CHIMICA GENERALE ED INORGANICA Prof.ssa Dominga

CHIMICA GENERALE ED INORGANICA
Prof.ssa Dominga Rogolino
FINALITA'
Il corso ha lo scopo di introdurre gli studenti al linguaggio della chimica. Si descriveranno gli atomi e le
molecole isolati e nei diversi stati di aggregazione, sottolineando come si possano correlare le proprietà
macroscopiche alla struttura microscopica. Verrà sottolineata l'importanza del concetto di equilibrio
chimico e la complementarietà fra descrizione termodinamica e cinetica di un processo.
PROGRAMMA
- La teoria atomica della materia. Elettrone, protone, neutrone. Numero atomico, peso atomico,
isotopi. Il modello classico della struttura dell'atomo. La meccanica quantistica (equazione di Planck,
equazione di De Broglie, principio di indeterminazionedi Hisenberg). Il modello quantomeccanico
dell'atomo: equazione d'onda, numeri quantici. L'atomo di idrogeno, gli atomi polielettronici: "aufbau"
(principio di Pauli, regola di Hund), configurazione elettronica degli elementi. La tavola periodica degli
elementi.
L'interazione fra energia e materia, cenni di spettroscopia.
Dagli elementi ai composti. Numero di ossidazione, nomenclatura dei composti inorganici. Formula
minima, formula molecolare, formula di struttura. La reattività chimica: reazioni di salificazione,
reazioni di ossidoriduzione.
Il legame chimico. Elettronegatività. Legame ionico. Legame covalente: la teoria del legame di
valenza (formule di Lewis, legame σ/π, ibridizzazione, risonanza). La struttura delle molecole (Teoria
VSEPR). Cenni di teoria dell'orbitale molecolare (la molecola di ossigeno). Il legame metallico.
Legame idrogeno, interazioni di van der Waals.
Lo stato solido. Solidi amorfi e solidi cristallini. Cenni sulla struttura dei solidi cristallini. Solidi
metallici, covalenti, molecolari e ionici.
Lo stato gassoso. Leggi dei gas. Definizione di temperatura assoluta. Il gas ideale. Equazione di
stato dei gas ideali. Teoria cinetica dei gas e interpretazione statistica del concetto di temperatura.
Deviazioni dal comportamento ideale, gas reali.
Lo stato liquido. Considerazioni di carattere generale sullo stato liquido. Evaporazione, tensione di
vapore, ebollizione. La liquefazione, curva di Andrews.
Le soluzioni. Miscele eterogenee e miscele omogenee. Modi per esprimere la composizione delle
soluzioni. La legge di Raoult e le soluzioni ideali. Soluzioni di soluti non volatili: le proprietà colligative.
La termodinamica. Le funzioni di stato. Il primo principio della termodinamica: energia, lavoro,
entalpia. Il secondo principio: entropia e interpretazione statistica dell'entropia, energia libera di Gibbs
e principio di spontaneità in chimica. Terzo principio.
L'equilibrio chimico. Costante di equilibrio, fattori che influenzano l'equilibrio, principio dell'equilibrio
mobile; dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura; equilibri omogenei ed eterogenei.
Equilibri fra le fasi. Passaggi di stato, regola delle fasi e diagrammi di stato (sistemi ad un solo
componente).
Equilibri ionici. Equilibri di solubilità e prodotto di solubilità. Gli elettroliti: elettroliti forti, elettroliti
deboli. La natura degli acidi e delle basi secondo Arrhenius, Bronsted-Lowry e Lewis. Forza degli
acidi e delle basi, relazione fra proprietà acido-base e struttura, acidi poliprotici. Prodotto ionico
dell'acqua, pH, indicatori di pH. Idrolisi di un sale, soluzioni tampone. Titolazioni acido-base.
La cinetica chimica. Velocità di reazione, equazioni cinetiche ed ordine di reazione. Fattori che
influenzano la velocità di reazione, catalizzatori.
Cenni di elettrochimica. Elettrolisi, processi agli elettrodi. Celle galvaniche. Potenziali di elettrodo e
relative applicazioni.
Cenni di Chimica Inorganica
STECHIOMETRIA
Esercizi riguardanti il bilanciamento delle reazioni chimiche e relativi calcoli ponderali (mole, peso
equivalente, reagente in difetto/eccesso, resa). Esercizi riguardanti le soluzioni. Calcolo del pH per
soluzioni di acidi/basi forti/deboli, per soluzioni tampone e nel caso di idrolisi.
MODALITA' D'ESAME
L’esame finale (orale) verterà su tutti gli argomenti del programma. Lo studente dovrà dimostrare di aver
compreso, e di essere in grado di utilizzare, i concetti fondamentali di ogni argomento.
Testi consigliati:
SACCO, PASQUALI, MARCHETTI, "Chimica Generale e Inorganica", CEA, Milano.
P.ATKINS, L.JONES, "Chimica Generale", Zanichelli, Bologna.
P.MICHELIN LAUSAROT, G.A.VAGLIO, "Fondamenti di stechiometria", Piccin, Padova.
KOTZ, TRECHEL: "Chimica", Ed. EdiSES, Napoli.
Sono a disposizione degli studenti le dispense del Docente
FONDAMENTI DI MATEMATICA
(Corso Integrato con: Fisica)
Prof.ssa Rita Campanini
FINALITA'
Il corso intende fornire i concetti basilari dell'Analisi Matematica ed alcune fondamentali tecniche di
calcolo.
PROGRAMMA
Richiami di calcolo numerico e algebrico
- Unità di misura, potenze del 10 e notazioni scientifiche.
- Proprietà e calcolo con potenze e logaritmi.
- Equazioni e disequazioni in un'incognita.
Elementi di geometria analitica
- Coordinate cartesiane, rette, coniche.
Funzioni
- Generalità sul concetto di funzione e sulle principali proprietà.
- Le funzioni elementari: polinomiali, razionali fratte, funzioni "potenza", esponenziali e logaritmiche.
- Le funzioni trigonometriche.
- Studio qualitativo.
Limiti e derivate
- Definizioni e calcolo.
- Studio di crescenza, decrescenza, massimi e minimi di funzioni e loro rappresentazione grafica.
- Cenni allo sviluppo di Taylor.
Integrali
- Integrali indefiniti e semplici integrazioni.
- Integrale definito e suo significato geometrico.
- Cenno agli integrali generalizzati.
MODALITA' D'ESAME
L'esame finale prevede una prova scritta ed una orale. Se la prova scritta è giudicata "insufficiente" si
sconsiglia il candidato di sostenere la prova orale.
Testi consigliati:
V. VILLANI: "Matematica per discipline Bio-Mediche", McGraw-Hill, 2001.
FISICA
(Corso Integrato con: Fondamenti di Matematica)
Prof. Gianluigi Vaona
FINALITA'
Il corso intende fornire i concetti e le leggi fondamentali della fisica sperimentale in generale, con
particolare attenzione alla termodinamica.
PROGRAMMA
1. Vettori. Caratterizzazione di un vettore e sua scomposizione lungo direzioni ortogonali. Operazione
di somma e differenza tra vettori. Prodotto scalare. Prodotto vettoriale.
2. Cinematica. Vettore posizione, velocità ed accelerazione. Moto rettilineo uniforme. Moto rettilineo
uniformemente accelerato. Moto naturalmente accelerato. Moto piano. Moto circolare: velocità
angolare ed accelerazione angolare.
o
o
o
3. Dinamica del punto materiale. Definizione di forza. 1 , 2 e 3 principio della dinamica. Sistemi
inerziali. Lavoro. Forze conservative e non conservative. Energia potenziale. Peso e massa. Forze
gravitazionali. Teorema dell'energia cinetica. Conservazione dell'energia meccanica totale. Forza
elastica. Forze di attrito: statico, dinamico, viscoso. Potenza. Momento di una forza. Condizioni
generali di equilibrio.
4. Liquidi. Densità e peso specifico. Pressione. Legge di Stevino. Principio di Archimede. Liquido
ideale. Regime stazionario. Teorema di Bernoulli. Portata. Legge di Stockes. Tensione superficiale.
Capillarità.
5. Termodinamica. Equilibrio termico. Temperatura. Calore e calore specifico. Gas perfetto. Equazioni
o
di stato. Lavoro e calore. 1 principio della termodinamica. Energia interna. Reversibilità ed
o
irreversibilità. 2 principio della termodinamica. Ciclo di Carnot. Entropia.
6. Elettromagnetismo. Il campo elettrico. Legge di Coulomb. Energia potenziale e potenziale elettrico.
Capacità. Condensatori: serie e parallelo. La corrente elettrica. Leggi di Ohm. Resistenze: serie e
parallelo. Effetto termico della corrente (Effetto Joule). Effetti chimici della corrente. Campo
magnetico. Forza di Lorentz. Campo magnetico prodotto da una corrente. Esperienze di Faraday.
Flusso concatenato: induzione elettromagnetica. Legge di Faraday-Neumann. Legge di Lenz. La
dinamo.
7. Ottica. La luce e sua propagazione. Leggi della riflessione e della rifrazione. Riflessione totale. Lenti
sottili. Costruzione dell'immagine (lente convergente). Microscopio. Principio di Huyghens.
Interferenza. Diffrazione. Polarizzazione.
MODALITA' D'ESAME
L’esame finale (orale) verterà su tutti gli argomenti del programma. Lo studente dovrà dimostrare di aver
compreso, e di essere in grado di utilizzare, i concetti fondamentali di ogni argomento.
Testi consigliati:
Indicazioni relative ai testi verranno date all'inizio del corso.
BIOLOGIA ANIMALE
(Corso Integrato con: Biologia Vegetale)
Prof. Francesco Nonnis Marzano
FINALITA'
Spiegare l'organizzazione ed il funzionamento degli organismi animali partendo dalle caratteristiche delle
singole cellule eucariotiche, fornendo esempi su come le cellule possano coordinare il loro funzionamento
per permettere la vita di organismi pluricellulari complessi.
PROGRAMMA
•
L’ORGANIZZAZIONE DEI SISTEMI VIVENTI
- La gerarchia dell’organizzazione
- Atomi, molecole e legami alla base della chimica della vita. Struttura e funzione delle
macromolecole organiche
- La base cellulare della vita
- I Regni del mondo vivente
•
STORIA EVOLUTIVA DELLA DIVERSITA’ BIOLOGICA
- L’origine della vita
- I procarioti e l’inizio della diversità metabolica
- L’origine degli eucarioti
- Gli invertebrati e le origini della diversità animale
- Origine ed evoluzione dei vertebrati. L’evoluzione dell’uomo
- I meccanismi dell’evoluzione
•
LA CELLULA ANIMALE
- Differenze morfo-strutturali tra cellula eucariotica, procariotica ed i virus
- Struttura e funzione delle membrane. Modelli strutturali di membrana
- Nucleo, citoscheletro e organuli citoplasmatici
- Trasporto cellulare. Trasporto di piccole molecole: diffusione semplice e facilitata, osmosi,
trasporto attivo, cotrasporto. Trasporto di grosse molecole: modalità di esocitosi ed endocitosi
- Metabolismo cellulare e produzione di energia: glicolisi, ciclo di Krebs, catena respiratoria e
fosforilazione ossidativa
- Ciclo cellulare. Apoptosi
- Metodi di indagine cellulare. La microscopia ottica ed elettronica. Colture cellulari
•
GENETICA
- Acidi nucleici. Duplicazione del DNA. Codice genetico e sintesi proteica
- Organizzazione del genoma. Cromosomi, mitosi e meiosi
- I principi fondamentali dell’ereditarietà. L’eredità mendeliana. Dominanza e recessività dei
caratteri
- Genotipo e fenotipo. La variabilità genetica: accoppiamento casuale, mutazioni, retromutazioni e
ricombinazione genica. Incrocio, inincrocio e selezione naturale
- Oncogeni
- Cenni sulla tecnologia del DNA ricombinante e sue applicazioni
•
ADATTAMENTI MORFO-FUNZIONALI
- Modalità riproduttive nel mondo animale. La riproduzione asessuata. La riproduzione sessuata:
gametogenesi, fecondazione e sviluppo embrionale. Coniugazione batterica
- Sangue e sistema immunitario
- I messaggeri chimici: citochine, fattori di crescita, ormoni e feromoni
MODALITA' D'ESAME
L’esame finale (orale) verterà su tutti gli argomenti del programma. Lo studente dovrà dimostrare di aver
compreso, e di essere in grado di utilizzare, i concetti fondamentali di ogni argomento.
Testi consigliati:
N.A. CAMPBELL: “Biologia”, Ed. Zanichelli, Bologna.
W.K. PURVES: “Biologia”, Ed. Zanichelli, Bologna.
E.P. SOLOMON, L.R. BERG, D.W. MARTIN: “Fondamenti di Biologia”, EdiSES, Napoli.
BIOLOGIA VEGETALE
(Corso Integrato con: Biologia Animale)
Prof. Alberto Bianchi
FINALITA'
Il corso di Biologia Vegetale si prefigge di dare nozioni di citologia, istologia, anatomia dei vegetali. Tali
nozioni sono necessarie per affrontare lo studio della Fisiologia vegetale, della Botanica farmaceutica e
della Farmacognosia.
PROGRAMMA
STUDIO DELLE PIANTE
• Le piante hanno una filosofia di vita molto diversa da quella degli animali.
• Individui autotrofi ed eterotrofi.
• Grandi superfici protese nell’aria e nel terreno.
• Rigida coordinazione negli animali, larga autonomia nelle piante.
• L’animale contrasta le influenze esterne, la pianta vi si adatta passivamente.
• Le piante sono indispensabili per tutti gli altri esseri viventi.
• Piante come alimento, regolatrici della composizione atmosferica, per trattenere il
terreno, per i fabbisogni energetici, fonte di risorse rinnovabili.
• Piante produttrici e fonte di metaboliti secondari.
• Piante per uso medicinale.
• Le principali divisioni del regno vegetale.
• Procarioti, eucarioti.
• Piante a tallo, piante a cormo.
• Relazioni evolutive tra i principali gruppi degli esseri viventi.
• Evoluzione delle piante.
• Comparsa dell’ossigeno nell’atmosfera e il passaggio alle terre emerse.
LA CELLULA VEGETALE
• Forme e dimensioni delle cellule vegetali
• La cellula vegetale: stessa struttura base della cellula animale, ma con alcune parti in più.
• I plastidi un’unica grande famiglia:
• Cloroplasto: ultrastruttura, composizione chimica.
Fotosintesi e fattori che la influenzano.
• Cromoplasti.
• Leucoplasti.
Ipotesi dell’origine simbiontica dei plastidi
• La parete cellulare.
• La lamella mediana
• Sostanze pectiche
• La parete primaria
• Cellulosa ed Emicellulosa
• La parete secondaria
• Punteggiature, porocanali, plasmodesmi
• Modificazioni chimiche della parete
• Parete come ambiente esterno della cellula e trasmettitrice di segnali
• Importanza farmaceutica della parete
• I vacuoli
• Funzioni del vacuolo
• Capacità di assumere e trattenere acqua
• Funzione segregatrice
• Componenti del succo vacuolare
• I prodotti del metabolismo secondario delle piante
• Metaboliti secondari come messaggi chimici al mondo esterno
• Importanza farmaceutica dei prodotti del metabolismo secondario
•
•
Crescita e sviluppo della cellula vegetale.
• Moltiplicazione ed ingrandimento cellulare
• Meccanismo della crescita per distensione
• Differenziazione cellulare
I tessuti
• Tessuti Meristematici
• Tessuti Tegumentali
• Tessuti Parenchimatici
• Tessuti Conduttori
• Tessuti Meccanici
• Tessuti segregatori
ANATOMIA DELLA PIANTA
• La meccanica della crescita
• Le diverse zone di sviluppo del fusto e della radice
• Anatomia del fusto
• Zona meristematica
• Zona di distensione e differenziazione
• Zona di struttura primaria
• Zona di passaggio dalla struttura primaria alla secondaria
• Zona di struttura secondaria
• Il legno secondario delle gimnosperme e delle dicotiledoni
• Anatomia delle radice
• Zona meristematica
• Zona di struttura primaria
• Zona di struttura secondaria
• Differenze anatomiche fra radice e fusto
• Anatomia della foglia
• Foglia di dicotiledone
• Foglia di monocotiledone
• Foglia di gimnosperma
• Elementi minerali e loro funzione nella pianta
• Ormoni vegetali
MODALITA' D'ESAME
L’esame finale (orale) verterà su tutti gli argomenti del programma. Lo studente dovrà dimostrare di aver
compreso, e di essere in grado di utilizzare, i concetti fondamentali di ogni argomento.
Testi consigliati:
P.H. RAVEN, RF. EVERT, S.E. EICHHORN: "Biologia delle piante", Zanichelli, Bologna.
A.BRUNI, M. NICOLETTI: "Biologia Vegetale", per la facoltà di Farmacia "Ya Padre", L’Aquila, 1993.
A. SPERANZA, G. L. CALZONI: "Struttura delle piante in immagini" Zanichelli, Bologna.
WILLIAM K. PURVES, DAVID SADAVA, GORDON H. ORIANS, H.CRAIG HELLER: "La Biologia
delle piante", Zanichelli, Bologna.
L. TAIZ, E. ZEIGER: "Fisiologia Vegetale" Edizione Piccin, Padova.
MAARTEN J. CHRISPEELS, DAVID E. SADAVA: " Biologia Vegetale Applicata" Edizioni Piccin,
Padova.
ELEMENTI DI INFORMATICA
Prof. Gianluigi Vaona
FINALITA'
Lo scopo del corso è quello di dare i concetti base dell'hardware e fornire adeguate conoscenze dei
programmi applicativi maggiormente utilizzati.
PROGRAMMA
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Architettura di un sistema di elaborazione dati.
Codifica ed organizzazione dei dati.
Elementi di Hardware: unità centrale, memoria centrale, memorie di massa, unità periferiche di
I/0.
Elementi di Software: principali sistemi operativi e loro caratteristiche.
Interfaccia grafica e a carattere.
Cenni ai principali programmi applicativi e loro utilizzo.
Le reti di trasmissione dati.
Posta elettronica.
Utilizzo di Internet.
MODALITA' VERIFICA
Il corso prevede un test finale relativo agli argomenti trattati che verrà eseguito direttamente sul
computer.
Testi consigliati:
D.P.CURTIN: Informatica di Base, II Ed., McGraw-Hill, Milano, 2002
ECDL - La Guida McGraw-Hill alla patente Europea del Computer - McGraw-Hill, Milano, 2002