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

Chimica generale e organica

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.

 

Approfondimenti di chimica odontoiatrica

Strutture cristalline del cavo orale

Equilibri ionici dell'apatite

Metabolismo dello ione fluoruro

Elettrochimica delle leghe dentali 

Proprieta' chimico-fisiche del biofilm dentale

Dolcificanti naturali e sintetici

Proteine salivari

Tecniche di laboratorio chimico

 

 

Testi/Bibliografia

R.A. Michelin, A. Munari. Fondamenti di Chimica. CEDAM.

M. Lieberman, A.D. Marks. Biochimica medica. Un approccio clinico. Casa Editrice Ambrosiana.

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

Metodi didattici

Didattica frontale, esercitazioni di laboratorio e attività seminariali.

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