C9531 - PRINCIPI DI CHIMICA FISICA PER COMPOSTI NATURALI

Conoscenze e abilità da conseguire

Le conoscenze acquisite dagli studenti al termine del corso riguardano la termodinamica e la cinetica di molecole, soluzioni e sistemi colloidali di composti naturali, insieme ai principi di tecniche per la caratterizzazione e la separazione dei vari componenti di un sistema. In particolare, gli studenti conosceranno i principi e saranno in grado di: •ricavare i parametri termodinamici e cinetici di un sistema di composti naturali; •di comprendere i processi chimico fisici alla base della separazione di una miscela di composti; •di valutare le proprietà redox di un sistema molecolare o un materiale di sostanze naturali, anche per la determinazione di possibili processi antiossidanti; •di razionalizzare le proprietà reologiche di liquidi e sistemi colloidali

Contenuti

1. Termodinamica molecolare dei composti naturali
Principi di termodinamica delle soluzioni. Potenziale chimico, energia libera di Gibbs, equilibrio, attività e coefficienti di attività. Interazioni intermolecolari (legame a idrogeno, interazioni idrofobiche, elettrostatiche, di van der Waals e π–π), solubilità, coefficienti di ripartizione e relazioni struttura–proprietà, con esempi rappresentativi di costituenti del vino, polifenoli, flavonoidi, alcaloidi, terpeni e carotenoidi.
2. Elettrochimica dei prodotti naturali
Termodinamica elettrochimica, equazione di Nernst, potenziali di elettrodo, equilibri redox e cinetica del trasferimento elettronico. Proprietà elettrochimiche di composti fenolici, flavonoidi, vitamine e altri antiossidanti naturali. Relazione tra proprietà redox e attività antiossidante. Valutazione della stabilità ossidativa delle formulazioni. Tecniche elettroanalitiche quali voltammetria ciclica, voltammetria differenziale a impulsi, voltammetria a onda quadra e cronoamperometria. Interpretazione integrata dei dati elettrochimici.
3. Fenomeni di trasporto e stabilità dei prodotti naturali
Diffusione, leggi di Fick, trasporto di massa e permeabilità. Cinetica chimica, leggi di velocità, ossidazione, idrolisi e fotodegradazione. Studi di stabilità accelerata, previsione della shelf-life e sistemi di rilascio controllato per prodotti naturali.
4. Autoassemblaggio, interfacce e sistemi colloidali
Termodinamica delle superfici e delle interfacce. Adsorbimento, tensioattivi, micellizzazione e autoassemblaggio supramolecolare. Emulsioni, nanoemulsioni, liposomi e nanoparticelle lipidiche. Stabilità colloidale, potenziale zeta e fenomeni di aggregazione.

Testi/Bibliografia

P.W Atkins, J. De Paula, J. Keeler Chimica Fisica, VI ed. it., Zanichelli (2020)

oppure

P.W Atkins, J. De Paula, J Chimica Fisica, V ed. it., Zanichelli (2012)

dispense di termodinamica (distribuite su Virtuale)

Dispense e diapositive presentate a lezione.

Metodi didattici

• Le lezioni frontali saranno mirate alla comprensione teorica e all'utilizzo pratico di strumenti per risoluzione di problemi di chimica fisica
• Le lezioni saranno accompagnate da esercizi numerici che accompagneranno le lezioni teoriche attraverso lezioni frontali, esercitazioni numeriche e attraverso quiz di autovalutazione.

• In considerazione delle tipologie di attività e metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede lo svolgimento di tutti gli studenti dei Moduli 1 e 2 in modalità e-learning: https://site.unibo.it/tutela-promozione-salute-sicurezza/it/corsi-di-formazione/formazione-obbligatoria-su-sicurezza-e-salute-per-svolgimento-di-tirocinio-tesi-laboratorio

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale

La prova di accertamento consiste in un esame orale, allo studente/alla studentessa verrà chiesto di rispondere a due/tre domande aperte sulla parte teorica del corso. Il voto verrà attribuito in base alla qualità delle risposte aperte, valutando in particolare la capacità di analisi e approfondimento del tema proposto, nonché la chiarezza espositiva e la proprietà di linguaggio. Lo studente ha il diritto di rifiutare la verbalizzazione del voto positivo proposto 1 volta (secondo il regolamento didattico di ateneo ART.16, comma 5).

Per quanto riguarda la verifica dell’apprendimento, l’uso dell’IA è vietato. Ogni utilizzo costituisce violazione dell’integrità accademica.

Studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti:si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it): sarà sua cura proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del/della docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell'insegnamento.

Studenti/sse con riconoscimento dello status “studente lavoratore”: consultare il sito web (https://www.unibo.it/it/studiare/guida-alla-scelta-del-corso/conciliare-studio-e-lavoro ) dedicato per richiederne lo status e le misure previste.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna, proiettore, laboratori didattici (informatico e sperimentale), esercitazioni numeriche, supporto video, quiz di autovalutazione (attraverso l’utilizzo di Virtuale [https://virtuale.unibo.it/] o di Kahoot)

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Francesco Paolucci

Consulta il sito web di Stefania Rapino