sintesi organiche stereoselettive (3 cfu)

      • Il corso si prefigge l’obiettivo di far conoscere i metodi sintetici più moderni, sia catalitici che stechiometrici, per la sintesi di molecole organiche chirali ad elevato eccesso enantiomerico, molte delle quali aventi importante attività biologica. Il programma del corso si articola nei seguenti argomenti - Riepilogo dei concetti base di stereochimica - Reazioni di ossidazione enantioselettiva: epossidazione asimmetrica di Sharpless, epossidazione asimmetrica di Jacobsen, epossidazione asimmetrica con catalizzatori metal-free (Julià-Colonna, Shi), diidrossilazione e amminoidrossilazione asimmetrica di Sharpless, - Formazione enantioselettiva di legami C-C: reazione di ciclopropanazione asimmetrica di olefine, reazione aldolica enantioselettiva, reazione enantioselettiva carbonile-ene - Idrogenazione asimmetrica di alcheni funzionalizzati, di sunbstrati imminici e carbonilici - Effetti non-lineari ed autocatalisi. Il corso si prefigge l’obiettivo di far conoscere i metodi sintetici più moderni, sia catalitici che stechiometrici, per la sintesi di molecole organiche chirali ad elevato eccesso enantiomerico, molte delle quali aventi importante attività biologica.
    • Chimica Bioanalitica (3 cfu)

      • La fluorescenza,. Stati eccitati e loro decadimenti, radiativi e non radiativi. Diagramma di Jablonski. Caratteristiche dell’emissione. Spettri di emissione, di eccitazione e di assorbimento. Shift di Stokes. Misura della fluorescenza. Spettrofluorimetro. Relazione tra fluorescenza e concentrazione. Effetto di filtro interno. Scelta della lunghezza d’onda di eccitazione e di emissione. Aspetti dinamici della fluorescenza. Velocità dei decadimenti. . Resa quantica in termini di costanti di velocità di decadimento e sua misura. Misura dei tempi di vita. Metodologie basate sul dominio dei tempi. Metodologie basate sul dominio delle frequenze. Uso dei .tempi di vita per scopi strutturali. Il quencing di fluorescenza. Quencing statico e quencing dinamico. Equazione di Stern-Volmer. Esempi di quencing e sue applicazioni. Il FRET (fluorescence resonance energy tranfer). Donatori e accettori di energia, sovrapposizione di spettri. La teoria di Foerster. Relazione tra la costante cinetica di decadimento di fluorescenza e la distanza tra donatore e accettore. Efficienza del FRET. Efficienza e rese quantiche. La distanza di Foerster. Il FRET in biofisica e in chimica bioanalitica. Il “sensing” . di fluorescenza. Uso di sensori fluorescenti nella chimica bioanalitica. Sensori per esplosivi. FCS Fluorescence correlation spectroscopy). Osservazione e analisi di singole molecole tramite la spettroscopia di correlazione di fluorescenza. Fluttuazioni di fluorescenza in soluzioni estremamente diluite (< 10-9 M). Il femtovolume. Descrizione e uso di uno strumento per FCS. Costruzione della curva di correlazione a partire dalle fluttuazioni di fluorescenza. Sistemi a un componente: determinazione del coefficiente di diffusione, della concentrazione e del tempo di vita di tripletto. Sistemi a due componenti che reagiscono tra loro.Esempi. La chemiluminescenza e le sue applicazioni in chimica analitica Elettroforesi. Grandezze caratteristiche: campo elettrico, mobilità dell’analita, rapporto carica/volume. Equazioni della velocità di migrazione. Elettroforesi classica. Supporti, tamponi, controllo dell’effetto Joule. Il flusso elettroosmotico. Velocità del flusso elettroosmotico.Tipi di elettroforesi e loro descrizione: Elettroforesi zonale, focalizzazione isoelettrica, isotacoforesi, elettroforesi bidimensionale, immunoelettroforesi, elettroforesi rocket. Separazione di proteine. Uso di soluzioni micellari (sodiododecilsolfato). Separazione di acidi nucleici. Elettroforesi su gel di agarosio e di polacrilammide. Elettroforesi capillare. Trattamento dei capillari. Controllo e/o eliminazione del flusso elettroosmotico. Sensibilità e risoluzione dell’elettroforesi capillare.
    • Catalizzatori nanostrutturati in sintesi organica (3 cfu)

      • Il corso si propone di fornire allo studente conoscenze sulle metodologie di preparazione di catalizzatori nanostrutturati mono- e bimetallici e sulle loro principali applicazioni alla sintesi organica ed a processi di interesse industriale
    • Chimica Nucleare (3 cfu)

      • Il corso si prefigge lo scopo di introdurre lo studente ai concetti base della chimica nucleare, alla chimica e proprietà degli elementi radioattivi e ad argomenti di importanza pratica strettamente legati. Si parlerà di stabilità dei nuclei atomici, dei loro tipi di decadimento radioattivo e di reazioni nucleari. Saranno inoltre presentate le proprietà generali degli elementi transuranici e transattinidi (Z > 103). L’applicazione dei radioisotopi alla datazione di reperti archeologici e geologici , l’uso di materiali radioattivi in medicina nucleare e il problema molto attuale dello smaltimento delle scorie radioattive, costituiranno la parte finale del corso.
    • Metalli in Medicina (3 cfu)

      • Fornire le conoscenze di base sulle caratteristiche e sulle modalità di azione di molecole contenenti ioni metallici utilizzati in medicina come agenti terapeutici e diagnostici, con particolare riferimento ai metalli di transizione. Tecniche d’indagine per la caratterizzazione delle interazioni tra complessi metallici e biomolecole, utile per la comprensione del meccanismo di azione di tali composti: spettrofotometria UV-Visibile e dicroismo circolare, spettrometria di massa, cristallografia a raggi X
  • 6 cfu a scelta nel gruppo GR5 CHIM/06

    • Rosa di discipline organiche per i curriculum Chimico Analitico, Chimico Fisico, Chimico Inorganico
    • Sostanze Organiche Naturali di Interesse Biologico e Applicativo (6 cfu)

      • Il corso si propone di fornire una moderna introduzione su importati classi di prodotti naturali di interesse biologico e di rilevanza non solo da un punto di vista sintetico, ma anche applicativo, toccando vari ambiti delle tecnologie chimiche. Gli studenti acquisiranno le necessarie conoscenze sulla struttura molecolare, sulle proprietà molecolari in soluzione e allo stato solido, sulla importanza nel mondo biologico, sulla sintesi e reattività di carboidrati, lipidi e terpeni, peptidi, alcaloidi, nucleotidi, nucleosidi e acidi nucleici. Inoltre, saranno in grado di prevederne le proprietà, assumendo consapevolezza sulle ricadute delle conoscenze oggi disponibili sulla vita di tutti i giorni e sulle proprie prospettive lavorative.
    • Chimica Organica III con esercitazioni in aula (6 cfu)

      • Il programma del corso si articola nei seguenti argomenti - Formazione di legami C-C e C-eteroatomo: alcheni coniugati di I, II e III specie; loro formazione e loro reattività in reazioni di sostituzione e di condensazione con metodologie classiche ed avanzate - Reazioni di cicloaddizione e cicloreversione: concetti generali, nomenclatura, loro studio mediante trattazione degli orbitali molecolari e regole di selezione di Woorward-Hoffmann - Reazioni a trasferimento di idruro: concetti generali, trasferitori organici ed inorganici - Processi di ossidazione non convenzionali: DMSO attivato, diossirani, periodinano di Dess-Martin - Trasposizioni: elettrofiliche, radicaliche, nucleofiliche ; trasposizioni nucleofiliche 1,2, trasposizioni cicliche non 1,2, trasposizioni sigmatropiche, alliliche, elettrocicliche. Il corso si prefigge l’obiettivo di far conoscere sia gli sviluppi più moderni di procedure sintetiche organiche classiche sia metodi innovativi di sintesi. Solo per gli studenti del curriculum Chimico-Organico le lezioni teoriche sono accompagnate da esercitazioni in aula per introdurre gli studenti alla progettazione di sintesi di composti organici polifunzionali, anche di avanzata complessità, che possano avere anche un interesse applicativo in campo biochimico.
  • Secondo anno

  • Laboratorio di Chimica Analitica V (6 cfu)

    • L’obiettivo del corso è quello di mettere lo studente in grado di scegliere ed applicare la metodologia analitica più idonea per risolvere in modo affidabile problematiche analitiche in campo ambientale, chimico-clinico, chimico forense, in chimica degli alimenti e in chimica dei beni culturali. Tale obiettivo verrà raggiunto inserendo specifiche esperienze di laboratorio atte a mettere in pratica aspetti trattati nel corso teorico. Il corso si sviluppa in moduli e permette di acquisire la pratica in aree chiavi della scienza analitica moderna.
  • Laboratorio di Tecniche Chimiche Avanzate (9 cfu)

    • Il corso di Laboratorio di Tecniche Chimiche Avanzate consentirà allo studente di acquisire le conoscenze necessarie per l’applicazione delle tecniche maggiormente utilizzate nei laboratori di ricerca in un dato campo di ricerca chimica (sia di tipo chimico-fisico, organico, analitico o inorganico) corrispondente al curriculum scelto dallo studente per il proprio corso di Laurea magistrale. A questo scopo, lo studente, sotto il coordinamento del docente, seleziona un particolare laboratorio di ricerca all’interno del Dipartimento (o in enti convenzionati) dove svolgere la propria esperienza di laboratorio. Tale esperienza sarà definita dal responsabile del laboratorio insieme al docente e allo studente.
      Lo studente avrà inoltre la possibilità di approfondire la conoscenza in tecniche e metodologie alternative a quelle usate nella propria esperienza di laboratorio, seguendo una serie di seminari tenuti da esperti che operano nei vari settori della chimica sia in ambito campo accademico che industriale.
  • Chimica Analitica V (6 cfu)

    • Fornire agli studenti una conoscenza teorica e applicativa dei metodi di spettroscopia elementare e molecolare basata sull’uso di laser, nonché della spettroscopia atomica per l’analisi elementare a livello di tracce ed ultratracce.
      Gli studenti acquisiranno conoscenze sulle tecniche strumentali più importanti per lo studio e la caratterizzazione di interfasi e superfici, con particolare riguardo alle tecniche di spettroscopia laser (LIBS, LIF, Raman), al trattamento ed elaborazione dei dati spettroscopici e alle loro applicazioni
      A complemento, verranno anche trattate tecniche spettroscopiche basate su sorgenti di raggi X (XRF) e luce di sincrotrone per la caratterizzazione di campioni di diversa origine.
      Gli studenti apprenderanno inoltre gli aspetti fondamentali e i principi strumentali delle principali tecniche spettroscopiche per analisi elementare a livello di tracce: spettroscopia atomica di assorbimento (AAS), emissione (OES), fluorescenza (AFS), atomizzatori principali e loro limiti, metodi di derivatizzazione chimica degli analiti per la generazione di composti volatili (generazione di vapori per via chimica e fotochimica, CVG) quale metodo di introduzione del campione. Verranno mostrati esempi di applicazioni delle tecniche trattate nel corso a matrici complesse in ambito industriale, ambientale, alimentare, forense e dei beni culturali.
  • Tesi e prova finale (42 cfu)



  • Curriculum Chimico Inorganico

    Primo anno

  • Laboratorio di Chimica Inorganica II (6 cfu)

    • Il corso si propone di mostrare le tecniche per la sintesi, purificazione, manipolazione e caratterizzazione di composti inorganici e organometallici sensibili all’aria e di addestrare gli studenti in queste operazioni con pratica di laboratorio.

  • Chimica Inorganica II (6 cfu)

    • Introduzione: l’ambiente in cui viviamo: temperatura, pressione, energia. Gli elementi: identità, abbondanza, stabilità. La tabella periodica.
      Le forze che tengono insieme gli atomi: il legame covalente, il legame ionico, il legame metallico. Interazioni deboli e forze repulsive.
      Le dimensioni delle particelle: i raggi atomici, i raggi covalenti, i raggi ionici, i raggi metallici, i raggi di van der Waals.
      Acidi e basi: Brønsted e Lowry, Lux-Flood, definizione basata sul solvente, Lewis, Usanovich. Forza acido-base: confronto tra ammine, affinità protonica e basicità in acqua, acidità degli alogenuri di idrogeno e degli acidi ossigenati in acqua, acidi e basi hard and soft.
      Solventi non acquosi: ammoniaca liquida, acido solforico, fluoruro di idrogeno e acidi magici, liquidi ionici.
      Reattività in campo inorganico. Le reazioni dei composti di coordinazione. Labilità e inerzia dei complessi. Reazioni di sostituzione. Reazioni di trasferimento elettronico. Reazioni a stampo. Reazioni di attacco al legante coordinato. Reazioni di inserzione. Argomento monografico:
      alcuni aspetti della chimica del biossido di carbonio (cenni alla fotosintesi e al ciclo del carbonio, proprietà e comportamento di CO2 in acqua, i complessi del biossido di carbonio, l’anidrasi carbonica).
  • Chimica Inorganica III (6 cfu)

    • Chiarimento ed applicazioni della termodinamica chimica.
      Chimica dell’idrogeno. Metodi fotochimici, elettrochimici e chimici per la riduzione dell’acqua. Carbonio fossile come agente riducente, WGSR e metodi per la completa rimozione di CO in miscela con idrogeno per ottenere Fuel Cell grade Hydrogen (FCH). Metodi per immagazzinare l’idrogeno.
      CO2 come hydrogen storage material. Idrogenazione della CO2 ad acido formico promossa da catalizzatori eterogenei a base di Au che tollerano il CO. Decomposizione dell’acido formico a CO2 e idrogeno non contaminato da CO. Rimozione e immagazzinamento della CO2.
      Lo studente sarà in grado di applicare la termodinamica alle trasformazioni chimiche e conoscerà in dettaglio i metodi per la produzione, affinazione e immagazzinamento dell’idrogeno, le proprietà delle celle a combustibile (Proton Exchange Membrane Fuel Cell PEMFC), la letteratura chimica riguardante la gassificazione del carbone, steam and oxidative reforming delle riserve di carbonio fossile, lo Shift del gas d’acqua, l’idrogenazione della CO2 ad acido formico e i recenti sviluppi della chimica del gas di sintesi.
      In laboratorio sarà mostrata la preparazione di miscele gassose sotto pressione in autoclave. Lo studente sarà informato sui rischi associati a questa tecnica.

  • Chimica Organometallica degli elementi di transizione (6 cfu)

    • Il corso si propone come obiettivo quello di descrivere la struttura, le proprietà, le procedure sintetiche, le tecniche di caratterizzazione, la reattività e le possibili applicazioni di complessi molecolari organometallici a base di elementi di transizione. In particolare, saranno trattati i seguenti gruppi funzionali coordinati a centri metallici: carbonile e relativi leganti isoelettronici; fosfine; ciclopentadienili, areni e altri leganti pi-greco ciclici; idruri classici e non classici; alchili e altri organili; alcheni, butadieni, allili e alchini; cumuleni ed eterocumuleni; carbeni (alchilideni) di Fischer e Schrock; carbeni NHC; carbini.
  • Catalisi e Reattività di Sistemi Inorganici (6 cfu)

    • Il corso si propone di discutere aspetti fondamentali della struttura e reattività dei composti di coordinazione e della catalisi mediata da sistemi inorganici. Saranno trattati nel dettaglio vari aspetti che determinano la struttura dei composti di coordinazione, aspetti cinetici e termodinamici delle reazioni di scambio di legante e redox (trasferimento elettronico) ed il ruolo dei centri in alcune metalloproteine. Inoltre, il corso illustrerà i concetti di base della catalisi eterogenea e omogenea. Saranno prese in esame le principali classi di catalizzatori evidenziandone le proprietà in funzione delle caratteristiche delle reazioni. Partendo dall’esame di alcuni processi industriali che utilizzano catalizzatori sia omogenei che eterogenei, verranno mostrati i problemi coinvolti e come questi siano stati risolti.
  • Materiali Inorganici (6 cfu)

    • Nel corso vengono prima introdotti alcuni metodi di indagine specifici per lo stato solido. Cristallografia e tecniche di diffrazione, fluorescenza X, microscopia ottica, microscopia elettronica a scansione e a trasmissione, microscopia a forza atomica. Viene poi presentata una rassegna dei metodi di produzione, delle relazioni tra struttura e proprietà e delle applicazioni di alcuni materiali inorganici sia di tipo tradizionale che di tipo avanzato che hanno raggiunto la soglia della produzione industriale. I materiali trattati riguardano boro, alluminio, carbonio e silicio; conduttori, semiconduttori e giunzioni p-n; quarzo, silice, colloidi e sol, vetri; mullite; argille, cementi e materiali ceramici; ghisa e acciai. Ogni anno un esperto proveniente dal mondo industriale sostituirà il docente ufficiale nel presentare un argomento monografico tra quelli elencati sopra.
  • 6 cfu a scelta nel gruppo GR3 CHIM/02

    • Rosa di attività del SSD CHIM/02 per i curricula Chimico Analitico, Chimico Inorganico e Chimico Organico
    • Metodi Spettroscopici Avanzati (6 cfu)

      • Il corso si occupa di argomenti di spettroscopia molecolare non affrontati nel corso triennale in Chimica, ma che hanno rilevanza teorica e/o applicativa. Riguarda quindi argomenti avanzati di spettroscopie già trattate (fluorescenza, NMR) e basi di spettroscopie non trattate (ESR, Raman, fotoelettronica, dielettrica, Mossbauer). In particolare vengono affrontati i seguenti aspetti: Argomenti avanzati di spettroscopia NMR: dai principi all'approccio quantomeccanico, interazioni nucleari, cenni di NMR allo stato solido, metodi NMR per lo studio della dinamica molecolare. Principi ed applicazioni base della spettroscopia ESR. Argomenti avanzati di spettroscopia di fluorescenza: metodi stazionari e risolti nel tempo; anisotropia di fluorescenza. Principi della spettroscopia Raman vibrazionale e rotazionale. Principi della spettroscopia fotoelettronica. Principi ed applicazioni della spettroscopia dielettrica. Principi della spettroscopia Mossbauer.
    • Chimica Quantistica e Modellistica Molecolare (6 cfu)

      • Il corso intende portare gli studenti ad un livello sufficientemente avanzato di conoscenze nel campo della chimica computazionale, al fine di saper scegliere ed applicare una varietà di tecniche e valutare la loro affidabilità per trattare problemi di interesse chimico. Argomenti trattati: basi quantistiche della chimica teorica (separazione dei moti, approssimazione di Born-Oppenheimer, teoremi variazionali, teoria delle perturbazioni); descrizione e studio delle superfici di energia potenziale (tecniche per la ricerca di minimi e punti di sella, stati vibrazionali nell'approssimazione armonica); interazioni intermolecolari (elettrostatica, induzione, dispersione, repulsione); metodi di Molecular Mechanics; antisimmetria delle funzioni d'onda e correlazione elettronica; metodi quantistici (Hartree-Fock, Interazione di Configurazioni, Multi-Configurational Self-Consistent Field, Møller-Plesset, Density Functional Theory, basi di funzioni atomiche, Effective Core Potentials, analisi delle popolazioni).
    • Chimica Fisica Biologica (6 cfu)

      • Obiettivi formativi: conoscenza dei metodi e delle tecniche chimico fisiche idonee allo studio di struttura e funzioni delle macromolecole di interesse biologico. Tecniche chimico fisiche per lo studio della struttura e della conformazione delle macromolecole biologiche. Equilibri e cinetica del legame di leganti alle macromolecole biologiche. Regolazione dell'attività biologica. Transizioni conformazionali e folding reversibile. Equilibri di membrana e trasporto attraverso membrane biologiche.
  • 9 cfu a scelta nel gruppo scelta

    • Esami a scelta libera dello studente
    • Tecniche di Caratterizzazione in Chimica Inorganica (3 cfu)

      • Il corso illustrerà gli aspetti teorici fondamentali delle seguenti tecniche di caratterizzazione: voltammetria ciclica, ESI-MS ed EPR. Inoltre, verranno trattate, puramente dal punto di vista applicativo, tecniche spettroscopiche NMR, Uv-Vis, vibrazionali (IR e Raman). Saranno affrontati casi di caratterizzazione di composti inorganici e delle loro interazioni con altre molecole, quali ad esempio possibili target biologici per potenziali farmaci a base di metalli di transizione. Infine, saranno descritti alcuni particolari complessi metallici che trovano applicazione nelle tecniche di imaging a risonanza magnetica nucleare (MRI) e alcuni esempi di radioelementi utilizzati in diagnostica clinica (PET, SPECT).
    • Biopolimeri - Struttura e Interazioni (3 cfu)

      • Acquisire le conoscenze sulla struttura ed i relativi metodi di indagine dei biopolimeri (polipeptidi e acidi nucleici) e delle loro interazioni con molecole organiche. Tecniche chimico-fisiche, biofisiche, spettroscopiche e computazionali per la caratterizzazione della struttura biomacromolecolare. Struttura degli acidi nucleici: sequenza, struttura secondaria, struttura terziaria di DNA e tipi di RNA rappresentativi. Struttura dei polipeptidi e delle proteine: sequenza, struttura secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine. Interazioni tra biomacromolecole e molecole organiche: strutture supramoleculari e metodi di caratterizzazione.
    • Metodologie chimiche, biochimiche e bioanalitiche per lo studio delle proteine (3 cfu)

      • Il corso si propone di fornire un approccio integrato multi-tecnica per l’analisi di proteine in matrici biologiche complesse. La scelta della tipologia di analita, le proteine, è dovuta alla vastità delle problematiche analitiche ad esse connesse in chimica clinica, ambientale, chimica degli alimenti, farmaceutica, chimica dei beni culturali, biotecnologie e chimica forense provenienti dal mondo della ricerca e dell’industria. L’obiettivo del corso è quello di fornire allo studente le conoscenze per scegliere la metodologia di conservazione, trattamento del campione proteico e la tecnica analitica più idonea per l’ottenimento di dati affidabili compatibilmente con l’obiettivo da raggiungere (preparativo o analitico). Tale obiettivo verrà raggiunto attraverso la trattazione degli argomenti di seguito elencati associata alla scelta delle tecniche analitiche strumentali necessarie per applicazioni a problematiche reali. Manipolazione dei campioni biologici per l’analisi di proteine in matrici biologiche complesse: campionamento e conservazione. Dissociazione, denaturazione reversibile/irreversibile delle proteine. Agenti salting in, salting out. Tensione superficiale delle proteine. Unfolding e aggregazione proteica: principi e tecniche di studio. Metodi di identificazione, purificazione, separazione. Turbidometria, fluorescenza, test della tioflavina T e del Rosso Congo. Studio dell’idrofobicità: ANS binding assay. I saggi enzimatici per la determinazione di proteine e substrati in chimica bioanalitica. Sequenziamento, western blotting, immunoblotting, e degradazione di Edman, spettrometria di massa. Dynamic light scattering (DLS) e size exclusion chromatography (SEC). Tensione superficiale (DSTD). Tecniche ifenate.
    • Chimica Bioinorganica (3 cfu)

      • Acquisire conoscenze di base riguardo l’incorporazione e il ruolo degli elementi metallici nei sistemi biologici, e le problematiche collegate alla diffusione nell’ambiente di composti metallici. Programma in breve: chimica di coordinazione di elementi metallici selezionati (Na, K, Fe, Cu, Co, Mo, Zn e Mn) nei sistemi biologici. Tossicità dei metalli pesanti e potabilizzazione delle acque. Possibile azione farmacologica di composti a base di metalli di transizione.
    • Chimica degli elementi di transizione (3 cfu)

      • Il corso fornisce una descrizione delle principali classi di composti inorganici formati dagli elementi di transizione d: acquo/idrosso/ossocomplessi, ossidi e idrossidi, cloruri e altri alogenuri, clorocomplessi, cianuri e cianocomplessi, amminocomplessi, solfuri, solfati, nitrati. Per ciascuna tipologia sono presentati aspetti preparativi, strutturali (natura del legame) e di reattività, relazionati alle caratteristiche del legante/ione e del centro metallico considerato (elettronegatività, dimensioni atomiche, stato di ossidazione). Infine, sono fornite nozioni di base su argomenti di interesse industriale, quali corrosione e metallurgia, focalizzando l’attenzione sugli aspetti chimici fondamentali e sulla reattività precedentemente esposta.
    • Catalisi (3 cfu)

      • Il corso si propone di presentare aspetti fondamentali della catalisi mediata da sistemi inorganici. Il corso illustrerà i concetti di base della catalisi eterogenea e omogenea. Saranno prese in esame le principali classi di catalizzatori evidenziandone le proprietà in funzione delle caratteristiche delle reazioni. Partendo dall’esame di alcuni processi industriali che utilizzano catalizzatori sia omogenei che eterogenei, verranno mostrati i problemi coinvolti e come questi siano stati risolti.
    • Reattività di Sistemi Inorganici (3 cfu)

      • Il corso “Reattività di Sistemi Inorganici” si propone di presentare aspetti avanzati della struttura e reattività dei composti di coordinazione Saranno discusse le reazioni di sostituzione di leganti e a trasferimento elettronico. Leganti mono e polidentati: simmetria e chiralità nei complessi metallici. Chimica di coordinazione degli elementi di transizione d, con particolare riferimento ad aspetti preparativi e di reattività, e al ruolo dei metalli nei sistemi biologici.
    • Chemiometria - mod. A (3 cfu)

      • Fornire agli studenti una conoscenza teorica e pratico-applicativa dei metodi per la ottimizzazione, validazione e verifica di procedure analitiche, mediante statistica a singolo operatore, esercizi interlaboratorio ed analisi della varianza con metodo ANOVA. Nell’ambito della ottimizzazione delle procedure analitiche, vengono illustrati cenni sull’approccio basato su disegno sperimentale (Experimental Design o Design of experiments, DoE), su cui si focalizza il corso di Chemiometria modulo B. Il secondo obiettivo formativo è fornire agli studenti la conoscenza teorica e applicativa dei principali metodi statistici multivariati per l’analisi di dati chimici. Tramite lezioni teoriche, esercitazioni in aula informatica ed esempi, gli studenti acquisiranno familiarità con i più utilizzati metodi di pattern analysis (analisi delle componenti principali PCA, analisi dei cluster) e di modellizzazione (metodo dei minimi quadrati ordinari e metodo dei minimi quadrati parziali PLS). Il tutto sarà inquadrato nell’ottica delle possibili applicazioni in chimica analitica per l'analisi e l’interpretazione dei dati in sistemi complessi. Al termine del corso lo studente sarà in grado di sviluppare una procedura analitica, determinare le sue prestazioni, analizzare dati multivariati, e valutare criticamente i risultati sperimentali e la letteratura inerente agli argomenti trattati.
    • Chemiometria - mod. B (3 cfu)

      • Fornire agli studenti una conoscenza teorica e applicativa dei metodi per la progettazione di esperimenti attraverso i quali sviluppare modelli empirici in grado di descrivere sistemi complessi. In particolare, gli studenti impareranno, anche attraverso numerose esercitazioni, a pianificare esperimenti statisticamente ottimali in grado di evidenziare le variabili con una maggiore influenza sul comportamento del sistema in esame ed a sviluppare modelli in grado di prevederne il comportamento al variare delle condizioni. Tali modelli potranno essere quindi utilizzati per ottimizzare procedure analitiche (es. pre-trattamento di un campioni o ottimizzazione di una corsa cromatografica), reazione di sintesi o di derivatizzazione, procedure industriali. Al termine del corso lo studente sarà in grado di sviluppare e ottimizzare una procedura analitica, un processo chimico o una sintesi utilizzando diversi schemi di disegno sperimentale, nonché di valutare criticamente i risultati ottenuti e la letteratura scientifica sull’argomento.
    • Elettrochimica (3 cfu)

      • Introduzione. Definizioni e principi dell’elettrochimica e dei processi di trasferimento elettronico. Grandezze termodinamiche. Equilibrio elettrodico. Equazione di Nernst. Coefficienti di affinità. Classificazione delle celle: celle galvaniche e celle elettrolitiche. Potenziale elettrostatico. Potenziale di superficie. Conducibilità delle soluzioni elettrolitiche: Conducibilità specifica ed equivalente. Misura di conducibilità e dipendenza dalla concentrazione. Teorie sulla conducibilità. Diffusione: Leggi di Fick. Concetti e teorie fondamentali. Ponti salini. Celle con trasporto. Membrane iono-selettive. Elettrodo a vetro. Cinetica elettrochimica: Equazioni cinetiche e velocità di reazione. Corrente di scambio. Vari tipi di sopratensione. Effetto dello stato di carica dell’elettrodo sulla cinetica. Determinazione sperimentale della sovratensione. Tecniche per lo studio dei fenomeni elettrochimici: Potenziometria. Voltammetria. Polarografia. Alcuni esempi. Applicazioni. Cenni alle principali applicazioni industriali: raffinazione dei metalli, batterie non ricaricabili e ricaricabili. Celle a combustibile. Cenni alle applicazioni nel campo dei materiali: elettrodeposizione di metalli e trattamento delle superfici su scala nanometrica. Cenni ai meccanismi di degradazione e corrosione. Effetti elettrochimici sul funzionamento di display e sensori a cristalli liquidi. OBIETTIVI: Alla fine del corso i ragazzi dovranno aver acquisito familiarità con i principi e i metodi elettrochimici utilizzati sia a scopo analitico che chimico-fisico, in particolare finalizzati allo studio dei materiali di interesse tecnologico. Inoltre, sarà loro richiesto di approfondire uno degli argomenti proposti dal docente al fine di evidenziare le differenze tra la descrizione teorica e la realtà sperimentale.
    • Sistemi Inorganici Nanostrutturati (3 cfu)

      • Il corso di sistemi inorganici nanostrutturati si propone di illustrare i metodi di sintesi e le proprietà dei materiali inorganici nanostrutturati con particolare riferimento a sistemi con proprietà ottiche e magnetiche. Verranno illustrati i principali metodi di sintesi dei materiali nanostrutturati ed i concetti di base relativi alla riduzione della dimensionalità e alla possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Si prenderanno poi in esame le proprietà ottiche e magnetiche dei nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie, a sistemi a singolo dominio magnetico ed alla loro associazione. Si mostreranno infine le opportunità applicative di questa classe di materiali in campo tecnologico e biomedico.
    • Metodi di simulazione (3 cfu)

      • Obiettivi formativi: fondamenti dei principali meodi di simulazione, anche per un utilizzo consapevole di programmi commerciali Contenuti: Metodo Monte Carlo in vari insiemi statistici. Dinamica molecolare classica e ab initio. Esercitazioni 'di laboratorio' per scrittura di codici e impiego di programmi commerciali.
    • Fotochimica: aspetti teorici (3 cfu)

      • Obiettivi formativi: acquisizione di conoscenze riguardanti gli aspetti teorici della dinamica di stati elettronici eccitati. Contenuti: Approssimazione di Born-Oppenheimer e transizioni non radiative; incroci evitati, intersezioni coniche. Transizioni radiative fra stati elettronici: interazione materia-campo elettromagnetico classico. Principio di Franck-Condon. Trasferimenti di energia tra singoletti: modelli di Forster e Dexter
    • Spettroscopia NMR in biomedicina e nel settore agroalimentare (3 cfu)

      • Fornire allo studente le basi per la comprensione delle principali applicazioni della tecnica NMR nel settore biomedico e agroalimentare.
    • Strutturistica Chimica (3 cfu)

      • Obiettivi formativi: saper applicare la teoria dei gruppi alla simmetria molecolare. Contenuti: Simmetria molecolare. Teoria dei gruppi: definizioni e concetti matematici.Teoria dei gruppi e struttura molecolare. Operatori e gruppi d'invarianza.Gruppi puntuali. Teoria delle rappresentazioni. Applicazioni: costruzione di funzioni adattate alla simmetria (SALC), transizioni elettroniche e regole di selezione, simmetria e stati vibrazionali, regole di selezione nella spettroscopia IR e Raman.
    • Chimica dei Composti di Coordinazione II (3 cfu)

      • Gli studenti dovranno acquisire una buona conoscenza delle reazioni tipiche dei composti di coordinazione dei metalli di transizione d e degli andamenti osservati , con particolare attenzione a specie contenenti H2, CO, N2, NO, O2, CO2 come leganti. Programma sintetico: Reattività dei composti di coordinazione. Reazioni di sostituzione, reazioni con trasferimento elettronico tra due centri metallici, reazioni a stampo, reazioni di inserzione, di addizione ossidativa, di attacco a leganti coordinati. Sintesi, caratteristiche e reattività di complessi contenenti H2, CO, N2, NO, O2, CO2 come leganti.
    • Chimica analitica clinica (3 cfu)

      • Introduzione all’analisi di campioni biologici d’interesse clinico. Sviluppo di una procedura analitica: matrici d’indagine; prelievo e pre-trattamento del campione. Validazione della metodologia analitica. Controllo ed assicurazione della qualità dei dati analitici. Tecniche strumentali. Applicazioni: metodi analitici per la caratterizzazione chimica di campioni di sangue, espirato e saliva e relativi esempi riferiti a specifiche patologie.
    • Chimica Fisica organica (3 cfu)

      • Contenuti: Cinetica chimica formale. Il meccanismo di reazione. Usi cinetici e non cinetici degli isotopi. Studio degli intermedi di reazione. Correlazioni tra struttura e reattività. Effetto del solvente. Criteri stereochimici. Relazioni extra-termodinamiche e loro basi termodinamiche (Hammett, Bronsted, Taft,...). Fenomeni di catalisi: catalisi acida e basica, catalisi chimica e fisica, catalisi enzimatica. Reazioni di addizione, sostituzione e eliminazione. Cenni sulla teoria delle reazioni concertate. Reazioni elettrocicliche, cicloaddizioni, trasposizioni sigmatropiche.
    • Biotrasformazioni in Chimica Organica (3 cfu)

      • L’obiettivo del corso è quello di illustrare l’uso degli enzimi come catalizzatori in sintesi organica. Dopo una breve introduzione sugli aspetti generali (proprietà, meccanismo, cinetica) saranno presentate le biotrasformazioni catalizzate dalle principali classi di enzimi. Verranno esaminate importanti tecniche sperimentali quali l’immobilizzazione di enzimi e l’uso di enzimi in solvente organico. Saranno inoltre prese in esame alcune applicazioni della biocatalisi per la sintesi su larga scala di intermedi di interesse farmaceutico.
    • Chimica, etica e società (3 cfu)

      • Al termine del corso, lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito una approfondita conoscenza su: 1. i principi e le prassi associati alle buone pratiche nella ricerca scientifica con particolare riferimento alla chimica; 2. le responsabilità associate alla professione del chimico; 3. il ruolo dei chimici e della chimica nella società; 4. le varie implicazioni etiche della ricerca in chimica, oggi. Inoltre, lo studente dovrà acquisire abilità di comunicazione e di argomentazione riguardo a temi della chimica di interesse generale, sia negli ambiti formali che informali.
    • Chimica Analitica Spettroscopica II (3 cfu)

      • "In questo corso si sviluppa il concetto di simmetria nell’ambito della teoria dei gruppi per l’interpretazione dello spettro molecolare. Saranno inoltre esaminati importanti accessori che possono essere assemblati ad uno spettrofotometro FT-IR quali: il microscopio e vari altri accessori di riflessione. Infine si darà anche una introduzione alla Spettroscopia Fotoacustica.
    • Metodi innovativi in sintesi organica (3 cfu)

      • Il corso si propone di dare agli studenti conoscenze riguardo alcuni nuovi metodi di catalisi asimmetrica. La prima parte del corso tratta dell’attivazione asimmetrica di catalizzatori non chirali, dei fenomeni di amplificazione della chiralità quali effetti non lineari ed autocatalisi. Nella seconda parte vengono trattati i principi dell’organocatalisi asimmetrica a le sue applicazioni con particolare riguardo alla reazioni di formazione di legami carbonio-carbonio.
    • Fondamenti molecolari delle spettroscopie (3 cfu)

      • L’obiettivo del corso è quello di fornire gli strumenti teorici per definire e calcolare gli osservabili spettroscopici come proprietà di risposta molecolari a campi elettromagnetici statici e dinamici. Data la vastità dell’argomento, non tutte le spettroscopie potranno essere coperte. All’inizio del corso verrà concordata con gli studenti una lista di argomenti da approfondire. Gli argomenti trattati nel corso saranno: 1) interazione luce-materia: richiami di elettrodinamica classica, Hamiltoniano del campo elettromagnetico e cenni alla sua quantizzazione. Hamiltoniano di interazione. 2) Proprietà di risposta a campi statici: teoria delle derivate analitiche, equazioni Coupled-Perturbed Hartree-Fock, derivate prime e seconde analitiche dell’energia SCF. 3) Proprietà di risposta a campi oscillanti: funzione di risposta molecolare, teoria della risposta lineare per metodi SCF ed equazioni time-dependent SCF. Per ogni argomento saranno approfonditi aspetti e forniti esempi coerentemente con le richieste degli studenti.
    • Introduzione alla Chimica Medicinale (3 cfu)

      • Introduzione alla Chimica Medicinale darà agli studenti una panoramica delle problematiche e dei metodi legati al design, sintesi e screening di nuove molecole biologicamente attive. Drug Design, approcci combinatoriali e metodi di bioconiugazione saranno discussi dal punto di vista del chimico organico. Alla fine del corso: • Gli studenti saranno capaci di proporre mimetici e analoghi di molecole naturali o biologicamente attive • Gli studenti saranno capaci di proporre metodi di sintesi e screening per nuove strutture molecolari • Gli studenti apprenderanno I più recenti progressi in chimica medicinale
    • Chimica fisica dei fluidi (3 cfu)

      • Obiettivi formativi: conoscenza dei principali metodi teorici per lo studio di sistemi in fase fluida. Contenuti: Strumenti teorici per lo studio di struttura (teorie della funzione di distribuzione, metodi perturbativi) e dinamica (eq. di Langevin,funzioni di correlazione dipendenti dal tempo,idrodinamica) di fluidi.
    • Tecniche Strumentali Avanzate in Chimica Organica e Biorganica (3 cfu)

      • Fornire le conoscenze necessarie per effettuare in modo autonomo la completa caratterizzazione spettroscopica tramite tecniche NMR mono e bidimensionali di molecole di struttura complessa, di determinare i parametri stereochimici, dinamici e termodinamici di complessi o addotti supramolecolari che coinvolgono anche sistemi biomacromolecolari, di determinare la purezza enantiomerica e la configurazione assoluta di molecole chirali.
    • Sintesi organiche stereoselettive (3 cfu)

      • Il corso si prefigge l’obiettivo di far conoscere i metodi sintetici più moderni, sia catalitici che stechiometrici, per la sintesi di molecole organiche chirali ad elevato eccesso enantiomerico, molte delle quali aventi importante attività biologica. Il programma del corso si articola nei seguenti argomenti - Riepilogo dei concetti base di stereochimica - Reazioni di ossidazione enantioselettiva: epossidazione asimmetrica di Sharpless, epossidazione asimmetrica di Jacobsen, epossidazione asimmetrica con catalizzatori metal-free (Julià-Colonna, Shi), diidrossilazione e amminoidrossilazione asimmetrica di Sharpless, - Formazione enantioselettiva di legami C-C: reazione di ciclopropanazione asimmetrica di olefine, reazione aldolica enantioselettiva, reazione enantioselettiva carbonile-ene - Idrogenazione asimmetrica di alcheni funzionalizzati, di sunbstrati imminici e carbonilici - Effetti non-lineari ed autocatalisi. Il corso si prefigge l’obiettivo di far conoscere i metodi sintetici più moderni, sia catalitici che stechiometrici, per la sintesi di molecole organiche chirali ad elevato eccesso enantiomerico, molte delle quali aventi importante attività biologica.
    • Chimica Bioanalitica (3 cfu)

      • La fluorescenza,. Stati eccitati e loro decadimenti, radiativi e non radiativi. Diagramma di Jablonski. Caratteristiche dell’emissione. Spettri di emissione, di eccitazione e di assorbimento. Shift di Stokes. Misura della fluorescenza. Spettrofluorimetro. Relazione tra fluorescenza e concentrazione. Effetto di filtro interno. Scelta della lunghezza d’onda di eccitazione e di emissione. Aspetti dinamici della fluorescenza. Velocità dei decadimenti. . Resa quantica in termini di costanti di velocità di decadimento e sua misura. Misura dei tempi di vita. Metodologie basate sul dominio dei tempi. Metodologie basate sul dominio delle frequenze. Uso dei .tempi di vita per scopi strutturali. Il quencing di fluorescenza. Quencing statico e quencing dinamico. Equazione di Stern-Volmer. Esempi di quencing e sue applicazioni. Il FRET (fluorescence resonance energy tranfer). Donatori e accettori di energia, sovrapposizione di spettri. La teoria di Foerster. Relazione tra la costante cinetica di decadimento di fluorescenza e la distanza tra donatore e accettore. Efficienza del FRET. Efficienza e rese quantiche. La distanza di Foerster. Il FRET in biofisica e in chimica bioanalitica. Il “sensing” . di fluorescenza. Uso di sensori fluorescenti nella chimica bioanalitica. Sensori per esplosivi. FCS Fluorescence correlation spectroscopy). Osservazione e analisi di singole molecole tramite la spettroscopia di correlazione di fluorescenza. Fluttuazioni di fluorescenza in soluzioni estremamente diluite (< 10-9 M). Il femtovolume. Descrizione e uso di uno strumento per FCS. Costruzione della curva di correlazione a partire dalle fluttuazioni di fluorescenza. Sistemi a un componente: determinazione del coefficiente di diffusione, della concentrazione e del tempo di vita di tripletto. Sistemi a due componenti che reagiscono tra loro.Esempi. La chemiluminescenza e le sue applicazioni in chimica analitica Elettroforesi. Grandezze caratteristiche: campo elettrico, mobilità dell’analita, rapporto carica/volume. Equazioni della velocità di migrazione. Elettroforesi classica. Supporti, tamponi, controllo dell’effetto Joule. Il flusso elettroosmotico. Velocità del flusso elettroosmotico.Tipi di elettroforesi e loro descrizione: Elettroforesi zonale, focalizzazione isoelettrica, isotacoforesi, elettroforesi bidimensionale, immunoelettroforesi, elettroforesi rocket. Separazione di proteine. Uso di soluzioni micellari (sodiododecilsolfato). Separazione di acidi nucleici. Elettroforesi su gel di agarosio e di polacrilammide. Elettroforesi capillare. Trattamento dei capillari. Controllo e/o eliminazione del flusso elettroosmotico. Sensibilità e risoluzione dell’elettroforesi capillare.
    • Catalizzatori nanostrutturati in sintesi organica (3 cfu)

      • Il corso si propone di fornire allo studente conoscenze sulle metodologie di preparazione di catalizzatori nanostrutturati mono- e bimetallici e sulle loro principali applicazioni alla sintesi organica ed a processi di interesse industriale
    • Chimica Nucleare (3 cfu)

      • Il corso si prefigge lo scopo di introdurre lo studente ai concetti base della chimica nucleare, alla chimica e proprietà degli elementi radioattivi e ad argomenti di importanza pratica strettamente legati. Si parlerà di stabilità dei nuclei atomici, dei loro tipi di decadimento radioattivo e di reazioni nucleari. Saranno inoltre presentate le proprietà generali degli elementi transuranici e transattinidi (Z > 103). L’applicazione dei radioisotopi alla datazione di reperti archeologici e geologici , l’uso di materiali radioattivi in medicina nucleare e il problema molto attuale dello smaltimento delle scorie radioattive, costituiranno la parte finale del corso.
    • Metalli in Medicina (3 cfu)

      • Fornire le conoscenze di base sulle caratteristiche e sulle modalità di azione di molecole contenenti ioni metallici utilizzati in medicina come agenti terapeutici e diagnostici, con particolare riferimento ai metalli di transizione. Tecniche d’indagine per la caratterizzazione delle interazioni tra complessi metallici e biomolecole, utile per la comprensione del meccanismo di azione di tali composti: spettrofotometria UV-Visibile e dicroismo circolare, spettrometria di massa, cristallografia a raggi X
  • 6 cfu a scelta nel gruppo GR5 CHIM/06

    • Rosa di discipline organiche per i curriculum Chimico Analitico, Chimico Fisico, Chimico Inorganico
    • Sostanze Organiche Naturali di Interesse Biologico e Applicativo (6 cfu)

      • Il corso si propone di fornire una moderna introduzione su importati classi di prodotti naturali di interesse biologico e di rilevanza non solo da un punto di vista sintetico, ma anche applicativo, toccando vari ambiti delle tecnologie chimiche. Gli studenti acquisiranno le necessarie conoscenze sulla struttura molecolare, sulle proprietà molecolari in soluzione e allo stato solido, sulla importanza nel mondo biologico, sulla sintesi e reattività di carboidrati, lipidi e terpeni, peptidi, alcaloidi, nucleotidi, nucleosidi e acidi nucleici. Inoltre, saranno in grado di prevederne le proprietà, assumendo consapevolezza sulle ricadute delle conoscenze oggi disponibili sulla vita di tutti i giorni e sulle proprie prospettive lavorative.
    • Chimica Organica III con esercitazioni in aula (6 cfu)

      • Il programma del corso si articola nei seguenti argomenti - Formazione di legami C-C e C-eteroatomo: alcheni coniugati di I, II e III specie; loro formazione e loro reattività in reazioni di sostituzione e di condensazione con metodologie classiche ed avanzate - Reazioni di cicloaddizione e cicloreversione: concetti generali, nomenclatura, loro studio mediante trattazione degli orbitali molecolari e regole di selezione di Woorward-Hoffmann - Reazioni a trasferimento di idruro: concetti generali, trasferitori organici ed inorganici - Processi di ossidazione non convenzionali: DMSO attivato, diossirani, periodinano di Dess-Martin - Trasposizioni: elettrofiliche, radicaliche, nucleofiliche ; trasposizioni nucleofiliche 1,2, trasposizioni cicliche non 1,2, trasposizioni sigmatropiche, alliliche, elettrocicliche. Il corso si prefigge l’obiettivo di far conoscere sia gli sviluppi più moderni di procedure sintetiche organiche classiche sia metodi innovativi di sintesi. Solo per gli studenti del curriculum Chimico-Organico le lezioni teoriche sono accompagnate da esercitazioni in aula per introdurre gli studenti alla progettazione di sintesi di composti organici polifunzionali, anche di avanzata complessità, che possano avere anche un interesse applicativo in campo biochimico.
  • 6 cfu a scelta nel gruppo GR4 CHIM/01

    • Rosa di discipline chimico-analitiche per i curricula Chimico Fisico, Chimico Organico, Chimico Inorganico
    • Chimica Analitica IV (6 cfu)

      • Il corso fornisce allo studente le nozioni basilari per comprendere i principi di funzionamento delle principali tipologie di sensori ed uno spaccato della ricerca in questo settore. Per la natura intrinseca dell’argomento trattato, il corso ha un carattere multidisciplinare. Le lezioni verteranno su: caratteristiche generali dei sensori (definizioni, componenti, modalità di classificazione, caratteristiche statiche e dinamiche), trasduzione elettrochimica (equazione di Butler-Volmer, diffusione planare semi-infinita e equazione di Cottrell, tecniche voltammetriche, tecniche in corrente alternata), elementi di fisica dello stato solido ed elettronica (conduzione nei metalli e nei semiconduttori, giunzione p-n, transistor), sensori ottici, caratterizzazione e funzionalizzazione chimica delle superfici, tecniche di microfabbricazione, nanomateriali come materiali sensibili (grafene, nanotubi di carbonio, quantum dots, nanoparticelle, nanocompositi), biorecettori (aptameri, anticorpi, enzimi), disturbi e rumore, misure elettriche, validazione di un metodo analitico. L’obiettivo del corso è quello di mettere lo studente in grado di leggere autonomamente la letteratura in materia e di poter scegliere criticamente le tecniche e i materiali più adatti per lo sviluppo, la caratterizzazione e la validazione di un sensore atto ad un uso specifico.
    • Chimica Analitica III (6 cfu)

      • Il corso ha come principale obiettivo formativo principale quello di fornire allo studente le informazioni necessarie per poter progettare e affrontare l’analisi di materiali, al fine di caratterizzarne le proprietà chimico-fisiche e determinarne la composizione chimica. Al termine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze utili relative: - allo studio di specie minerali, materiali organici naturali –lipidi, proteine, polisaccaridi - e polimeri di sintesi. - agli strumenti e alle metodologie per lo studio di materiali organici e inorganici in campioni prelevati da matrici più o meno complesse - ai principi e impiego di colorimetria, spettroscopia infrarossa in trasmissione e riflettanza (diffusa, totale, attenuata), spettroscopie che si basano sull’impiego dei raggi X (tra cui XRF, XPS), diffrazione a raggi X, microscopia visibile e elettronica. - ai principi e impiego di spettrometria di massa accoppiata a cromatografia gassosa, pirolisi analitica, cromatografia liquida, MALDI. - ai principi delle tecniche di proteomica. - a operare una scelta ragionata della tecnica analitica appropriata per la caratterizzazione di un campione complesso sulla base della natura dell'oggetto di indagine, della tipologia di campione e alla natura del problema analitico.
  • Secondo anno

  • Tesi e prova finale (42 cfu)


  • Laboratorio di Tecniche Chimiche Avanzate (9 cfu)

    • Il corso di Laboratorio di Tecniche Chimiche Avanzate consentirà allo studente di acquisire le conoscenze necessarie per l’applicazione delle tecniche maggiormente utilizzate nei laboratori di ricerca in un dato campo di ricerca chimica (sia di tipo chimico-fisico, organico, analitico o inorganico) corrispondente al curriculum scelto dallo studente per il proprio corso di Laurea magistrale. A questo scopo, lo studente, sotto il coordinamento del docente, seleziona un particolare laboratorio di ricerca all’interno del Dipartimento (o in enti convenzionati) dove svolgere la propria esperienza di laboratorio. Tale esperienza sarà definita dal responsabile del laboratorio insieme al docente e allo studente.
      Lo studente avrà inoltre la possibilità di approfondire la conoscenza in tecniche e metodologie alternative a quelle usate nella propria esperienza di laboratorio, seguendo una serie di seminari tenuti da esperti che operano nei vari settori della chimica sia in ambito campo accademico che industriale.
  • 6 cfu a scelta nel gruppo GR2 CHIM/04

    • Rosa di discipline industriali per i curricula Chimico Analitico, Chimico Fisico, Chimico Organico, Chimico Inorganico
    • Chimica dei Nanomateriali (6 cfu)

      • Il corso si propone di introdurre gli studenti nel campo della chimica dei nanomateriali fornendo le conoscenze di base sui metodi di fabbricazione dei differenti materiali nanostrutturati e sulle loro principali proprietà. Verranno illustrati esempi applicativi con particolare attenzione ai nanocompositi polimerici. Lo studente sarà in grado di definire le correlazioni tra la struttura chimica dei nanomateriali e le proprieta' chimico-fisico-meccaniche e le prestazioni pratiche dei polimeri investigati. In particolare il corso dopo un’introduzione alle nanoscienze e nanotecnologie mediante opportuni esempi, definizioni e percorso storico, sarà dedicato alla descrizione dei materiali nanostrutturati 0D, 1D, 2D e 3D focalizzando l’attenzione sui principali metodi di preparazione, sulle loro proprietà e utilizzo come materiali nanocompositi. Verranno infine descritti i principali metodi di caratterizzazione spettroscopica e meicroscopica dei materiali nanostrutturati.
    • Chimica Macromolecolare Industriale (6 cfu)

      • L’attività formativa intende fornire un’ampia visione dell’industria dei polimeri attuale con l’obiettivo principale di far apprendere i fondamenti chimici alla base della progettazione, della preparazione e dell’applicazione su larga scala industriale dei polimeri. Il corso richiamerà i principi generali della chimica industriale dei polimeri, soprattutto quelli di sintesi, ma anche quelli di origine naturale. Fornirà poi conoscenze più approfondite sulla progettazione molecolare, la sintesi e la caratterizzazione dei polimeri industriali a partire sia dai prodotti della petrolchimica che della chimica fine, che da fonti rinnovabili. Affronterà alcuni aspetti chimici catalitici e meccanicistici della preparazione e del ciclo di vita dei polimeri industriali; di questi esaminerà le principali proprietà chimico-fisiche, in vista dei possibili impieghi. Lo studente apprenderà i criteri di scelta dei prodotti e dei processi più moderni e vantaggiosi e conoscerà le problematiche connesse con la produzione su scala industriale e il suo impatto socio-economico e ambientale. Saprà inoltre definire correlazioni struttura-reattività e struttura-proprietà dei polimeri industriali in riferimento alle loro prestazioni in particolari settori applicativi.
    • Biotecnologie Industriali (6 cfu)

      • L’insegnamento si propone di fornire allo studente un’approfondita conoscenza degli strumenti biotecnologici industriali di base quali i processi di fermentazione industriale e bioconversione, mettendo in risalto le potenzialità applicative dei microorganismi nei processi volti alla produzione industriale di metaboliti e biomassa. Il programma sarà incentrato sulle modalità operative di conduzione dei bioprocessi, sui modelli cinetici e sulle basi metaboliche della formazione dei prodotti. Saranno quindi descritti alcuni processi fermentativi industriali e le applicazioni in ambito ambientale, biomedico ed alimentare dei prodotti.

  • Curriculum Chimico Organico

    Primo anno

  • Chimica organica III con esercitazioni in aula (9 cfu)

    • Il programma del corso si articola nei seguenti argomenti:
      - Formazione di legami C-C e C-eteroatomo: alcheni coniugati di I, II e III specie; loro formazione e loro reattività in reazioni di sostituzione e di condensazione con metodologie classiche ed avanzate
      - Reazioni di cicloaddizione e cicloreversione: concetti generali, nomenclatura, loro studio mediante trattazione degli orbitali molecolari e regole di selezione di Woorward-Hoffmann
      - Reazioni a trasferimento di idruro: concetti generali, trasferitori organici ed inorganici
      - Processi di ossidazione non convenzionali: DMSO attivato, diossirani, periodinano di Dess-Martin
      - Trasposizioni: elettrofiliche, radicaliche, nucleofiliche ; trasposizioni nucleofiliche 1,2, trasposizioni cicliche non 1,2, trasposizioni sigmatropiche, alliliche, elettrocicliche.
      Il corso si prefigge l’obiettivo di far conoscere sia gli sviluppi più moderni di procedure sintetiche organiche classiche sia
      metodi innovativi di sintesi. Solo per gli studenti del curriculum Chimico-Organico le lezioni teoriche sono accompagnate da esercitazioni in aula per introdurre gli studenti alla progettazione di sintesi di composti organici polifunzionali, anche di avanzata complessità, che possano avere anche un interesse applicativo in campo biochimico.

      The course program is divided into the following topics:
      - Formation of C-C and C-heteroatom bonds: alkenes conjugated I, II and III species, their formation and their reactivity in of substitution and condensation reactions by classical and advanced methods
      - Cycloaddition and cycloreversion reactions: general concepts, nomenclature, their study through discussion of molecular
      orbitals and selection rules of Woorward-Hoffmann
      - Hydride transfer reactions : general concepts, organic and inorganic transfer agents
      - Unconventional oxidation systems: activated DMSO, dioxiranes, Dess-Martin periodinane
      - Rearrangements: electrophilic, free-radical, nucleophilic, 1,2 nucleophilic rearrangements, non-1,2 rearrangements (sigmatropic and electrocyclic rearrangements), allylic rearrangements.
      The course's objective is to make known both the latest developments of classical synthetic organic procedures and the innovative methods of synthesis. Only for students of Organic Chemical curriculum, theoretical lessons are accompanied by exercises in the classroom to introduce students to the design of synthesis of multifunctional organic compounds, including advanced complexity, which may have also an interest in applications such as biochemistry and agrochemistry.
  • Laboratorio di Chimica Organica III (6 cfu)

    • L'obiettivo generale è quello di completare e sistematizzare le conoscenze teoriche e pratiche dello studente riguardo alla manipolazione, isolamento e purificazione di composti organici e la loro caratterizzazione strutturale, stereochimica e dinamica con tecniche NMR avanzate, mono e bidimensionali.
      In particolare saranno affrontati i seguenti aspetti:
      •impiego di sostanze sensibili in atmosfera inerte;
      •effettuazione di reazioni catalitiche enantioselettive, corretta manipolazione, arricchimento stereochimico e valutazione della composizione enantiomerica di sostanze chirali tramite metodi cromatografici.
      •acquisizione di conoscenze teoriche e pratiche su NMR multinucleare, spettroscopia bidimensionale, metodi NMR di caratterizzazione strutturale, stereochimica e dinamica di molecole isolate e di loro aggregati, metodi NMR di rivelazione della diffusione traslazionale, metodi NMR di determinazione della purezza enantiomerica e configurazione assoluta.
      Dal punto di vista organizzativo, sono previste una serie di lezioni teoriche nel corso delle quali saranno illustrati i principi sperimentali generali delle tecniche di manipolazione e di analisi cromatografica e quelli della spettroscopia bidimensionale e dei metodi NMR di caratterizzazione stereochimica, dinamica e termodinamica. Seguirà lo svolgimento di esperienze di laboratorio di sintesi ed esercitazioni strumentali NMR. In particolare nel corso delle esperienze di sintesi saranno sfruttate tecniche di manipolazione in atmosfera inerte per lo svolgimento di una trasformazione catalitica enantioselettiva, che prevede la preparazione multistadio di un sistema catalitico chirale e il suo impiego per l’ottenimento di composti enantiomericamente arricchiti. Dei composti sintetizzati sarà realizzata la caratterizzazione strutturale e stereochimica tramite spettroscopia NMR, con l’impiego di differenti tecniche mono e bidimensionali. Per la determinazione della purezza enantiomerica dei composti chirali sintetizzati, saranno confrontate tecniche alternative di tipo cromatografico e NMR. A tale scopo saranno preparati anche opportuni derivati diastereoisomerici di alcuni dei composti chirali.

  • Sostanze Organiche Naturali di Interesse Biologico e Applicativo (6 cfu)

    • Il corso si propone di fornire una moderna introduzione su importati classi di prodotti naturali di interesse biologico e di rilevanza non solo da un punto di vista sintetico, ma anche applicativo, toccando vari ambiti delle tecnologie chimiche. Gli studenti acquisiranno le necessarie conoscenze sulla struttura molecolare, sulle proprietà molecolari in soluzione e allo stato solido, sulla importanza nel mondo biologico, sulla sintesi e reattività di carboidrati, lipidi e terpeni, peptidi, alcaloidi, nucleotidi, nucleosidi e acidi nucleici. Inoltre, saranno in grado di prevederne le proprietà, assumendo consapevolezza sulle ricadute delle conoscenze oggi disponibili sulla vita di tutti i giorni e sulle proprie prospettive lavorative.
  • Chimica Inorganica II (6 cfu)

    • Introduzione: l’ambiente in cui viviamo: temperatura, pressione, energia. Gli elementi: identità, abbondanza, stabilità. La tabella periodica.
      Le forze che tengono insieme gli atomi: il legame covalente, il legame ionico, il legame metallico. Interazioni deboli e forze repulsive.
      Le dimensioni delle particelle: i raggi atomici, i raggi covalenti, i raggi ionici, i raggi metallici, i raggi di van der Waals.
      Acidi e basi: Brønsted e Lowry, Lux-Flood, definizione basata sul solvente, Lewis, Usanovich. Forza acido-base: confronto tra ammine, affinità protonica e basicità in acqua, acidità degli alogenuri di idrogeno e degli acidi ossigenati in acqua, acidi e basi hard and soft.
      Solventi non acquosi: ammoniaca liquida, acido solforico, fluoruro di idrogeno e acidi magici, liquidi ionici.
      Reattività in campo inorganico. Le reazioni dei composti di coordinazione. Labilità e inerzia dei complessi. Reazioni di sostituzione. Reazioni di trasferimento elettronico. Reazioni a stampo. Reazioni di attacco al legante coordinato. Reazioni di inserzione. Argomento monografico:
      alcuni aspetti della chimica del biossido di carbonio (cenni alla fotosintesi e al ciclo del carbonio, proprietà e comportamento di CO2 in acqua, i complessi del biossido di carbonio, l’anidrasi carbonica).
  • Stereochimica (6 cfu)

    • Individuazione critica dei parametri che caratterizzano stereochimica in soluzione (struttura, conformazione e configurazione relativa/assoluta) di molecole organiche e di loro complessi con metalli e con biomolecole. Acquisizione dei principi delle principali tecniche sperimentali per l’indagine stereochimica.
      Sterochimica classica dei composti organici aciclici e ciclici. Considerazioni termodinamiche e cinetiche Entalpie conformazionali.
      Dicroismo circolare elettronico (ECD): Definizioni e principi di funzionamento. Principali approcci interpretatitivi: metodi empirici, semiempirici, non empirici. Metodo degli oscillatori accoppiati: descrizione e caratterizzazione delle transizioni elettroniche nei principali cromofori organici. Determinazione dei momenti di dipolo di transizione in sistemi non precedentemente descritti. Valutazione quali/quantitativa degli spettri ECD. Stereochimica dell’interazioni tra molecole organiche e proteine. Cenni sul CD vibrazionale (VCD).
      Metodi cromatografici per l’analisi di miscele stereoisomeriche.
      Cromatografia diastereoselettiva ed enantioselettiva. Isomerizzazione in colonna e analisi dei profili dinamici. Uso di tecniche accoppiate (per esempio HPLC-CD).
      Metodi di risoluzione di miscele di enantiomeri: cristallizzazione e risoluzioni cinetiche.
      Richiamo dei principali metodi NMR per lo studio conformazionale (NOE e costanti di accoppiamento). Metodi basati sull’anisotropia magnetica: correnti d’anello. NMR paramagnetica: spostamenti di contatto, pseudocontatto e velocità di rilassamento. Uso di sonde paramagnetiche per la caratterizzazione dei residui esposti in sistemi macromolecolari. Altri usi strutturali delle sonde paramagnetiche e dei reagenti di shift. Uso combinato di dati sperimentali per l’ottimizzazione strutturale in alcuni pacchetti software commerciali.

  • 6 cfu a scelta nel gruppo GR3 CHIM/02

    • Rosa di attività del SSD CHIM/02 per i curricula Chimico Analitico, Chimico Inorganico e Chimico Organico
    • Metodi Spettroscopici Avanzati (6 cfu)

      • Il corso si occupa di argomenti di spettroscopia molecolare non affrontati nel corso triennale in Chimica, ma che hanno rilevanza teorica e/o applicativa. Riguarda quindi argomenti avanzati di spettroscopie già trattate (fluorescenza, NMR) e basi di spettroscopie non trattate (ESR, Raman, fotoelettronica, dielettrica, Mossbauer). In particolare vengono affrontati i seguenti aspetti: Argomenti avanzati di spettroscopia NMR: dai principi all'approccio quantomeccanico, interazioni nucleari, cenni di NMR allo stato solido, metodi NMR per lo studio della dinamica molecolare. Principi ed applicazioni base della spettroscopia ESR. Argomenti avanzati di spettroscopia di fluorescenza: metodi stazionari e risolti nel tempo; anisotropia di fluorescenza. Principi della spettroscopia Raman vibrazionale e rotazionale. Principi della spettroscopia fotoelettronica. Principi ed applicazioni della spettroscopia dielettrica. Principi della spettroscopia Mossbauer.
    • Chimica Quantistica e Modellistica Molecolare (6 cfu)

      • Il corso intende portare gli studenti ad un livello sufficientemente avanzato di conoscenze nel campo della chimica computazionale, al fine di saper scegliere ed applicare una varietà di tecniche e valutare la loro affidabilità per trattare problemi di interesse chimico. Argomenti trattati: basi quantistiche della chimica teorica (separazione dei moti, approssimazione di Born-Oppenheimer, teoremi variazionali, teoria delle perturbazioni); descrizione e studio delle superfici di energia potenziale (tecniche per la ricerca di minimi e punti di sella, stati vibrazionali nell'approssimazione armonica); interazioni intermolecolari (elettrostatica, induzione, dispersione, repulsione); metodi di Molecular Mechanics; antisimmetria delle funzioni d'onda e correlazione elettronica; metodi quantistici (Hartree-Fock, Interazione di Configurazioni, Multi-Configurational Self-Consistent Field, Møller-Plesset, Density Functional Theory, basi di funzioni atomiche, Effective Core Potentials, analisi delle popolazioni).
    • Chimica Fisica Biologica (6 cfu)

      • Obiettivi formativi: conoscenza dei metodi e delle tecniche chimico fisiche idonee allo studio di struttura e funzioni delle macromolecole di interesse biologico. Tecniche chimico fisiche per lo studio della struttura e della conformazione delle macromolecole biologiche. Equilibri e cinetica del legame di leganti alle macromolecole biologiche. Regolazione dell'attività biologica. Transizioni conformazionali e folding reversibile. Equilibri di membrana e trasporto attraverso membrane biologiche.
  • 9 cfu a scelta nel gruppo scelta

    • Esami a scelta libera dello studente
    • Tecniche di Caratterizzazione in Chimica Inorganica (3 cfu)

      • Il corso illustrerà gli aspetti teorici fondamentali delle seguenti tecniche di caratterizzazione: voltammetria ciclica, ESI-MS ed EPR. Inoltre, verranno trattate, puramente dal punto di vista applicativo, tecniche spettroscopiche NMR, Uv-Vis, vibrazionali (IR e Raman). Saranno affrontati casi di caratterizzazione di composti inorganici e delle loro interazioni con altre molecole, quali ad esempio possibili target biologici per potenziali farmaci a base di metalli di transizione. Infine, saranno descritti alcuni particolari complessi metallici che trovano applicazione nelle tecniche di imaging a risonanza magnetica nucleare (MRI) e alcuni esempi di radioelementi utilizzati in diagnostica clinica (PET, SPECT).
    • Biopolimeri - Struttura e Interazioni (3 cfu)

      • Acquisire le conoscenze sulla struttura ed i relativi metodi di indagine dei biopolimeri (polipeptidi e acidi nucleici) e delle loro interazioni con molecole organiche. Tecniche chimico-fisiche, biofisiche, spettroscopiche e computazionali per la caratterizzazione della struttura biomacromolecolare. Struttura degli acidi nucleici: sequenza, struttura secondaria, struttura terziaria di DNA e tipi di RNA rappresentativi. Struttura dei polipeptidi e delle proteine: sequenza, struttura secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine. Interazioni tra biomacromolecole e molecole organiche: strutture supramoleculari e metodi di caratterizzazione.
    • Metodologie chimiche, biochimiche e bioanalitiche per lo studio delle proteine (3 cfu)

      • Il corso si propone di fornire un approccio integrato multi-tecnica per l’analisi di proteine in matrici biologiche complesse. La scelta della tipologia di analita, le proteine, è dovuta alla vastità delle problematiche analitiche ad esse connesse in chimica clinica, ambientale, chimica degli alimenti, farmaceutica, chimica dei beni culturali, biotecnologie e chimica forense provenienti dal mondo della ricerca e dell’industria. L’obiettivo del corso è quello di fornire allo studente le conoscenze per scegliere la metodologia di conservazione, trattamento del campione proteico e la tecnica analitica più idonea per l’ottenimento di dati affidabili compatibilmente con l’obiettivo da raggiungere (preparativo o analitico). Tale obiettivo verrà raggiunto attraverso la trattazione degli argomenti di seguito elencati associata alla scelta delle tecniche analitiche strumentali necessarie per applicazioni a problematiche reali. Manipolazione dei campioni biologici per l’analisi di proteine in matrici biologiche complesse: campionamento e conservazione. Dissociazione, denaturazione reversibile/irreversibile delle proteine. Agenti salting in, salting out. Tensione superficiale delle proteine. Unfolding e aggregazione proteica: principi e tecniche di studio. Metodi di identificazione, purificazione, separazione. Turbidometria, fluorescenza, test della tioflavina T e del Rosso Congo. Studio dell’idrofobicità: ANS binding assay. I saggi enzimatici per la determinazione di proteine e substrati in chimica bioanalitica. Sequenziamento, western blotting, immunoblotting, e degradazione di Edman, spettrometria di massa. Dynamic light scattering (DLS) e size exclusion chromatography (SEC). Tensione superficiale (DSTD). Tecniche ifenate.
    • Chimica Bioinorganica (3 cfu)

      • Acquisire conoscenze di base riguardo l’incorporazione e il ruolo degli elementi metallici nei sistemi biologici, e le problematiche collegate alla diffusione nell’ambiente di composti metallici. Programma in breve: chimica di coordinazione di elementi metallici selezionati (Na, K, Fe, Cu, Co, Mo, Zn e Mn) nei sistemi biologici. Tossicità dei metalli pesanti e potabilizzazione delle acque. Possibile azione farmacologica di composti a base di metalli di transizione.
    • Chimica degli elementi di transizione (3 cfu)

      • Il corso fornisce una descrizione delle principali classi di composti inorganici formati dagli elementi di transizione d: acquo/idrosso/ossocomplessi, ossidi e idrossidi, cloruri e altri alogenuri, clorocomplessi, cianuri e cianocomplessi, amminocomplessi, solfuri, solfati, nitrati. Per ciascuna tipologia sono presentati aspetti preparativi, strutturali (natura del legame) e di reattività, relazionati alle caratteristiche del legante/ione e del centro metallico considerato (elettronegatività, dimensioni atomiche, stato di ossidazione). Infine, sono fornite nozioni di base su argomenti di interesse industriale, quali corrosione e metallurgia, focalizzando l’attenzione sugli aspetti chimici fondamentali e sulla reattività precedentemente esposta.
    • Catalisi (3 cfu)

      • Il corso si propone di presentare aspetti fondamentali della catalisi mediata da sistemi inorganici. Il corso illustrerà i concetti di base della catalisi eterogenea e omogenea. Saranno prese in esame le principali classi di catalizzatori evidenziandone le proprietà in funzione delle caratteristiche delle reazioni. Partendo dall’esame di alcuni processi industriali che utilizzano catalizzatori sia omogenei che eterogenei, verranno mostrati i problemi coinvolti e come questi siano stati risolti.
    • Reattività di Sistemi Inorganici (3 cfu)

      • Il corso “Reattività di Sistemi Inorganici” si propone di presentare aspetti avanzati della struttura e reattività dei composti di coordinazione Saranno discusse le reazioni di sostituzione di leganti e a trasferimento elettronico. Leganti mono e polidentati: simmetria e chiralità nei complessi metallici. Chimica di coordinazione degli elementi di transizione d, con particolare riferimento ad aspetti preparativi e di reattività, e al ruolo dei metalli nei sistemi biologici.
    • Chemiometria - mod. A (3 cfu)

      • Fornire agli studenti una conoscenza teorica e pratico-applicativa dei metodi per la ottimizzazione, validazione e verifica di procedure analitiche, mediante statistica a singolo operatore, esercizi interlaboratorio ed analisi della varianza con metodo ANOVA. Nell’ambito della ottimizzazione delle procedure analitiche, vengono illustrati cenni sull’approccio basato su disegno sperimentale (Experimental Design o Design of experiments, DoE), su cui si focalizza il corso di Chemiometria modulo B. Il secondo obiettivo formativo è fornire agli studenti la conoscenza teorica e applicativa dei principali metodi statistici multivariati per l’analisi di dati chimici. Tramite lezioni teoriche, esercitazioni in aula informatica ed esempi, gli studenti acquisiranno familiarità con i più utilizzati metodi di pattern analysis (analisi delle componenti principali PCA, analisi dei cluster) e di modellizzazione (metodo dei minimi quadrati ordinari e metodo dei minimi quadrati parziali PLS). Il tutto sarà inquadrato nell’ottica delle possibili applicazioni in chimica analitica per l'analisi e l’interpretazione dei dati in sistemi complessi. Al termine del corso lo studente sarà in grado di sviluppare una procedura analitica, determinare le sue prestazioni, analizzare dati multivariati, e valutare criticamente i risultati sperimentali e la letteratura inerente agli argomenti trattati.
    • Chemiometria - mod. B (3 cfu)

      • Fornire agli studenti una conoscenza teorica e applicativa dei metodi per la progettazione di esperimenti attraverso i quali sviluppare modelli empirici in grado di descrivere sistemi complessi. In particolare, gli studenti impareranno, anche attraverso numerose esercitazioni, a pianificare esperimenti statisticamente ottimali in grado di evidenziare le variabili con una maggiore influenza sul comportamento del sistema in esame ed a sviluppare modelli in grado di prevederne il comportamento al variare delle condizioni. Tali modelli potranno essere quindi utilizzati per ottimizzare procedure analitiche (es. pre-trattamento di un campioni o ottimizzazione di una corsa cromatografica), reazione di sintesi o di derivatizzazione, procedure industriali. Al termine del corso lo studente sarà in grado di sviluppare e ottimizzare una procedura analitica, un processo chimico o una sintesi utilizzando diversi schemi di disegno sperimentale, nonché di valutare criticamente i risultati ottenuti e la letteratura scientifica sull’argomento.
    • Elettrochimica (3 cfu)

      • Introduzione. Definizioni e principi dell’elettrochimica e dei processi di trasferimento elettronico. Grandezze termodinamiche. Equilibrio elettrodico. Equazione di Nernst. Coefficienti di affinità. Classificazione delle celle: celle galvaniche e celle elettrolitiche. Potenziale elettrostatico. Potenziale di superficie. Conducibilità delle soluzioni elettrolitiche: Conducibilità specifica ed equivalente. Misura di conducibilità e dipendenza dalla concentrazione. Teorie sulla conducibilità. Diffusione: Leggi di Fick. Concetti e teorie fondamentali. Ponti salini. Celle con trasporto. Membrane iono-selettive. Elettrodo a vetro. Cinetica elettrochimica: Equazioni cinetiche e velocità di reazione. Corrente di scambio. Vari tipi di sopratensione. Effetto dello stato di carica dell’elettrodo sulla cinetica. Determinazione sperimentale della sovratensione. Tecniche per lo studio dei fenomeni elettrochimici: Potenziometria. Voltammetria. Polarografia. Alcuni esempi. Applicazioni. Cenni alle principali applicazioni industriali: raffinazione dei metalli, batterie non ricaricabili e ricaricabili. Celle a combustibile. Cenni alle applicazioni nel campo dei materiali: elettrodeposizione di metalli e trattamento delle superfici su scala nanometrica. Cenni ai meccanismi di degradazione e corrosione. Effetti elettrochimici sul funzionamento di display e sensori a cristalli liquidi. OBIETTIVI: Alla fine del corso i ragazzi dovranno aver acquisito familiarità con i principi e i metodi elettrochimici utilizzati sia a scopo analitico che chimico-fisico, in particolare finalizzati allo studio dei materiali di interesse tecnologico. Inoltre, sarà loro richiesto di approfondire uno degli argomenti proposti dal docente al fine di evidenziare le differenze tra la descrizione teorica e la realtà sperimentale.
    • Sistemi Inorganici Nanostrutturati (3 cfu)

      • Il corso di sistemi inorganici nanostrutturati si propone di illustrare i metodi di sintesi e le proprietà dei materiali inorganici nanostrutturati con particolare riferimento a sistemi con proprietà ottiche e magnetiche. Verranno illustrati i principali metodi di sintesi dei materiali nanostrutturati ed i concetti di base relativi alla riduzione della dimensionalità e alla possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Si prenderanno poi in esame le proprietà ottiche e magnetiche dei nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie, a sistemi a singolo dominio magnetico ed alla loro associazione. Si mostreranno infine le opportunità applicative di questa classe di materiali in campo tecnologico e biomedico.
    • Metodi di simulazione (3 cfu)

      • Obiettivi formativi: fondamenti dei principali meodi di simulazione, anche per un utilizzo consapevole di programmi commerciali Contenuti: Metodo Monte Carlo in vari insiemi statistici. Dinamica molecolare classica e ab initio. Esercitazioni 'di laboratorio' per scrittura di codici e impiego di programmi commerciali.
    • Fotochimica: aspetti teorici (3 cfu)

      • Obiettivi formativi: acquisizione di conoscenze riguardanti gli aspetti teorici della dinamica di stati elettronici eccitati. Contenuti: Approssimazione di Born-Oppenheimer e transizioni non radiative; incroci evitati, intersezioni coniche. Transizioni radiative fra stati elettronici: interazione materia-campo elettromagnetico classico. Principio di Franck-Condon. Trasferimenti di energia tra singoletti: modelli di Forster e Dexter
    • Spettroscopia NMR in biomedicina e nel settore agroalimentare (3 cfu)

      • Fornire allo studente le basi per la comprensione delle principali applicazioni della tecnica NMR nel settore biomedico e agroalimentare.
    • Strutturistica Chimica (3 cfu)

      • Obiettivi formativi: saper applicare la teoria dei gruppi alla simmetria molecolare. Contenuti: Simmetria molecolare. Teoria dei gruppi: definizioni e concetti matematici.Teoria dei gruppi e struttura molecolare. Operatori e gruppi d'invarianza.Gruppi puntuali. Teoria delle rappresentazioni. Applicazioni: costruzione di funzioni adattate alla simmetria (SALC), transizioni elettroniche e regole di selezione, simmetria e stati vibrazionali, regole di selezione nella spettroscopia IR e Raman.
    • Chimica dei Composti di Coordinazione II (3 cfu)

      • Gli studenti dovranno acquisire una buona conoscenza delle reazioni tipiche dei composti di coordinazione dei metalli di transizione d e degli andamenti osservati , con particolare attenzione a specie contenenti H2, CO, N2, NO, O2, CO2 come leganti. Programma sintetico: Reattività dei composti di coordinazione. Reazioni di sostituzione, reazioni con trasferimento elettronico tra due centri metallici, reazioni a stampo, reazioni di inserzione, di addizione ossidativa, di attacco a leganti coordinati. Sintesi, caratteristiche e reattività di complessi contenenti H2, CO, N2, NO, O2, CO2 come leganti.
    • Chimica analitica clinica (3 cfu)

      • Introduzione all’analisi di campioni biologici d’interesse clinico. Sviluppo di una procedura analitica: matrici d’indagine; prelievo e pre-trattamento del campione. Validazione della metodologia analitica. Controllo ed assicurazione della qualità dei dati analitici. Tecniche strumentali. Applicazioni: metodi analitici per la caratterizzazione chimica di campioni di sangue, espirato e saliva e relativi esempi riferiti a specifiche patologie.
    • Chimica Fisica organica (3 cfu)

      • Contenuti: Cinetica chimica formale. Il meccanismo di reazione. Usi cinetici e non cinetici degli isotopi. Studio degli intermedi di reazione. Correlazioni tra struttura e reattività. Effetto del solvente. Criteri stereochimici. Relazioni extra-termodinamiche e loro basi termodinamiche (Hammett, Bronsted, Taft,...). Fenomeni di catalisi: catalisi acida e basica, catalisi chimica e fisica, catalisi enzimatica. Reazioni di addizione, sostituzione e eliminazione. Cenni sulla teoria delle reazioni concertate. Reazioni elettrocicliche, cicloaddizioni, trasposizioni sigmatropiche.
    • Biotrasformazioni in Chimica Organica (3 cfu)

      • L’obiettivo del corso è quello di illustrare l’uso degli enzimi come catalizzatori in sintesi organica. Dopo una breve introduzione sugli aspetti generali (proprietà, meccanismo, cinetica) saranno presentate le biotrasformazioni catalizzate dalle principali classi di enzimi. Verranno esaminate importanti tecniche sperimentali quali l’immobilizzazione di enzimi e l’uso di enzimi in solvente organico. Saranno inoltre prese in esame alcune applicazioni della biocatalisi per la sintesi su larga scala di intermedi di interesse farmaceutico.
    • Chimica, etica e società (3 cfu)

      • Al termine del corso, lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito una approfondita conoscenza su: 1. i principi e le prassi associati alle buone pratiche nella ricerca scientifica con particolare riferimento alla chimica; 2. le responsabilità associate alla professione del chimico; 3. il ruolo dei chimici e della chimica nella società; 4. le varie implicazioni etiche della ricerca in chimica, oggi. Inoltre, lo studente dovrà acquisire abilità di comunicazione e di argomentazione riguardo a temi della chimica di interesse generale, sia negli ambiti formali che informali.
    • Chimica Analitica Spettroscopica II (3 cfu)

      • "In questo corso si sviluppa il concetto di simmetria nell’ambito della teoria dei gruppi per l’interpretazione dello spettro molecolare. Saranno inoltre esaminati importanti accessori che possono essere assemblati ad uno spettrofotometro FT-IR quali: il microscopio e vari altri accessori di riflessione. Infine si darà anche una introduzione alla Spettroscopia Fotoacustica.
    • Metodi innovativi in sintesi organica (3 cfu)

      • Il corso si propone di dare agli studenti conoscenze riguardo alcuni nuovi metodi di catalisi asimmetrica. La prima parte del corso tratta dell’attivazione asimmetrica di catalizzatori non chirali, dei fenomeni di amplificazione della chiralità quali effetti non lineari ed autocatalisi. Nella seconda parte vengono trattati i principi dell’organocatalisi asimmetrica a le sue applicazioni con particolare riguardo alla reazioni di formazione di legami carbonio-carbonio.
    • Fondamenti molecolari delle spettroscopie (3 cfu)

      • L’obiettivo del corso è quello di fornire gli strumenti teorici per definire e calcolare gli osservabili spettroscopici come proprietà di risposta molecolari a campi elettromagnetici statici e dinamici. Data la vastità dell’argomento, non tutte le spettroscopie potranno essere coperte. All’inizio del corso verrà concordata con gli studenti una lista di argomenti da approfondire. Gli argomenti trattati nel corso saranno: 1) interazione luce-materia: richiami di elettrodinamica classica, Hamiltoniano del campo elettromagnetico e cenni alla sua quantizzazione. Hamiltoniano di interazione. 2) Proprietà di risposta a campi statici: teoria delle derivate analitiche, equazioni Coupled-Perturbed Hartree-Fock, derivate prime e seconde analitiche dell’energia SCF. 3) Proprietà di risposta a campi oscillanti: funzione di risposta molecolare, teoria della risposta lineare per metodi SCF ed equazioni time-dependent SCF. Per ogni argomento saranno approfonditi aspetti e forniti esempi coerentemente con le richieste degli studenti.
    • Introduzione alla Chimica Medicinale (3 cfu)

      • Introduzione alla Chimica Medicinale darà agli studenti una panoramica delle problematiche e dei metodi legati al design, sintesi e screening di nuove molecole biologicamente attive. Drug Design, approcci combinatoriali e metodi di bioconiugazione saranno discussi dal punto di vista del chimico organico. Alla fine del corso: • Gli studenti saranno capaci di proporre mimetici e analoghi di molecole naturali o biologicamente attive • Gli studenti saranno capaci di proporre metodi di sintesi e screening per nuove strutture molecolari • Gli studenti apprenderanno I più recenti progressi in chimica medicinale
    • Chimica fisica dei fluidi (3 cfu)

      • Obiettivi formativi: conoscenza dei principali metodi teorici per lo studio di sistemi in fase fluida. Contenuti: Strumenti teorici per lo studio di struttura (teorie della funzione di distribuzione, metodi perturbativi) e dinamica (eq. di Langevin,funzioni di correlazione dipendenti dal tempo,idrodinamica) di fluidi.
    • Tecniche Strumentali Avanzate in Chimica Organica e Biorganica (3 cfu)

      • Fornire le conoscenze necessarie per effettuare in modo autonomo la completa caratterizzazione spettroscopica tramite tecniche NMR mono e bidimensionali di molecole di struttura complessa, di determinare i parametri stereochimici, dinamici e termodinamici di complessi o addotti supramolecolari che coinvolgono anche sistemi biomacromolecolari, di determinare la purezza enantiomerica e la configurazione assoluta di molecole chirali.
    • Sintesi organiche stereoselettive (3 cfu)

      • Il corso si prefigge l’obiettivo di far conoscere i metodi sintetici più moderni, sia catalitici che stechiometrici, per la sintesi di molecole organiche chirali ad elevato eccesso enantiomerico, molte delle quali aventi importante attività biologica. Il programma del corso si articola nei seguenti argomenti - Riepilogo dei concetti base di stereochimica - Reazioni di ossidazione enantioselettiva: epossidazione asimmetrica di Sharpless, epossidazione asimmetrica di Jacobsen, epossidazione asimmetrica con catalizzatori metal-free (Julià-Colonna, Shi), diidrossilazione e amminoidrossilazione asimmetrica di Sharpless, - Formazione enantioselettiva di legami C-C: reazione di ciclopropanazione asimmetrica di olefine, reazione aldolica enantioselettiva, reazione enantioselettiva carbonile-ene - Idrogenazione asimmetrica di alcheni funzionalizzati, di sunbstrati imminici e carbonilici - Effetti non-lineari ed autocatalisi. Il corso si prefigge l’obiettivo di far conoscere i metodi sintetici più moderni, sia catalitici che stechiometrici, per la sintesi di molecole organiche chirali ad elevato eccesso enantiomerico, molte delle quali aventi importante attività biologica.
    • Chimica Bioanalitica (3 cfu)

      • La fluorescenza,. Stati eccitati e loro decadimenti, radiativi e non radiativi. Diagramma di Jablonski. Caratteristiche dell’emissione. Spettri di emissione, di eccitazione e di assorbimento. Shift di Stokes. Misura della fluorescenza. Spettrofluorimetro. Relazione tra fluorescenza e concentrazione. Effetto di filtro interno. Scelta della lunghezza d’onda di eccitazione e di emissione. Aspetti dinamici della fluorescenza. Velocità dei decadimenti. . Resa quantica in termini di costanti di velocità di decadimento e sua misura. Misura dei tempi di vita. Metodologie basate sul dominio dei tempi. Metodologie basate sul dominio delle frequenze. Uso dei .tempi di vita per scopi strutturali. Il quencing di fluorescenza. Quencing statico e quencing dinamico. Equazione di Stern-Volmer. Esempi di quencing e sue applicazioni. Il FRET (fluorescence resonance energy tranfer). Donatori e accettori di energia, sovrapposizione di spettri. La teoria di Foerster. Relazione tra la costante cinetica di decadimento di fluorescenza e la distanza tra donatore e accettore. Efficienza del FRET. Efficienza e rese quantiche. La distanza di Foerster. Il FRET in biofisica e in chimica bioanalitica. Il “sensing” . di fluorescenza. Uso di sensori fluorescenti nella chimica bioanalitica. Sensori per esplosivi. FCS Fluorescence correlation spectroscopy). Osservazione e analisi di singole molecole tramite la spettroscopia di correlazione di fluorescenza. Fluttuazioni di fluorescenza in soluzioni estremamente diluite (< 10-9 M). Il femtovolume. Descrizione e uso di uno strumento per FCS. Costruzione della curva di correlazione a partire dalle fluttuazioni di fluorescenza. Sistemi a un componente: determinazione del coefficiente di diffusione, della concentrazione e del tempo di vita di tripletto. Sistemi a due componenti che reagiscono tra loro.Esempi. La chemiluminescenza e le sue applicazioni in chimica analitica Elettroforesi. Grandezze caratteristiche: campo elettrico, mobilità dell’analita, rapporto carica/volume. Equazioni della velocità di migrazione. Elettroforesi classica. Supporti, tamponi, controllo dell’effetto Joule. Il flusso elettroosmotico. Velocità del flusso elettroosmotico.Tipi di elettroforesi e loro descrizione: Elettroforesi zonale, focalizzazione isoelettrica, isotacoforesi, elettroforesi bidimensionale, immunoelettroforesi, elettroforesi rocket. Separazione di proteine. Uso di soluzioni micellari (sodiododecilsolfato). Separazione di acidi nucleici. Elettroforesi su gel di agarosio e di polacrilammide. Elettroforesi capillare. Trattamento dei capillari. Controllo e/o eliminazione del flusso elettroosmotico. Sensibilità e risoluzione dell’elettroforesi capillare.
    • Catalizzatori nanostrutturati in sintesi organica (3 cfu)

      • Il corso si propone di fornire allo studente conoscenze sulle metodologie di preparazione di catalizzatori nanostrutturati mono- e bimetallici e sulle loro principali applicazioni alla sintesi organica ed a processi di interesse industriale
    • Chimica Nucleare (3 cfu)

      • Il corso si prefigge lo scopo di introdurre lo studente ai concetti base della chimica nucleare, alla chimica e proprietà degli elementi radioattivi e ad argomenti di importanza pratica strettamente legati. Si parlerà di stabilità dei nuclei atomici, dei loro tipi di decadimento radioattivo e di reazioni nucleari. Saranno inoltre presentate le proprietà generali degli elementi transuranici e transattinidi (Z > 103). L’applicazione dei radioisotopi alla datazione di reperti archeologici e geologici , l’uso di materiali radioattivi in medicina nucleare e il problema molto attuale dello smaltimento delle scorie radioattive, costituiranno la parte finale del corso.
    • Metalli in Medicina (3 cfu)

      • Fornire le conoscenze di base sulle caratteristiche e sulle modalità di azione di molecole contenenti ioni metallici utilizzati in medicina come agenti terapeutici e diagnostici, con particolare riferimento ai metalli di transizione. Tecniche d’indagine per la caratterizzazione delle interazioni tra complessi metallici e biomolecole, utile per la comprensione del meccanismo di azione di tali composti: spettrofotometria UV-Visibile e dicroismo circolare, spettrometria di massa, cristallografia a raggi X
  • 6 cfu a scelta nel gruppo GR4 CHIM/01

    • Rosa di discipline chimico-analitiche per i curricula Chimico Fisico, Chimico Organico, Chimico Inorganico
    • Chimica Analitica IV (6 cfu)

      • Il corso fornisce allo studente le nozioni basilari per comprendere i principi di funzionamento delle principali tipologie di sensori ed uno spaccato della ricerca in questo settore. Per la natura intrinseca dell’argomento trattato, il corso ha un carattere multidisciplinare. Le lezioni verteranno su: caratteristiche generali dei sensori (definizioni, componenti, modalità di classificazione, caratteristiche statiche e dinamiche), trasduzione elettrochimica (equazione di Butler-Volmer, diffusione planare semi-infinita e equazione di Cottrell, tecniche voltammetriche, tecniche in corrente alternata), elementi di fisica dello stato solido ed elettronica (conduzione nei metalli e nei semiconduttori, giunzione p-n, transistor), sensori ottici, caratterizzazione e funzionalizzazione chimica delle superfici, tecniche di microfabbricazione, nanomateriali come materiali sensibili (grafene, nanotubi di carbonio, quantum dots, nanoparticelle, nanocompositi), biorecettori (aptameri, anticorpi, enzimi), disturbi e rumore, misure elettriche, validazione di un metodo analitico. L’obiettivo del corso è quello di mettere lo studente in grado di leggere autonomamente la letteratura in materia e di poter scegliere criticamente le tecniche e i materiali più adatti per lo sviluppo, la caratterizzazione e la validazione di un sensore atto ad un uso specifico.
    • Chimica Analitica III (6 cfu)

      • Il corso ha come principale obiettivo formativo principale quello di fornire allo studente le informazioni necessarie per poter progettare e affrontare l’analisi di materiali, al fine di caratterizzarne le proprietà chimico-fisiche e determinarne la composizione chimica. Al termine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze utili relative: - allo studio di specie minerali, materiali organici naturali –lipidi, proteine, polisaccaridi - e polimeri di sintesi. - agli strumenti e alle metodologie per lo studio di materiali organici e inorganici in campioni prelevati da matrici più o meno complesse - ai principi e impiego di colorimetria, spettroscopia infrarossa in trasmissione e riflettanza (diffusa, totale, attenuata), spettroscopie che si basano sull’impiego dei raggi X (tra cui XRF, XPS), diffrazione a raggi X, microscopia visibile e elettronica. - ai principi e impiego di spettrometria di massa accoppiata a cromatografia gassosa, pirolisi analitica, cromatografia liquida, MALDI. - ai principi delle tecniche di proteomica. - a operare una scelta ragionata della tecnica analitica appropriata per la caratterizzazione di un campione complesso sulla base della natura dell'oggetto di indagine, della tipologia di campione e alla natura del problema analitico.
  • Secondo anno

  • Laboratorio di Tecniche Chimiche Avanzate (9 cfu)

    • Il corso di Laboratorio di Tecniche Chimiche Avanzate consentirà allo studente di acquisire le conoscenze necessarie per l’applicazione delle tecniche maggiormente utilizzate nei laboratori di ricerca in un dato campo di ricerca chimica (sia di tipo chimico-fisico, organico, analitico o inorganico) corrispondente al curriculum scelto dallo studente per il proprio corso di Laurea magistrale. A questo scopo, lo studente, sotto il coordinamento del docente, seleziona un particolare laboratorio di ricerca all’interno del Dipartimento (o in enti convenzionati) dove svolgere la propria esperienza di laboratorio. Tale esperienza sarà definita dal responsabile del laboratorio insieme al docente e allo studente.
      Lo studente avrà inoltre la possibilità di approfondire la conoscenza in tecniche e metodologie alternative a quelle usate nella propria esperienza di laboratorio, seguendo una serie di seminari tenuti da esperti che operano nei vari settori della chimica sia in ambito campo accademico che industriale.
  • Tesi e prova finale (42 cfu)


  • Chimica Organica IV con esercitazioni in aula (9 cfu)

    • Il corso si propone di far acquisire agli studenti la conoscenza di moderne metodologie, utilizzabili per preparazioni su piccola scala e talora anche su scala industriale, di composti organici di notevole interesse applicativo. tra queste prodotti della chimica fine quali farmaci, sostanze di interesse agrochimico e composti utilizzabili come precursori per la preparazione di nuovi materiali. Tra tali metodologie particolare enfasi sara' data alle reazioni di formazione di legami carbonio-carbonio o carbonio-eteroatomo catalizzate da composti di metalli di transizione, da quelle tradizionali coinvolgenti reagenti organometallici classici a quelle piu' innovative che prevedono l'attivazione di legami carbonio-idrogeno o eteroatomo-idrogeno, analizzandone sia gli aspetti sintetici che meccanicistici.
  • 6 cfu a scelta nel gruppo GR2 CHIM/04

    • Rosa di discipline industriali per i curricula Chimico Analitico, Chimico Fisico, Chimico Organico, Chimico Inorganico
    • Chimica dei Nanomateriali (6 cfu)

      • Il corso si propone di introdurre gli studenti nel campo della chimica dei nanomateriali fornendo le conoscenze di base sui metodi di fabbricazione dei differenti materiali nanostrutturati e sulle loro principali proprietà. Verranno illustrati esempi applicativi con particolare attenzione ai nanocompositi polimerici. Lo studente sarà in grado di definire le correlazioni tra la struttura chimica dei nanomateriali e le proprieta' chimico-fisico-meccaniche e le prestazioni pratiche dei polimeri investigati. In particolare il corso dopo un’introduzione alle nanoscienze e nanotecnologie mediante opportuni esempi, definizioni e percorso storico, sarà dedicato alla descrizione dei materiali nanostrutturati 0D, 1D, 2D e 3D focalizzando l’attenzione sui principali metodi di preparazione, sulle loro proprietà e utilizzo come materiali nanocompositi. Verranno infine descritti i principali metodi di caratterizzazione spettroscopica e meicroscopica dei materiali nanostrutturati.
    • Chimica Macromolecolare Industriale (6 cfu)

      • L’attività formativa intende fornire un’ampia visione dell’industria dei polimeri attuale con l’obiettivo principale di far apprendere i fondamenti chimici alla base della progettazione, della preparazione e dell’applicazione su larga scala industriale dei polimeri. Il corso richiamerà i principi generali della chimica industriale dei polimeri, soprattutto quelli di sintesi, ma anche quelli di origine naturale. Fornirà poi conoscenze più approfondite sulla progettazione molecolare, la sintesi e la caratterizzazione dei polimeri industriali a partire sia dai prodotti della petrolchimica che della chimica fine, che da fonti rinnovabili. Affronterà alcuni aspetti chimici catalitici e meccanicistici della preparazione e del ciclo di vita dei polimeri industriali; di questi esaminerà le principali proprietà chimico-fisiche, in vista dei possibili impieghi. Lo studente apprenderà i criteri di scelta dei prodotti e dei processi più moderni e vantaggiosi e conoscerà le problematiche connesse con la produzione su scala industriale e il suo impatto socio-economico e ambientale. Saprà inoltre definire correlazioni struttura-reattività e struttura-proprietà dei polimeri industriali in riferimento alle loro prestazioni in particolari settori applicativi.
    • Biotecnologie Industriali (6 cfu)

      • L’insegnamento si propone di fornire allo studente un’approfondita conoscenza degli strumenti biotecnologici industriali di base quali i processi di fermentazione industriale e bioconversione, mettendo in risalto le potenzialità applicative dei microorganismi nei processi volti alla produzione industriale di metaboliti e biomassa. Il programma sarà incentrato sulle modalità operative di conduzione dei bioprocessi, sui modelli cinetici e sulle basi metaboliche della formazione dei prodotti. Saranno quindi descritti alcuni processi fermentativi industriali e le applicazioni in ambito ambientale, biomedico ed alimentare dei prodotti.

  • Curriculum Chimico Fisico

    Primo anno

  • Metodi Spettroscopici Avanzati (6 cfu)

    • Il corso si occupa di argomenti di spettroscopia molecolare non affrontati nel corso triennale in Chimica, ma che hanno rilevanza teorica e/o applicativa. Riguarda quindi argomenti avanzati di spettroscopie già trattate (fluorescenza, NMR) e basi di spettroscopie non trattate (ESR, Raman, fotoelettronica, dielettrica, Mossbauer). In particolare vengono affrontati i seguenti aspetti:
      Argomenti avanzati di spettroscopia NMR: dai principi all'approccio quantomeccanico, interazioni nucleari, cenni di NMR allo stato solido, metodi NMR per lo studio della dinamica molecolare.
      Principi ed applicazioni base della spettroscopia ESR.
      Argomenti avanzati di spettroscopia di fluorescenza: metodi stazionari e risolti nel tempo; anisotropia di fluorescenza.
      Principi della spettroscopia Raman vibrazionale e rotazionale.
      Principi della spettroscopia fotoelettronica.
      Principi ed applicazioni della spettroscopia dielettrica.
      Principi della spettroscopia Mossbauer.


  • Chimica Quantistica e Modellistica Molecolare (6 cfu)

    • Il corso intende portare gli studenti ad un livello sufficientemente avanzato di conoscenze nel campo della chimica computazionale, al fine di saper scegliere ed applicare una varietà di tecniche e valutare la loro affidabilità per trattare problemi di interesse chimico. Argomenti trattati: basi quantistiche della chimica teorica (separazione dei moti, approssimazione di Born-Oppenheimer, teoremi variazionali, teoria delle perturbazioni); descrizione e studio delle superfici di energia potenziale (tecniche per la ricerca di minimi e punti di sella, stati vibrazionali nell'approssimazione armonica); interazioni intermolecolari (elettrostatica, induzione, dispersione, repulsione); metodi di Molecular Mechanics; antisimmetria delle funzioni d'onda e correlazione elettronica; metodi quantistici (Hartree-Fock, Interazione di Configurazioni, Multi-Configurational Self-Consistent Field, Møller-Plesset, Density Functional Theory, basi di funzioni atomiche, Effective Core Potentials, analisi delle popolazioni).

  • Termodinamica Statistica (6 cfu)

    • Insiemi statistici. Equivalenza nel limite termodinamico e fluttuazioni.
      Sistemi ideali (gas mono, bi- e poliatomico, reticolo ideale.
      Statistiche di Fermi e Bose. Sistemi (poco) fuori equilibrio. Risposta
      lineare. Fluttuazione-dissipazione

  • Chimica Fisica Biologica (6 cfu)

    • Obiettivi formativi: conoscenza dei metodi e delle tecniche chimico fisiche idonee allo studio di struttura e funzioni delle macromolecole di interesse biologico.
      Tecniche chimico fisiche per lo studio della struttura e della conformazione delle macromolecole biologiche. Equilibri e cinetica del legame di leganti alle macromolecole biologiche. Regolazione dell'attività biologica. Transizioni conformazionali e folding reversibile. Equilibri di membrana e trasporto attraverso membrane biologiche.
  • Chimica Inorganica II (6 cfu)

    • Introduzione: l’ambiente in cui viviamo: temperatura, pressione, energia. Gli elementi: identità, abbondanza, stabilità. La tabella periodica.
      Le forze che tengono insieme gli atomi: il legame covalente, il legame ionico, il legame metallico. Interazioni deboli e forze repulsive.
      Le dimensioni delle particelle: i raggi atomici, i raggi covalenti, i raggi ionici, i raggi metallici, i raggi di van der Waals.
      Acidi e basi: Brønsted e Lowry, Lux-Flood, definizione basata sul solvente, Lewis, Usanovich. Forza acido-base: confronto tra ammine, affinità protonica e basicità in acqua, acidità degli alogenuri di idrogeno e degli acidi ossigenati in acqua, acidi e basi hard and soft.
      Solventi non acquosi: ammoniaca liquida, acido solforico, fluoruro di idrogeno e acidi magici, liquidi ionici.
      Reattività in campo inorganico. Le reazioni dei composti di coordinazione. Labilità e inerzia dei complessi. Reazioni di sostituzione. Reazioni di trasferimento elettronico. Reazioni a stampo. Reazioni di attacco al legante coordinato. Reazioni di inserzione. Argomento monografico:
      alcuni aspetti della chimica del biossido di carbonio (cenni alla fotosintesi e al ciclo del carbonio, proprietà e comportamento di CO2 in acqua, i complessi del biossido di carbonio, l’anidrasi carbonica).
  • 12 cfu a scelta nel gruppo GR1 CHIM/02

    • Rosa di discipline chimico-fisiche per il curriculum Chimico Fisico
    • Chimica fisica della soft matter (6 cfu)

      • Lo studente dovrà dimostrare una conoscenza approfondita delle principali metodologie sperimentali utilizzate per lo studio e la caratterizzazione chimico-fisica dei materiali parzialmente ordinati che rientrano nella categoria della soft matter. In particolare, dovrà interpretare e commentare adeguatamente i risultati sperimentali per ricavare alcune fondamentali proprietà chimico-fisiche, come ad esempio: ordine locale, orientazionale e posizionale, proprietà dinamiche, molecolari e collettive, proprietà termodinamiche. Principali contenuti: Introduzione alla soft matter. Chimica fisica dei cristalli liquidi termotropici, dei cristalli liquidi liotropici, in particolare: fasi micellari, fasi lamellari, membrane, liposomi e vescicole. Chimica fisica dei sistemi dispersi e delle interfasi. Sistemi colloidali. Emulsioni e microemulsioni. Aspetti termodinamici e modelli fenomenologici. Principali tecniche sperimentali per lo studio dell’ordine, delle transizioni di fase, della dinamica molecolare e collettiva (metodi spettroscopici, scattering a raggi X, scattering di luce, microscopia ottica in luce polarizzata).
    • Chimica teorica (6 cfu)

      • Obiettivi formativi: Comprendere e saper valutare criticamente i metodi di calcolo della chimica teorica. Contenuti: Seconda quantizzazione. Matrici densita'. Metodi della chimica teorica: HF, DFT, MC-SCF, metodi perturbativi, Funzioni risposta statiche e dinamiche, Forze intermolecolari.
    • Metodi matematici della Chimica Fisica (6 cfu)

      • Il corso intende fornire agli studenti del curriculum Chimico-Fisico alcuni strumenti matematici, di calcolo numerico e di programmazione utili per la comprensione di modelli teorici ed per applicazioni computazionali in chimica, meccanica quantistica molecolare, spettroscopia e termodinamica. Il laboratorio di programmazione introdurrà gli studenti all'uso del sistema linux e del linguaggio Fortran.
  • 9 cfu a scelta nel gruppo scelta

    • Esami a scelta libera dello studente
    • Tecniche di Caratterizzazione in Chimica Inorganica (3 cfu)

      • Il corso illustrerà gli aspetti teorici fondamentali delle seguenti tecniche di caratterizzazione: voltammetria ciclica, ESI-MS ed EPR. Inoltre, verranno trattate, puramente dal punto di vista applicativo, tecniche spettroscopiche NMR, Uv-Vis, vibrazionali (IR e Raman). Saranno affrontati casi di caratterizzazione di composti inorganici e delle loro interazioni con altre molecole, quali ad esempio possibili target biologici per potenziali farmaci a base di metalli di transizione. Infine, saranno descritti alcuni particolari complessi metallici che trovano applicazione nelle tecniche di imaging a risonanza magnetica nucleare (MRI) e alcuni esempi di radioelementi utilizzati in diagnostica clinica (PET, SPECT).
    • Biopolimeri - Struttura e Interazioni (3 cfu)

      • Acquisire le conoscenze sulla struttura ed i relativi metodi di indagine dei biopolimeri (polipeptidi e acidi nucleici) e delle loro interazioni con molecole organiche. Tecniche chimico-fisiche, biofisiche, spettroscopiche e computazionali per la caratterizzazione della struttura biomacromolecolare. Struttura degli acidi nucleici: sequenza, struttura secondaria, struttura terziaria di DNA e tipi di RNA rappresentativi. Struttura dei polipeptidi e delle proteine: sequenza, struttura secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine. Interazioni tra biomacromolecole e molecole organiche: strutture supramoleculari e metodi di caratterizzazione.
    • Metodologie chimiche, biochimiche e bioanalitiche per lo studio delle proteine (3 cfu)

      • Il corso si propone di fornire un approccio integrato multi-tecnica per l’analisi di proteine in matrici biologiche complesse. La scelta della tipologia di analita, le proteine, è dovuta alla vastità delle problematiche analitiche ad esse connesse in chimica clinica, ambientale, chimica degli alimenti, farmaceutica, chimica dei beni culturali, biotecnologie e chimica forense provenienti dal mondo della ricerca e dell’industria. L’obiettivo del corso è quello di fornire allo studente le conoscenze per scegliere la metodologia di conservazione, trattamento del campione proteico e la tecnica analitica più idonea per l’ottenimento di dati affidabili compatibilmente con l’obiettivo da raggiungere (preparativo o analitico). Tale obiettivo verrà raggiunto attraverso la trattazione degli argomenti di seguito elencati associata alla scelta delle tecniche analitiche strumentali necessarie per applicazioni a problematiche reali. Manipolazione dei campioni biologici per l’analisi di proteine in matrici biologiche complesse: campionamento e conservazione. Dissociazione, denaturazione reversibile/irreversibile delle proteine. Agenti salting in, salting out. Tensione superficiale delle proteine. Unfolding e aggregazione proteica: principi e tecniche di studio. Metodi di identificazione, purificazione, separazione. Turbidometria, fluorescenza, test della tioflavina T e del Rosso Congo. Studio dell’idrofobicità: ANS binding assay. I saggi enzimatici per la determinazione di proteine e substrati in chimica bioanalitica. Sequenziamento, western blotting, immunoblotting, e degradazione di Edman, spettrometria di massa. Dynamic light scattering (DLS) e size exclusion chromatography (SEC). Tensione superficiale (DSTD). Tecniche ifenate.
    • Chimica Bioinorganica (3 cfu)

      • Acquisire conoscenze di base riguardo l’incorporazione e il ruolo degli elementi metallici nei sistemi biologici, e le problematiche collegate alla diffusione nell’ambiente di composti metallici. Programma in breve: chimica di coordinazione di elementi metallici selezionati (Na, K, Fe, Cu, Co, Mo, Zn e Mn) nei sistemi biologici. Tossicità dei metalli pesanti e potabilizzazione delle acque. Possibile azione farmacologica di composti a base di metalli di transizione.
    • Chimica degli elementi di transizione (3 cfu)

      • Il corso fornisce una descrizione delle principali classi di composti inorganici formati dagli elementi di transizione d: acquo/idrosso/ossocomplessi, ossidi e idrossidi, cloruri e altri alogenuri, clorocomplessi, cianuri e cianocomplessi, amminocomplessi, solfuri, solfati, nitrati. Per ciascuna tipologia sono presentati aspetti preparativi, strutturali (natura del legame) e di reattività, relazionati alle caratteristiche del legante/ione e del centro metallico considerato (elettronegatività, dimensioni atomiche, stato di ossidazione). Infine, sono fornite nozioni di base su argomenti di interesse industriale, quali corrosione e metallurgia, focalizzando l’attenzione sugli aspetti chimici fondamentali e sulla reattività precedentemente esposta.
    • Catalisi (3 cfu)

      • Il corso si propone di presentare aspetti fondamentali della catalisi mediata da sistemi inorganici. Il corso illustrerà i concetti di base della catalisi eterogenea e omogenea. Saranno prese in esame le principali classi di catalizzatori evidenziandone le proprietà in funzione delle caratteristiche delle reazioni. Partendo dall’esame di alcuni processi industriali che utilizzano catalizzatori sia omogenei che eterogenei, verranno mostrati i problemi coinvolti e come questi siano stati risolti.
    • Reattività di Sistemi Inorganici (3 cfu)

      • Il corso “Reattività di Sistemi Inorganici” si propone di presentare aspetti avanzati della struttura e reattività dei composti di coordinazione Saranno discusse le reazioni di sostituzione di leganti e a trasferimento elettronico. Leganti mono e polidentati: simmetria e chiralità nei complessi metallici. Chimica di coordinazione degli elementi di transizione d, con particolare riferimento ad aspetti preparativi e di reattività, e al ruolo dei metalli nei sistemi biologici.
    • Chemiometria - mod. A (3 cfu)

      • Fornire agli studenti una conoscenza teorica e pratico-applicativa dei metodi per la ottimizzazione, validazione e verifica di procedure analitiche, mediante statistica a singolo operatore, esercizi interlaboratorio ed analisi della varianza con metodo ANOVA. Nell’ambito della ottimizzazione delle procedure analitiche, vengono illustrati cenni sull’approccio basato su disegno sperimentale (Experimental Design o Design of experiments, DoE), su cui si focalizza il corso di Chemiometria modulo B. Il secondo obiettivo formativo è fornire agli studenti la conoscenza teorica e applicativa dei principali metodi statistici multivariati per l’analisi di dati chimici. Tramite lezioni teoriche, esercitazioni in aula informatica ed esempi, gli studenti acquisiranno familiarità con i più utilizzati metodi di pattern analysis (analisi delle componenti principali PCA, analisi dei cluster) e di modellizzazione (metodo dei minimi quadrati ordinari e metodo dei minimi quadrati parziali PLS). Il tutto sarà inquadrato nell’ottica delle possibili applicazioni in chimica analitica per l'analisi e l’interpretazione dei dati in sistemi complessi. Al termine del corso lo studente sarà in grado di sviluppare una procedura analitica, determinare le sue prestazioni, analizzare dati multivariati, e valutare criticamente i risultati sperimentali e la letteratura inerente agli argomenti trattati.
    • Chemiometria - mod. B (3 cfu)

      • Fornire agli studenti una conoscenza teorica e applicativa dei metodi per la progettazione di esperimenti attraverso i quali sviluppare modelli empirici in grado di descrivere sistemi complessi. In particolare, gli studenti impareranno, anche attraverso numerose esercitazioni, a pianificare esperimenti statisticamente ottimali in grado di evidenziare le variabili con una maggiore influenza sul comportamento del sistema in esame ed a sviluppare modelli in grado di prevederne il comportamento al variare delle condizioni. Tali modelli potranno essere quindi utilizzati per ottimizzare procedure analitiche (es. pre-trattamento di un campioni o ottimizzazione di una corsa cromatografica), reazione di sintesi o di derivatizzazione, procedure industriali. Al termine del corso lo studente sarà in grado di sviluppare e ottimizzare una procedura analitica, un processo chimico o una sintesi utilizzando diversi schemi di disegno sperimentale, nonché di valutare criticamente i risultati ottenuti e la letteratura scientifica sull’argomento.
    • Elettrochimica (3 cfu)

      • Introduzione. Definizioni e principi dell’elettrochimica e dei processi di trasferimento elettronico. Grandezze termodinamiche. Equilibrio elettrodico. Equazione di Nernst. Coefficienti di affinità. Classificazione delle celle: celle galvaniche e celle elettrolitiche. Potenziale elettrostatico. Potenziale di superficie. Conducibilità delle soluzioni elettrolitiche: Conducibilità specifica ed equivalente. Misura di conducibilità e dipendenza dalla concentrazione. Teorie sulla conducibilità. Diffusione: Leggi di Fick. Concetti e teorie fondamentali. Ponti salini. Celle con trasporto. Membrane iono-selettive. Elettrodo a vetro. Cinetica elettrochimica: Equazioni cinetiche e velocità di reazione. Corrente di scambio. Vari tipi di sopratensione. Effetto dello stato di carica dell’elettrodo sulla cinetica. Determinazione sperimentale della sovratensione. Tecniche per lo studio dei fenomeni elettrochimici: Potenziometria. Voltammetria. Polarografia. Alcuni esempi. Applicazioni. Cenni alle principali applicazioni industriali: raffinazione dei metalli, batterie non ricaricabili e ricaricabili. Celle a combustibile. Cenni alle applicazioni nel campo dei materiali: elettrodeposizione di metalli e trattamento delle superfici su scala nanometrica. Cenni ai meccanismi di degradazione e corrosione. Effetti elettrochimici sul funzionamento di display e sensori a cristalli liquidi. OBIETTIVI: Alla fine del corso i ragazzi dovranno aver acquisito familiarità con i principi e i metodi elettrochimici utilizzati sia a scopo analitico che chimico-fisico, in particolare finalizzati allo studio dei materiali di interesse tecnologico. Inoltre, sarà loro richiesto di approfondire uno degli argomenti proposti dal docente al fine di evidenziare le differenze tra la descrizione teorica e la realtà sperimentale.
    • Sistemi Inorganici Nanostrutturati (3 cfu)

      • Il corso di sistemi inorganici nanostrutturati si propone di illustrare i metodi di sintesi e le proprietà dei materiali inorganici nanostrutturati con particolare riferimento a sistemi con proprietà ottiche e magnetiche. Verranno illustrati i principali metodi di sintesi dei materiali nanostrutturati ed i concetti di base relativi alla riduzione della dimensionalità e alla possibilità di combinare materiali differenti sulla singola nanostruttura. Si prenderanno poi in esame le proprietà ottiche e magnetiche dei nanomateriali, con particolare riferimento alla risonanza plasmonica di superficie, a sistemi a singolo dominio magnetico ed alla loro associazione. Si mostreranno infine le opportunità applicative di questa classe di materiali in campo tecnologico e biomedico.
    • Metodi di simulazione (3 cfu)

      • Obiettivi formativi: fondamenti dei principali meodi di simulazione, anche per un utilizzo consapevole di programmi commerciali Contenuti: Metodo Monte Carlo in vari insiemi statistici. Dinamica molecolare classica e ab initio. Esercitazioni 'di laboratorio' per scrittura di codici e impiego di programmi commerciali.
    • Fotochimica: aspetti teorici (3 cfu)

      • Obiettivi formativi: acquisizione di conoscenze riguardanti gli aspetti teorici della dinamica di stati elettronici eccitati. Contenuti: Approssimazione di Born-Oppenheimer e transizioni non radiative; incroci evitati, intersezioni coniche. Transizioni radiative fra stati elettronici: interazione materia-campo elettromagnetico classico. Principio di Franck-Condon. Trasferimenti di energia tra singoletti: modelli di Forster e Dexter
    • Spettroscopia NMR in biomedicina e nel settore agroalimentare (3 cfu)

      • Fornire allo studente le basi per la comprensione delle principali applicazioni della tecnica NMR nel settore biomedico e agroalimentare.
    • Strutturistica Chimica (3 cfu)

      • Obiettivi formativi: saper applicare la teoria dei gruppi alla simmetria molecolare. Contenuti: Simmetria molecolare. Teoria dei gruppi: definizioni e concetti matematici.Teoria dei gruppi e struttura molecolare. Operatori e gruppi d'invarianza.Gruppi puntuali. Teoria delle rappresentazioni. Applicazioni: costruzione di funzioni adattate alla simmetria (SALC), transizioni elettroniche e regole di selezione, simmetria e stati vibrazionali, regole di selezione nella spettroscopia IR e Raman.
    • Chimica dei Composti di Coordinazione II (3 cfu)

      • Gli studenti dovranno acquisire una buona conoscenza delle reazioni tipiche dei composti di coordinazione dei metalli di transizione d e degli andamenti osservati , con particolare attenzione a specie contenenti H2, CO, N2, NO, O2, CO2 come leganti. Programma sintetico: Reattività dei composti di coordinazione. Reazioni di sostituzione, reazioni con trasferimento elettronico tra due centri metallici, reazioni a stampo, reazioni di inserzione, di addizione ossidativa, di attacco a leganti coordinati. Sintesi, caratteristiche e reattività di complessi contenenti H2, CO, N2, NO, O2, CO2 come leganti.
    • Chimica analitica clinica (3 cfu)

      • Introduzione all’analisi di campioni biologici d’interesse clinico. Sviluppo di una procedura analitica: matrici d’indagine; prelievo e pre-trattamento del campione. Validazione della metodologia analitica. Controllo ed assicurazione della qualità dei dati analitici. Tecniche strumentali. Applicazioni: metodi analitici per la caratterizzazione chimica di campioni di sangue, espirato e saliva e relativi esempi riferiti a specifiche patologie.
    • Chimica Fisica organica (3 cfu)

      • Contenuti: Cinetica chimica formale. Il meccanismo di reazione. Usi cinetici e non cinetici degli isotopi. Studio degli intermedi di reazione. Correlazioni tra struttura e reattività. Effetto del solvente. Criteri stereochimici. Relazioni extra-termodinamiche e loro basi termodinamiche (Hammett, Bronsted, Taft,...). Fenomeni di catalisi: catalisi acida e basica, catalisi chimica e fisica, catalisi enzimatica. Reazioni di addizione, sostituzione e eliminazione. Cenni sulla teoria delle reazioni concertate. Reazioni elettrocicliche, cicloaddizioni, trasposizioni sigmatropiche.
    • Biotrasformazioni in Chimica Organica (3 cfu)

      • L’obiettivo del corso è quello di illustrare l’uso degli enzimi come catalizzatori in sintesi organica. Dopo una breve introduzione sugli aspetti generali (proprietà, meccanismo, cinetica) saranno presentate le biotrasformazioni catalizzate dalle principali classi di enzimi. Verranno esaminate importanti tecniche sperimentali quali l’immobilizzazione di enzimi e l’uso di enzimi in solvente organico. Saranno inoltre prese in esame alcune applicazioni della biocatalisi per la sintesi su larga scala di intermedi di interesse farmaceutico.
    • Chimica, etica e società (3 cfu)

      • Al termine del corso, lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito una approfondita conoscenza su: 1. i principi e le prassi associati alle buone pratiche nella ricerca scientifica con particolare riferimento alla chimica; 2. le responsabilità associate alla professione del chimico; 3. il ruolo dei chimici e della chimica nella società; 4. le varie implicazioni etiche della ricerca in chimica, oggi. Inoltre, lo studente dovrà acquisire abilità di comunicazione e di argomentazione riguardo a temi della chimica di interesse generale, sia negli ambiti formali che informali.
    • Chimica Analitica Spettroscopica II (3 cfu)

      • "In questo corso si sviluppa il concetto di simmetria nell’ambito della teoria dei gruppi per l’interpretazione dello spettro molecolare. Saranno inoltre esaminati importanti accessori che possono essere assemblati ad uno spettrofotometro FT-IR quali: il microscopio e vari altri accessori di riflessione. Infine si darà anche una introduzione alla Spettroscopia Fotoacustica.
    • Metodi innovativi in sintesi organica (3 cfu)

      • Il corso si propone di dare agli studenti conoscenze riguardo alcuni nuovi metodi di catalisi asimmetrica. La prima parte del corso tratta dell’attivazione asimmetrica di catalizzatori non chirali, dei fenomeni di amplificazione della chiralità quali effetti non lineari ed autocatalisi. Nella seconda parte vengono trattati i principi dell’organocatalisi asimmetrica a le sue applicazioni con particolare riguardo alla reazioni di formazione di legami carbonio-carbonio.
    • Fondamenti molecolari delle spettroscopie (3 cfu)

      • L’obiettivo del corso è quello di fornire gli strumenti teorici per definire e calcolare gli osservabili spettroscopici come proprietà di risposta molecolari a campi elettromagnetici statici e dinamici. Data la vastità dell’argomento, non tutte le spettroscopie potranno essere coperte. All’inizio del corso verrà concordata con gli studenti una lista di argomenti da approfondire. Gli argomenti trattati nel corso saranno: 1) interazione luce-materia: richiami di elettrodinamica classica, Hamiltoniano del campo elettromagnetico e cenni alla sua quantizzazione. Hamiltoniano di interazione. 2) Proprietà di risposta a campi statici: teoria delle derivate analitiche, equazioni Coupled-Perturbed Hartree-Fock, derivate prime e seconde analitiche dell’energia SCF. 3) Proprietà di risposta a campi oscillanti: funzione di risposta molecolare, teoria della risposta lineare per metodi SCF ed equazioni time-dependent SCF. Per ogni argomento saranno approfonditi aspetti e forniti esempi coerentemente con le richieste degli studenti.
    • Introduzione alla Chimica Medicinale (3 cfu)

      • Introduzione alla Chimica Medicinale darà agli studenti una panoramica delle problematiche e dei metodi legati al design, sintesi e screening di nuove molecole biologicamente attive. Drug Design, approcci combinatoriali e metodi di bioconiugazione saranno discussi dal punto di vista del chimico organico. Alla fine del corso: • Gli studenti saranno capaci di proporre mimetici e analoghi di molecole naturali o biologicamente attive • Gli studenti saranno capaci di proporre metodi di sintesi e screening per nuove strutture molecolari • Gli studenti apprenderanno I più recenti progressi in chimica medicinale
    • Chimica fisica dei fluidi (3 cfu)

      • Obiettivi formativi: conoscenza dei principali metodi teorici per lo studio di sistemi in fase fluida. Contenuti: Strumenti teorici per lo studio di struttura (teorie della funzione di distribuzione, metodi perturbativi) e dinamica (eq. di Langevin,funzioni di correlazione dipendenti dal tempo,idrodinamica) di fluidi.
    • Tecniche Strumentali Avanzate in Chimica Organica e Biorganica (3 cfu)

      • Fornire le conoscenze necessarie per effettuare in modo autonomo la completa caratterizzazione spettroscopica tramite tecniche NMR mono e bidimensionali di molecole di struttura complessa, di determinare i parametri stereochimici, dinamici e termodinamici di complessi o addotti supramolecolari che coinvolgono anche sistemi biomacromolecolari, di determinare la purezza enantiomerica e la configurazione assoluta di molecole chirali.
    • Sintesi organiche stereoselettive (3 cfu)

      • Il corso si prefigge l’obiettivo di far conoscere i metodi sintetici più moderni, sia catalitici che stechiometrici, per la sintesi di molecole organiche chirali ad elevato eccesso enantiomerico, molte delle quali aventi importante attività biologica. Il programma del corso si articola nei seguenti argomenti - Riepilogo dei concetti base di stereochimica - Reazioni di ossidazione enantioselettiva: epossidazione asimmetrica di Sharpless, epossidazione asimmetrica di Jacobsen, epossidazione asimmetrica con catalizzatori metal-free (Julià-Colonna, Shi), diidrossilazione e amminoidrossilazione asimmetrica di Sharpless, - Formazione enantioselettiva di legami C-C: reazione di ciclopropanazione asimmetrica di olefine, reazione aldolica enantioselettiva, reazione enantioselettiva carbonile-ene - Idrogenazione asimmetrica di alcheni funzionalizzati, di sunbstrati imminici e carbonilici - Effetti non-lineari ed autocatalisi. Il corso si prefigge l’obiettivo di far conoscere i metodi sintetici più moderni, sia catalitici che stechiometrici, per la sintesi di molecole organiche chirali ad elevato eccesso enantiomerico, molte delle quali aventi importante attività biologica.
    • Chimica Bioanalitica (3 cfu)

      • La fluorescenza,. Stati eccitati e loro decadimenti, radiativi e non radiativi. Diagramma di Jablonski. Caratteristiche dell’emissione. Spettri di emissione, di eccitazione e di assorbimento. Shift di Stokes. Misura della fluorescenza. Spettrofluorimetro. Relazione tra fluorescenza e concentrazione. Effetto di filtro interno. Scelta della lunghezza d’onda di eccitazione e di emissione. Aspetti dinamici della fluorescenza. Velocità dei decadimenti. . Resa quantica in termini di costanti di velocità di decadimento e sua misura. Misura dei tempi di vita. Metodologie basate sul dominio dei tempi. Metodologie basate sul dominio delle frequenze. Uso dei .tempi di vita per scopi strutturali. Il quencing di fluorescenza. Quencing statico e quencing dinamico. Equazione di Stern-Volmer. Esempi di quencing e sue applicazioni. Il FRET (fluorescence resonance energy tranfer). Donatori e accettori di energia, sovrapposizione di spettri. La teoria di Foerster. Relazione tra la costante cinetica di decadimento di fluorescenza e la distanza tra donatore e accettore. Efficienza del FRET. Efficienza e rese quantiche. La distanza di Foerster. Il FRET in biofisica e in chimica bioanalitica. Il “sensing” . di fluorescenza. Uso di sensori fluorescenti nella chimica bioanalitica. Sensori per esplosivi. FCS Fluorescence correlation spectroscopy). Osservazione e analisi di singole molecole tramite la spettroscopia di correlazione di fluorescenza. Fluttuazioni di fluorescenza in soluzioni estremamente diluite (< 10-9 M). Il femtovolume. Descrizione e uso di uno strumento per FCS. Costruzione della curva di correlazione a partire dalle fluttuazioni di fluorescenza. Sistemi a un componente: determinazione del coefficiente di diffusione, della concentrazione e del tempo di vita di tripletto. Sistemi a due componenti che reagiscono tra loro.Esempi. La chemiluminescenza e le sue applicazioni in chimica analitica Elettroforesi. Grandezze caratteristiche: campo elettrico, mobilità dell’analita, rapporto carica/volume. Equazioni della velocità di migrazione. Elettroforesi classica. Supporti, tamponi, controllo dell’effetto Joule. Il flusso elettroosmotico. Velocità del flusso elettroosmotico.Tipi di elettroforesi e loro descrizione: Elettroforesi zonale, focalizzazione isoelettrica, isotacoforesi, elettroforesi bidimensionale, immunoelettroforesi, elettroforesi rocket. Separazione di proteine. Uso di soluzioni micellari (sodiododecilsolfato). Separazione di acidi nucleici. Elettroforesi su gel di agarosio e di polacrilammide. Elettroforesi capillare. Trattamento dei capillari. Controllo e/o eliminazione del flusso elettroosmotico. Sensibilità e risoluzione dell’elettroforesi capillare.
    • Catalizzatori nanostrutturati in sintesi organica (3 cfu)

      • Il corso si propone di fornire allo studente conoscenze sulle metodologie di preparazione di catalizzatori nanostrutturati mono- e bimetallici e sulle loro principali applicazioni alla sintesi organica ed a processi di interesse industriale
    • Chimica Nucleare (3 cfu)

      • Il corso si prefigge lo scopo di introdurre lo studente ai concetti base della chimica nucleare, alla chimica e proprietà degli elementi radioattivi e ad argomenti di importanza pratica strettamente legati. Si parlerà di stabilità dei nuclei atomici, dei loro tipi di decadimento radioattivo e di reazioni nucleari. Saranno inoltre presentate le proprietà generali degli elementi transuranici e transattinidi (Z > 103). L’applicazione dei radioisotopi alla datazione di reperti archeologici e geologici , l’uso di materiali radioattivi in medicina nucleare e il problema molto attuale dello smaltimento delle scorie radioattive, costituiranno la parte finale del corso.
    • Metalli in Medicina (3 cfu)

      • Fornire le conoscenze di base sulle caratteristiche e sulle modalità di azione di molecole contenenti ioni metallici utilizzati in medicina come agenti terapeutici e diagnostici, con particolare riferimento ai metalli di transizione. Tecniche d’indagine per la caratterizzazione delle interazioni tra complessi metallici e biomolecole, utile per la comprensione del meccanismo di azione di tali composti: spettrofotometria UV-Visibile e dicroismo circolare, spettrometria di massa, cristallografia a raggi X
  • 6 cfu a scelta nel gruppo GR5 CHIM/06

    • Rosa di discipline organiche per i curriculum Chimico Analitico, Chimico Fisico, Chimico Inorganico
    • Sostanze Organiche Naturali di Interesse Biologico e Applicativo (6 cfu)

      • Il corso si propone di fornire una moderna introduzione su importati classi di prodotti naturali di interesse biologico e di rilevanza non solo da un punto di vista sintetico, ma anche applicativo, toccando vari ambiti delle tecnologie chimiche. Gli studenti acquisiranno le necessarie conoscenze sulla struttura molecolare, sulle proprietà molecolari in soluzione e allo stato solido, sulla importanza nel mondo biologico, sulla sintesi e reattività di carboidrati, lipidi e terpeni, peptidi, alcaloidi, nucleotidi, nucleosidi e acidi nucleici. Inoltre, saranno in grado di prevederne le proprietà, assumendo consapevolezza sulle ricadute delle conoscenze oggi disponibili sulla vita di tutti i giorni e sulle proprie prospettive lavorative.
    • Chimica Organica III con esercitazioni in aula (6 cfu)

      • Il programma del corso si articola nei seguenti argomenti - Formazione di legami C-C e C-eteroatomo: alcheni coniugati di I, II e III specie; loro formazione e loro reattività in reazioni di sostituzione e di condensazione con metodologie classiche ed avanzate - Reazioni di cicloaddizione e cicloreversione: concetti generali, nomenclatura, loro studio mediante trattazione degli orbitali molecolari e regole di selezione di Woorward-Hoffmann - Reazioni a trasferimento di idruro: concetti generali, trasferitori organici ed inorganici - Processi di ossidazione non convenzionali: DMSO attivato, diossirani, periodinano di Dess-Martin - Trasposizioni: elettrofiliche, radicaliche, nucleofiliche ; trasposizioni nucleofiliche 1,2, trasposizioni cicliche non 1,2, trasposizioni sigmatropiche, alliliche, elettrocicliche. Il corso si prefigge l’obiettivo di far conoscere sia gli sviluppi più moderni di procedure sintetiche organiche classiche sia metodi innovativi di sintesi. Solo per gli studenti del curriculum Chimico-Organico le lezioni teoriche sono accompagnate da esercitazioni in aula per introdurre gli studenti alla progettazione di sintesi di composti organici polifunzionali, anche di avanzata complessità, che possano avere anche un interesse applicativo in campo biochimico.
  • 6 cfu a scelta nel gruppo GR4 CHIM/01

    • Rosa di discipline chimico-analitiche per i curricula Chimico Fisico, Chimico Organico, Chimico Inorganico
    • Chimica Analitica IV (6 cfu)

      • Il corso fornisce allo studente le nozioni basilari per comprendere i principi di funzionamento delle principali tipologie di sensori ed uno spaccato della ricerca in questo settore. Per la natura intrinseca dell’argomento trattato, il corso ha un carattere multidisciplinare. Le lezioni verteranno su: caratteristiche generali dei sensori (definizioni, componenti, modalità di classificazione, caratteristiche statiche e dinamiche), trasduzione elettrochimica (equazione di Butler-Volmer, diffusione planare semi-infinita e equazione di Cottrell, tecniche voltammetriche, tecniche in corrente alternata), elementi di fisica dello stato solido ed elettronica (conduzione nei metalli e nei semiconduttori, giunzione p-n, transistor), sensori ottici, caratterizzazione e funzionalizzazione chimica delle superfici, tecniche di microfabbricazione, nanomateriali come materiali sensibili (grafene, nanotubi di carbonio, quantum dots, nanoparticelle, nanocompositi), biorecettori (aptameri, anticorpi, enzimi), disturbi e rumore, misure elettriche, validazione di un metodo analitico. L’obiettivo del corso è quello di mettere lo studente in grado di leggere autonomamente la letteratura in materia e di poter scegliere criticamente le tecniche e i materiali più adatti per lo sviluppo, la caratterizzazione e la validazione di un sensore atto ad un uso specifico.
    • Chimica Analitica III (6 cfu)

      • Il corso ha come principale obiettivo formativo principale quello di fornire allo studente le informazioni necessarie per poter progettare e affrontare l’analisi di materiali, al fine di caratterizzarne le proprietà chimico-fisiche e determinarne la composizione chimica. Al termine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze utili relative: - allo studio di specie minerali, materiali organici naturali –lipidi, proteine, polisaccaridi - e polimeri di sintesi. - agli strumenti e alle metodologie per lo studio di materiali organici e inorganici in campioni prelevati da matrici più o meno complesse - ai principi e impiego di colorimetria, spettroscopia infrarossa in trasmissione e riflettanza (diffusa, totale, attenuata), spettroscopie che si basano sull’impiego dei raggi X (tra cui XRF, XPS), diffrazione a raggi X, microscopia visibile e elettronica. - ai principi e impiego di spettrometria di massa accoppiata a cromatografia gassosa, pirolisi analitica, cromatografia liquida, MALDI. - ai principi delle tecniche di proteomica. - a operare una scelta ragionata della tecnica analitica appropriata per la caratterizzazione di un campione complesso sulla base della natura dell'oggetto di indagine, della tipologia di campione e alla natura del problema analitico.
  • Secondo anno

  • Laboratorio di Tecniche Chimiche Avanzate (9 cfu)

    • Il corso di Laboratorio di Tecniche Chimiche Avanzate consentirà allo studente di acquisire le conoscenze necessarie per l’applicazione delle tecniche maggiormente utilizzate nei laboratori di ricerca in un dato campo di ricerca chimica (sia di tipo chimico-fisico, organico, analitico o inorganico) corrispondente al curriculum scelto dallo studente per il proprio corso di Laurea magistrale. A questo scopo, lo studente, sotto il coordinamento del docente, seleziona un particolare laboratorio di ricerca all’interno del Dipartimento (o in enti convenzionati) dove svolgere la propria esperienza di laboratorio. Tale esperienza sarà definita dal responsabile del laboratorio insieme al docente e allo studente.
      Lo studente avrà inoltre la possibilità di approfondire la conoscenza in tecniche e metodologie alternative a quelle usate nella propria esperienza di laboratorio, seguendo una serie di seminari tenuti da esperti che operano nei vari settori della chimica sia in ambito campo accademico che industriale.
  • Tesi e prova finale (42 cfu)


  • 6 cfu a scelta nel gruppo GR2 CHIM/04

    • Rosa di discipline industriali per i curricula Chimico Analitico, Chimico Fisico, Chimico Organico, Chimico Inorganico
    • Chimica dei Nanomateriali (6 cfu)

      • Il corso si propone di introdurre gli studenti nel campo della chimica dei nanomateriali fornendo le conoscenze di base sui metodi di fabbricazione dei differenti materiali nanostrutturati e sulle loro principali proprietà. Verranno illustrati esempi applicativi con particolare attenzione ai nanocompositi polimerici. Lo studente sarà in grado di definire le correlazioni tra la struttura chimica dei nanomateriali e le proprieta' chimico-fisico-meccaniche e le prestazioni pratiche dei polimeri investigati. In particolare il corso dopo un’introduzione alle nanoscienze e nanotecnologie mediante opportuni esempi, definizioni e percorso storico, sarà dedicato alla descrizione dei materiali nanostrutturati 0D, 1D, 2D e 3D focalizzando l’attenzione sui principali metodi di preparazione, sulle loro proprietà e utilizzo come materiali nanocompositi. Verranno infine descritti i principali metodi di caratterizzazione spettroscopica e meicroscopica dei materiali nanostrutturati.
    • Chimica Macromolecolare Industriale (6 cfu)

      • L’attività formativa intende fornire un’ampia visione dell’industria dei polimeri attuale con l’obiettivo principale di far apprendere i fondamenti chimici alla base della progettazione, della preparazione e dell’applicazione su larga scala industriale dei polimeri. Il corso richiamerà i principi generali della chimica industriale dei polimeri, soprattutto quelli di sintesi, ma anche quelli di origine naturale. Fornirà poi conoscenze più approfondite sulla progettazione molecolare, la sintesi e la caratterizzazione dei polimeri industriali a partire sia dai prodotti della petrolchimica che della chimica fine, che da fonti rinnovabili. Affronterà alcuni aspetti chimici catalitici e meccanicistici della preparazione e del ciclo di vita dei polimeri industriali; di questi esaminerà le principali proprietà chimico-fisiche, in vista dei possibili impieghi. Lo studente apprenderà i criteri di scelta dei prodotti e dei processi più moderni e vantaggiosi e conoscerà le problematiche connesse con la produzione su scala industriale e il suo impatto socio-economico e ambientale. Saprà inoltre definire correlazioni struttura-reattività e struttura-proprietà dei polimeri industriali in riferimento alle loro prestazioni in particolari settori applicativi.
    • Biotecnologie Industriali (6 cfu)

      • L’insegnamento si propone di fornire allo studente un’approfondita conoscenza degli strumenti biotecnologici industriali di base quali i processi di fermentazione industriale e bioconversione, mettendo in risalto le potenzialità applicative dei microorganismi nei processi volti alla produzione industriale di metaboliti e biomassa. Il programma sarà incentrato sulle modalità operative di conduzione dei bioprocessi, sui modelli cinetici e sulle basi metaboliche della formazione dei prodotti. Saranno quindi descritti alcuni processi fermentativi industriali e le applicazioni in ambito ambientale, biomedico ed alimentare dei prodotti.

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