66922 - CHIMICA DI COORDINAZIONE CON LABORATORIO

Scheda insegnamento

SDGs

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Energia pulita e accessibile Consumo e produzione responsabili

Anno Accademico 2018/2019

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede le conoscenze della chimica dei composti di coordinazione e delle loro principali proprietà e conosce le metodologie necessarie in un laboratorio di chimica inorganica attraverso la sintesi e caratterizzazione di composti di coordinazione.

Programma/Contenuti

Prerequisiti: lo studente che accede a questo corso deve conoscere i fondamenti della chimica generale e della stechiometria ed avere nozioni di base della chimica inorganica. Deve inoltre possedere conoscenze e abilità sperimentali sulle fondamentali procedure adottate in un laboratorio chimico. Fondamenti di Chimica con laboratorio è propedeutico a tale corso: l'esame del presente corso può essere sostenuto solo dopo quello di Fondamenti di Chimica; inoltre, la frequenza del laboratorio di Fondamenti di Chimica è obbligatoria per l'accesso al presente laboratorio.

Frequenza: la frequenza del laboratorio (2CFU) è obbligatoria.

Programma

Composti di coordinazione : leganti mono- e polidentati, leganti macrociclici; sfera di coordinazione; numero di coordinazione (fattori che lo determinano) e relativa geometria del complesso; isomeria e chiralità; nomenclatura. Sintesi e stabilità (effetto chelante e templato); equilibri di coordinazione e diagramma di distribuzione delle specie.

Teoria del campo cristallino per un campo di leganti ottaedrico, tetraedrico e planare quadrato. Fattori che influenzano la separazione degli orbitali d, serie spettrochimica. Spiegazione in base a tale teoria di: spettri di assorbimento, proprietà magnetiche (composti paramagnetici, diamagnetici, ferromagnetici e antiferromagnetici) e proprietà periodiche (energia reticolare, dimensione degli ioni in complessi ottaedrici, energia di idratazione). Energia di stabilizzazione del campo (CFSE): confronto tra geometria ottaedrica e tetraedrica. Teorema di Jahn-Teller: distorsione tetragonale di complessi ottaedrici di Cu(II), scissione delle bande di assorbimento. Aspetti positivi e negativi della teoria CFT.

Teoria degli orbitali molecolari : criteri per la combinazione di orbitali. Interazione sigma e pi-greco. Razionalizzazione della serie spettrochimica. Classificazione delle transizioni elettroniche e loro caratteristiche (energia, intensità e forma).

Reazioni dei composti di coordinazione : (a) sostituzione del legante e meccanismi associativo, dissociativo e d interscambio e definizione di composti labili e inerti; (b) riarrangiamento; (c) reazioni sul legante; (d) processi di trasferimento elettronico e cenno alla teoria di Marcus.

Accenni alle applicazioni di più recente sviluppo negli ambiti della medicina e della nanotecnologia dei composti di coordinazione.

Composti organometallici : definizione ed eccezioni alla definizione. Regola dei 18 elettroni. Legame sinergico: donazione e retrodonazione. Esempi delle principali classi di composti.

Esperienze di laboratorio comprendenti: (a) costruzione di modelli di semplici molecole inorganiche e di composti di coordinazione e loro interpretazione in base alla teoria VSEPR; (b) sintesi di nanoparticelle di Au  e di complessi dei metalli di transizione; (c) analisi delle proprieta' chimico-fisiche (mediante spettroscopia IR, UV/VIS e misure di suscettività magnetica tramite la bilancia di Evans) e della reattività dei composti sintetizzati. 



Testi/Bibliografia

Appunti di lezione disponibili sul sito del docente.

G. Rayner-Canham, T. Overton, Descriptive Inorganic Chemistry, VI edizione inglese, ISBN-10: 1464125570

P. Atkins, T. Overton, J. Rourke, M. Weller, F. Armstrong, Chimica Inorganica, Zanichelli, II edizione italiana

Metodi didattici

Il corso si compone di lezioni frontali (3CFU), esercitazioni in aula (1CFU) ed esperienze in laboratorio (2CFU). 

Le lezioni in aula descrivono le principali teorie per spiegare la formazione e le proprietà dei composti di coordinazione.

Le esercitazioni in aula vertono su (a) modelli molecolari, geometria molecolare ed isomerie, (b) esercizi di stechiometria utili per la preparazione della parte di laboratorio.

Per le esperienze di laboratorio gli studenti saranno divisi in due turni, di cui uno avrà come docente di riferimento Prof. Paola Ceroni e l'altro Prof. Lucia Maini. Il laboratorio consta di 8 esperienze (circa 4 ore per ogni giorno di laboratorio), volte ad apprendere le fondamentali tecniche di sintesi e caratterizzazione dei composti di coordinazione. La frequenza del laboratorio è obbligatoria e lo studente deve eseguire test on-line prima di ciascuna esperienza e  scrivere una breve relazione per ogni esperienza di laboratorio effettuata. La consegna delle relazioni deve essere effettuata on-line entro la data indicata dal docente e riportata on-line.

Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso un esame scritto e una prova orale, assieme alla valutazione del lavoro svolto in laboratorio e delle corrispondenti relazioni, la cui valutazione è riportata on-line per ogni singolo studente.

L'esame scritto e orale è mirato ad accertare l'acquisizione delle conoscenze ed abilità sopra descritte e verte non solo sulla parte teorica, ma anche sulle conoscenze apprese attraverso le esperienze di laboratorio e le esercitazioni in aula.

Il superamento dell'esame di Fondamenti di Chimica con laboratorio è prerequisito per l'accesso all'esame del presente corso.



Strumenti a supporto della didattica

Durante le lezioni verranno utilizzati il videoproiettore e la lavagna.

Per la parte di laboratorio, saranno presenti test on-line da eseguire prima di ciascuna esperienza per verificare la conoscenza dello studente sulle norme di sicurezza in laboratorio e sulle operazioni più importanti e critiche da eseguire.

In laboratorio, oltre alle più tradizionali attrezzature chimiche verranno utilizzati modelli molecolari e la seguente strumentazione: spettrofotometri UV-VIS e FT-IR, bilancia magnetica di Evans, tecniche analitiche convenzionali.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Paola Ceroni

Consulta il sito web di Lucia Maini