66922 - CHIMICA DI COORDINAZIONE CON LABORATORIO

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.

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) sintesi di nanoparticelle di Au  e di complessi dei metalli di transizione; (b) 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, Chimica inorganica descrittiva, Edises Ed., ISBN:8879599712

F. Neve, Chimica di Coordinazione: dalla teoria alla pratica, Piccin Ed., ISBN: 978-88-299-2324-3

Metodi didattici

Il corso si compone di lezioni frontali assistite dalla proiezione di diapositive e filmati (3CFU), esercitazioni in aula con risoluzione, alla lavagna, di problemi stechiometrici, di geometria molecolare ed isomerie (1CFU) ed esperienze in laboratorio (2CFU). 

Per trarre il massimo profitto dal corso e per facilitare la preparazione all'esame, si sottolinea l'importanza di frequentare le lezioni con regolarità.

La frequenza del modulo di laboratorio è obbligatoria.

Per le esperienze di laboratorio gli studenti saranno divisi in due turni. Il laboratorio consta di esperienze di circa 4 ore per ogni giorno di laboratorio, volte ad apprendere le fondamentali tecniche di sintesi e caratterizzazione dei composti di coordinazione. 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.

In considerazione delle tipologie di attività e metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede lo svolgimento dei moduli 1 e 2 in modalità e-learning e la partecipazione al modulo 3 di formazione specifica sulla sicurezza e salute nei luoghi di studio. Indicazioni su date e modalità di frequenza del modulo 3 sono consultabili nella apposita sezione del sito web di corso di studio.

Modalità di verifica e valutazione 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 riguarda il modulo di teoria (4CFU) e l'esame orale il modulo di laboratorio (2CFU): il voto è la media pesata sul numero di CFU.

Per l'esame scritto, lo studente ha a disposizione un tempo di un'ora, non può avvalersi dell’aiuto di appunti o libri, può utilizzare la calcolatrice scientifica e la tavola periodica che viene fornita dal docente assieme al testo del compito.

L'esame scritto è composto di 8-10 quesiti che riguardano esercizi numerici e domande aperte della parte teorica.

Il voto finale dello scritto viene calcolato sommando i punteggi ottenuti in tutti i quesiti ed il punteggio massimo è pari a 32, corrispondente a 30 e lode; l’esame viene superato se viene ottenuto un punteggio di almeno 18.

Il voto dello scritto ha validità di 1 anno.

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 Simone D'Agostino

Consulta il sito web di Andrea Fermi