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 Andrea Fermi