Scuola di Farmacia e Nutraceutica

Università Magna Graecia di Catanzaro

C.I. INTRODUZIONE ALLA CHIMICA

CdL Biotecnologie

Il corso di chimica generale e inorganica si propone di fornire agli studenti le nozioni di base della chimica generale e inorganica attraverso la trattazione teorica che sara’ costantemente affiancata dallo svolgimento di esercizi-guida. Scopo del modulo di Chimica Organica è quello di introdurre lo studente alle applicazioni della chimica organica nelle scienze biotecnologiche.

Modulo e/o Codocenza Docente CFU
CHIMICA GENERALE E INORGANICA Maria Immacolata Preianò 4
CHIMICA ORGANICA Rosa Terracciano 4
Docente:
Rosa Terracciano
terracciano@unicz.it
09613694085
Qualsiasi giorno, previo appuntamento via email

SSD:
CHIM/03 - CHIM/06

CFU:
8

Scuola di Farmacia e Nutraceutica - Data stampa: 15/07/2024

Obiettivi del Corso e Risultati di apprendimento attesi

Lo scopo del modulo di chimica generale e inorganica é quello di rendere lo studente in grado di conoscere le leggi fondamentali della chimica, le principali proprietà della materia, le proprieta’ delle soluzioni e la reattivita’ dei principali composti. L’obiettivo specifico sara’ quello di trasmettere agli studenti il linguaggio della chimica e di applicarne i principi in ambito biotecnologico.

Gli obiettivi del modulo di Chimica Organica sono finalizzati all’apprendimento da parte dello studente dei principi fondamentali della chimica organica dalla forma delle molecole ai legami chimici, dalla struttura alla stereochimica delle principali classi di composti organici. Gli obiettivi specifici del corso sono indirizzati all’apprendimento dei concetti di isomeria, conformazione e stereochimica delle molecole organiche e delle conseguenze di queste nei sistemi biologici. Particolare attenzione sarà inoltre data alle reazioni di addizione elettrofila relativamente alla classe di alcheni e alle reazioni di sostituzione nucleofila partendo dagli alogenuri alchilici come substrati di partenza. Per entrambe le classi di reazione, gli studenti dovranno comprenderne sia i meccanismi che tutte le implicazioni legate alla stereochimica. 

Programma

Programma Chimica Generale e Inorganica Anno Accademico 2019-2020

 Struttura degli atomi e tavola periodica degli elementi.

Protone, neutrone, elettrone. Modelli atomici.

Principio di esclusione di Pauli. Orbitali. Aufbau. Tavola periodica

degli elementi. Proprietà periodiche degli elementi: dimensioni atomiche, energia di

ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività.

 

Il legame chimico.

Concetti generali. La regola dell’ottetto. L’energia e la distanza di legame. Il legame

atomico: legame omeopolare, covalente eteropolare, dativo. Polarità delle molecole.

Ibridazione degli orbitali. Il legame chimico: Le molecole e gli orbitali molecolari. Le formule di Lewis e la regola dell’ottetto. Legame covalente: legame s e legame p, legami multipli. Legame covalente

eteropolare. Legame ionico. L’energia di legame. Ibridazione degli orbitali: sp, sp2, sp3. Lunghezza

di legame. Geometria molecolare: teoria VSEPR.

Reazioni chimiche – Stechiometria: Classificazione e nomenclatura dei composti inorganici: ioni, idruri, ossidi, idrossidi, acidi, sali. Nomenclatura dei composti chimici. Numero di ossidazione.

La legge della conservazione della massa. La teoria atomica e la legge delle proporzioni definite.

Numero di Avogadro. Concetto di mole. La massa molare. Equazioni chimiche. Bilanciamento

delle reazioni chimiche.

 

Stati di aggregazione della materia - stato gassoso: Gas ideali e gas reali. Le leggi dei gas: trasformazioni a temperatura costante, a volume costante, a pressione costante. Il principio di Avogadro. Volume molare di un gas. Equazione di stato dei gas ideali. Equazione di stato dei gas reali. Teoria cinetica dei gas.

 

Lo stato liquido e lo stato solido: Liquefazione di un gas: tensione di vapore e fenomeni critici.

Equazione di Clausius - Clapeyron. Diagramma di stato di una sostanza pura. Teoria cinetica dei

liquidi. Tensione superficiale. Evaporazione ed ebollizione. Proprietà dei solidi. I cristalli. La

temperatura ed il movimento delle particelle. Calore specifico. Passaggi di stato.

 

Le soluzioni: Solvente, soluto e soluzione. Modi di esprimere la concentrazione di una soluzione.

La legge di Dalton. Solubilità e soluzioni sature. Leggi di Raoult e di Henry. Proprietà colligative.

Abbassamento della tensione di vapore. Innalzamento della temperatura di ebollizione.

Abbassamento della temperatura di congelamento. Osmosi e pressione osmotica.

 

Reazioni chimiche ed energia: Variabili di stato. Primo principio della termodinamica. Calore di

reazione. La legge di Hess. Secondo principio ed entropia. Energia libera di Gibbs e spontaneità di

un processo.

 

Equilibrio chimico: Legge di azione di massa. Principio di Le Chatelier e fattori che influenzano

l’equilibrio. Equilibri in fase gassosa ed eterogenei. Prodotto di solubilità.

 

Acidi e Basi: Teoria di Arrhenius e di Bronsted Lowry. Autoprotolisi dell’acqua. Equilibri acidobase.

Definizione di pH. Costante di dissociazione. Reazioni acido-base. Acidi poliprotici e basi

poliprotiche. Soluzione tampone. Formazione di sali. Indicatori di pH. Titolazione acido-base.

 

Elettrochimica

Le pile. Potenziale di un semielemento. Equazione di Nernst. Elettrolisi. Legge di Faraday. Reazioni redox.

Cenni di Chimica Inorganica

Proprietà Generali dell’Idrogeno e degli Elementi dei Gruppi 1, 2, 3, 13, 14, 15, 16, 17, 18.

Programma Chimica Organica Anno Accademico 2019-2020

 

Struttura elettronica di atomi e molecole

 

Le prime molecole organiche e la chimica del carbonio

Teoria della struttura di Kekulè

Il legame covalente

Orbitali molecolari

Equazione di Schroedinger; LCAO

Modello VSEPR e forma delle molecole

Ibridazione degli orbitali:sp3,sp2, sp.

Risonanza

 

Idrocarburi, classificazione

Alcani cicloalcani, alogenuri alchilici

 

Ibridazione sp3 negli alcani

Struttura e nomenclatura IUPAC

Isomeri costituzionali

Cicloalcani

Analisi conformazionale di alcani e cicloalcani

Stereoisomeria

Isomeria cis-trans nei cicloalcani

Proprietà chimico-fisiche

Composti policiclici

Alogenuri alchilici: struttura e nomenclatura IUPAC; proprietà chimico-fisiche.

 

 

Alcheni e alchini

 

Idrocarburi insaturi

Ibridazione sp2 negli alcheni

Ibridazione sp negli alchini

Struttura e nomenclatura IUPAC

Configurazione cis-trans

Configurazione- E,Z

Dieni:1,3-Butadiene e coniugazione;

Trieni, Polieni (cumulati, coniugati, isolati)

Terpeni, Vitamina A

 

Chiralità

 

Composti chirali e achirali

Elementi di simmetria

Centro chirale

Enantiomeri e diastereoisomeri

Regole R,S

Proprietà degli stereoisomeri

Attività ottica

Polarimetro

Miscele racemiche

Significato biologico della chiralità

 

 

Reazioni degli Alcheni

 

Meccanismo di reazione

Diagramma di energia

Coordinata di reazione

Energia di attivazione

Stato di transizione

Addizioni elettrofile:

Addizione di acidi alogenidrici

Regioselettività

Carbocationi e stabilità

L’effetto induttivo

Addizione di cloro e bromo

Addizione di acqua acido-catalizzata

Reazioni stereospecifiche

Addizioni di acidi alogenidrici a dieni coniugati

Trasposizione del metile.

Reazione di idrogenazione

 

REAZIONI DI SOSTITUZIONE NUCLEOFILA

Reagenti Nucleofili e Basicità                                                                         

Reazioni di  Sostituzione Nucleofila

Meccanismo di sostituzione nucleofila bimolecolare (SN2)

Meccanismo di sostituzione nucleofila monomolecolare (SN1)

Efficienza di un nuleofilo

Gruppo uscente

Stabilità dei carbocationi allilici e benzilici.

Effetto del solvente

Reazioni di Eliminazione, Meccanismi E1 ed E2

Competizione tra reazioni di eliminazione e reazioni di sostituzione nucleofila

 

Alcoli, Eteri e Tioli

Alcoli:

Struttura e nomenclatura IUPAC

Proprietà fisiche e legami idrogeno

Acidità degli alcoli

Eteri:

Struttura e nomenclatura IUPAC

Proprietà fisiche

Eteri ciclici: Epossidi

Tioli:

Struttura

Nomenclatura

Proprietà fisiche

 Benzene e Aromaticità

 

Strutture di Kekulè

Il sistema π del benzene

Risonanza

Concetto di aromaticità

Reattività dei sistemi aromatici

Regola di Hückel

Composti aromatici eterociclici

Benzeni disostituiti o polisostituiti

Fenoli

Acidità dei fenoli

 Ammine

 Ammine primarie, secondarie e terziarie,

Nomenclatura

Proprietà fisiche

Basicità delle ammine. 

Ammine aromatiche

 

Aldeidi e Chetoni

 

Il gruppo Carbonilico

Polarizzazione del gruppo carbonilico e forme di risonanza

Aldeidi e chetoni, nomenclatura e proprietà fisiche

Tautomeria cheto-enolica.

 

Il gruppo carbossilico

Struttura, nomenclatura e proprietà fisiche

Ibridazione e polarità

Acidi carbossilici, acidità.

Derivati degli acidi carbossilici

Esteri: struttura, nomenclatura e proprietà fisiche

Esteri ciclici: lattoni.

Esterificazione di Fischer.

Ammidi, proprietà delle ammidi.

Lattami, antibiotici.

 

 

Principi di base della Spettrometria di Massa (MS)

 

Principi e Strumentazione

Tecniche di Ionizzazione

Frammentazione di molecole organiche

Spettri di massa

Applicazioni della MS per assegnare la struttura delle molecole organiche : cenni 

Impegno orario complessivamente richiesto allo studente

136 ore di studio individuale 

Metodi insegnamento

Lezioni frontali ed esercitazioni in aula.

Risorse per l'apprendimento

Libri di testo

Schiavello-Palmisano: Fondamenti di Chimica, Quinta Edizione, EdiSES 2017.

Brown-Poon “Introduzione alla Chimica Organica” Sesta Edizione. EdiSES 2016.
J. Mc Murry “ Fondamenti di Chimica Organica” quarta Edizione. Zanichelli, 2011.

 Per le esercitazioni: F. S.  Lee,: “Guida alla soluzione dei problemi da Introduzione alla Chimica Organica di W.H. Brown, T. Poon” quinta edizione 2015 EdiSES.

Modalità di frequenza

Le modalità sono indicate dall’art.8 del Regolamento didattico d’Ateneo.

Modalità di accertamento

Le modalità generali sono indicate nel regolamento didattico di Ateneo all’art.22 consultabile al link http://www.unicz.it/pdf/regolamento_didattico_ateneo_dr681.pdf

L'esame consiste in una prova scritta, comprendente domande sull'intero programma del corso, ed una verifica orale. Il compito scritto è composto di 12 domande di cui 6 relative al programma di Chimica generale ed Inorganica e 6 relative al programma di Chimica Organica. A ciascuna domanda viene assegnato un punteggio da 0  a 5.

La prova orale sarà possibile solo in caso di superamento dello scritto (minimo per essere ammessi 18/30 in entrambe le prove scritte).