00088 - CHIMICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente possiede una preparazione che gli permetta di conoscere: a) le nozioni di base di chimica generale b) i rapporti che intercorrono tra struttura molecolare e ruolo biologico dei principali composti presenti nel corpo umano e dei comuni fattori nutrizionali c) i principi mediante i quali questi composti possono interagire tra loro e modificarsi per consentire alle cellule di svolgere le funzioni di base e specializzate. In particolare lo studente è in grado di: • conoscere le proprietà' dell'acqua, delle soluzioni, degli acidi, delle basi e dei sali, con particolare riferimento alle strutture inorganiche e cristalline presenti nei tessuti dentali; • identificare le proprietà’ chimiche, le caratteristiche strutturali, l’organizzazione molecolare e l’orientamento spaziale, dei carboidrati, dei lipidi, delle proteine e degli acidi nucleici, riferendole alle principali funzioni biologiche che essi svolgono nel corpo umano e, in particolare, nei tessuti dentali; • interpretare i processi di produzione energetica cellulare riferendoli alle leggi della termodinamica; • conoscere i principi che regolano i meccanismi della catalisi enzimatica; • utilizzare le conoscenze acquisite per definire e interpretare le basi biochimiche e molecolari di alcuni importanti processi fisiologici e fisiopatologici che riguardano l’apparato stomatognatico;

Contenuti

Struttura e proprietà dell'atomo - Struttura del nucleo e delle particelle fondamentali dell'atomo. Struttura dell'atomo secondo la meccanica ondulatoria. Funzione d'onda, orbitali, numeri quantici. Autovalori e autofunzioni. Equazione di Schrodinger. Principi di aufbau, Pauli, Hund. Carica nucleare efficace. Tavola periodica degli elementi e sue proprietà. Energia di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività e carattere metallico.

Legami chimici - Legame covalente. Stato fondamentale e di valenza degli atomi. Ibridazione degli orbitali del carbonio. Legame ionico. Valenza ionica. Proprietà dei composti ionici. Legge di Hess e ciclo di Born-Haber. Componenti dell'energia reticolare: energia di Madelung, di repulsione elettronica e di interazione di London. Il legame metallico. Orbitali di legame e di antilegame. Teoria delle bande. Conduttori, isolanti e semiconduttori. I legami deboli ed intermolecolari. Dipoli e forze di repulsione. Molecole polari, apolari, idrofiliche, idrofobiche e anfipatiche. Legame a idrogeno. Formule minime, molecolari e di struttura. Calcolo moli e massa molare.

Proprietà della materia - Stato gassoso e liquido della materia. Stato solido amorfo e cristallino. Grado di cristallinità. Il reticolo cristallino e le celle unitarie. I reticoli di Bravais. Proprietà e geometria dei cristalli ionici, covalenti, molecolari e metallici. Elementi di simmetria cristallografica. Unità asimmetrica. Gruppi puntuali (classi) e spaziali. Isomorfismo, polimorfismo, allotropia, cristalli misti, strutture policristalline. Difetti nelle strutture dei cristalli. Soluzioni gassose, liquide e solide.

Proprietà chimiche delle leghe – Classificazione dei biomateriali. Biomateriali metallici. Processi di fusione e sinterizzazione. Definizione di fase. Leghe monofase e polifase. Soluzioni solide sostituzionali e interstiziali. Diagrammi di stato e di fase. Diagrammi a uno, due o più componenti. Sistemi liquido-solido. Miscibilità completa, miscibilità parziale e immiscibilità. Grani e cristalli zonati. Regola della leva. Significato di punto, temperatura e lega eutettici.

Reazioni chimiche e cinetica - Equazione stechiometrica. Cinetica delle reazioni chimiche. Equazione canonica. Teoria delle collisioni ed effetto sterico. Energia di attivazione e teoria del complesso attivato. Costanti di velocità. Ordine di reazione. Equazione di Arrhenius. Catalizzatori.

Equilibri chimici - Equilibrio chimico omogeneo ed eterogeneo. Fattori che influenzano l'equilibrio chimico. Legge di azione di massa. Principio di Le Chatelier o dell'equilibrio mobile. Equilibri in soluzione acquosa. Prodotto ionico dell'acqua. Definizione e forza di acidi e basi. Ka e Kb. Concetto di pH e formule di calcolo. Equazione di Henderson-Hasselbalch. Acidi mono- e poliprotici. Soluzioni tampone. Tampone fosfato e bicarbonato. Neutralizzazione. Solubilità molare, prodotto ionico e di solubilità. Sali poco solubili. Fattori che modificano la solubilita'. Ione comune.

Elettrochimica - Soluzioni ioniche ed elettrolitiche. Forza ionica. Conducibilità degli elettroliti. Potenziale elettrico, forza elettromotrice. Pile o celle galvaniche. Elettrodo a idrogeno. Potenziale standard di riduzione. Equazione di Nernst. Elettrolisi. Corrosione chimica, elettrochimica e da microrganismi. Corrosione galvanica, per aerazione differenziale, in fessura, per vaiolatura, intra- e intergranulare, per erosione e sotto sforzo. Passivazione dei metalli. Nobiltà ideale e pratica dei metalli.

Termodinamica - Prima e seconda legge della termodinamica. Reazioni eso- e endotermiche. Definizioni di entalpia e entropia. Energia libera. Processi spontanei, irreversibili, all'equilibrio, esoergonici e endoergonici.

Composti organici - Stereoisomeri. Enantiomeri. Diastereoisomeri. Sterochimica D e L. Isomeri cis-trans. Monosaccaridi. Aldosi e chetosi. Strutture cicliche. Isomeri costituzionali, configurazionali e conformazionali. Derivati dei monosaccaridi: esteri, acidi, aminozuccheri. Il legame glicosidico. Disaccaridi e polisaccaridi. Glicosaminoglicani. Acidi grassi saturi, insaturi e essenziali. Trigliceridi. Glicerofosfolipidi, sfingolipidi, glicolipidi. Colesterolo. Struttura, classificazione e proprietà degli aminoacidi proteici. Aminoacidi essenziali. Il legame peptidico. Struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine. Proteine globulari e fibrose. Glicoproteine. Proteoglicani.

 

Testi/Bibliografia

R.A. Michelin, A. Munari. Fondamenti di Chimica. CEDAM. (Testo con approfondimenti sulle proprietà dei solidi cristallini e delle leghe).

F.A. Bettelheim et al. Chimica e Propedeutica Biochimica. EdiSES. (Testo con riferimenti ad argomenti biomedici).

M. Lieberman, A.D. Marks. Biochimica medica. Un approccio clinico. Casa Editrice Ambrosiana. (Testo di Propedeutica Biochimica e Biochimica con numerosi esempi di applicazioni in medicina). 

D.B. Ferguson. Biologia del cavo orale. Istologia, Biochimica, Fisiologia. Casa Editrice Ambrosiana.

Metodi didattici

Didattica frontale, esercitazioni di laboratorio e attività seminariali inerenti l’apparato stomatognatico.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento del programma del corso di Chimica avviene attraverso una prova scritta che accerta l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese, seguita dalla sua correzione e spiegazione degli errori commessi in presenza dello studente. Il superamento della prova è necessario per poter accedere all'esame del corso di Biochimica. La frequenza alle lezioni viene accertata per apposizione della firma dello studente sul foglio delle presenze.

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore, PC. Disponibilita' delle presentazioni delle lezioni  in formato elettronico.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Claudio Muscari