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Chimica

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Chemistry

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Anno accademico 2018/2019

Codice dell'attività didattica
VET0033
Docenti
Dott. Silvia MIOLETTI (Responsabile)
Dott. Francesco TURCI (A contratto)
Anno
1° anno
Tipologia
Corso integrato
Crediti/Valenza
10
SSD dell'attività didattica
BIO/10 - biochimica
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Scritto con orale a seguire
Prerequisiti
lo studente deve possedere conoscenze sulla classificazione della materia: elementi, composti, sistemi omogenei ed eterogenei, componenti dell’atomo, tavola periodica, masse atomiche, moli e massa molare,molecole e composti,nomenclatura chimica, composizione percentuale. Classificazione e nomenclatura dei composti organici in base alla struttura molecolare e ai gruppi funzionali. Concetto di isomeria. Formula minima, molecolare, di struttura, contratta. Scissione omolitica ed eterolitica. Reagenti elettrofili e nucleofili.
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Fornire agli studenti le competenze chimiche di base affinché acquistino familiarità con la terminologia chimica, la formazione dei legami, gli equilibri in soluzione, le nozioni basilari riguardanti la chimica dei composti del carbonio, con particolare riferimento alla struttura, nomenclatura e reattività dei principali gruppi funzionali, nonchè le caratteristiche strutturali delle più importanti molecole organiche di interesse biologico, allo scopo di poter correttamente interpretare i processi biologici e i fenomeni naturali.

Provide students with the basic chemical skills to develop a firm understanding of chemical terminology, chemical bond formation, solution equilibrium, basic notions concerning the chemistry of carbon compounds, with particular attention to the structure, nomenclature and reactivity of the main functional groups, as well as to the structural characteristics of the most important organic molecules of biological interest, with the aim of being able to correctly interpret the biological processes and natural phenomena.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Al termine del corso, lo studente avrà acquisito le conoscenze necessarie a comprendere la struttura degli atomi, leggere la tavola periodica e prevedere le proprietà chimiche e fisiche degli elementi, interpretare e scrivere le formule di composti ionici e molecolari, comprendere la natura dei composti, la loro formazione, composizione e nomenclatura, bilanciare le reazioni chimiche e utilizzarle nei calcoli stechiometrici (reazioni di equilibrio, ossido riduzioni, acido-base), comprendere la natura delle diverse forme della materia, le proprietà delle soluzioni acquose, e le teorie che descrivono il comportamento di acidi e basi, comprendere la natura e le caratteristiche dello stato di equilibrio, utilizzare i principi della termochimica per gestire problemi che riguardano il trasferimento di calore, comprendere le basi della cinetica chimica. Inoltre sarà in grado di riconoscere i diversi gruppi funzionali dei composti organici e la formula di semplici molecole in cui sono presenti, descrivere le principali reazioni, gestire i concetti fondamentali della stereochimica, aiutato nelle esercitazioni pratiche dall'utilizzo di modellini molecolari. Lo studente conoscerà le caratteristiche e le proprietà chimiche dei composti organici di interesse biologico (glicidi, lipidi, proteine, nucleotidi), comprendendone la relazione con altre discipline. Durante le esercitazioni pratiche, svolte a piccoli gruppi in laboratorio, lo studente avrà acquisito manualità, coordinamento e consapevolezza nelle varie operazioni e preso confidenza con i principali strumenti di un laboratorio chimico (es. pipette graduate automatiche e manuali, agitatori magnetici, bilance analitiche e tecniche, spettrofotometri) e, mediante collaborazione diretta con i compagni e il docente, sarà in grado di risolvere semplici esercizi di "problem solving" su tracce fornite dal docente. Infine, lo studente avrà acquisito capacità di ragionamento logico e proprietà di linguaggio.

Upon completion of this course, the student will be able to: understand the structure of atoms, apply the periodic laws to predict chemical and physical properties of the elements, comprehend the nature of compounds, their formation, composition, and nomenclature, comprehend chemical equations, apply stoichiometric calculations to a variety of different chemical reactions (equilibrium, oxidation-reduction, acid-base), understand the nature and variety of forms of matter, understand the properties of aqueous solutions systems and the theories describing the behaviour of acids and bases in aqueous systems, understand and apply the principles of chemical equilibrium, use principles of thermochemistry to solve problems involving heat transfer and understand the principles of kinetics. Moreover the student will be able to: identify different functional groups of organic compounds and molecules of simple formula in which they are present, describe the main organic reactions, understand basic concepts of stereochemistry, helped in practical work with the use of molecular models. The student will have clear the chemical properties of organic compounds of biological interest (carbohydrates, lipids, proteins, nucleotides) and their relationship with other disciplines. During the practical lab activities, conducted in small groups, the student will have acquired dexterity, coordination and awareness in various operations and will be familiar with the main tools of a chemical laboratory (e.g. manual and automatic graduated pipettes, magnetic stirrers, analytical and technical scales, spectrophotometers) and through direct collaboration with classmates and the teacher, will be able to solve simple exercises. The student will also demonstrate capacity of logical reasoning and language properties.

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Modalità di insegnamento

Il modulo di Chimica I (40 ore) è articolato in 35 ore di didattica frontale e 5 ore di esercitazioni collettive in aula (esercizi di stechiometria). Il modulo di Chimica II (40 ore) comprende 35 ore di didattica frontale e 5 ore di attività esercitativa svolta nei laboratori didattici a piccoli gruppi.

Chemistry I (40 hours) is divided into 35 hours of theoretical aspects teaching plus 5 hours of group classroom exercises (stoichiometry). Chemistry II (40 hours) includes 35 hours of theoretical aspects teaching plus 5 hours of practical laboratory exercises in small groups. 

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame del C.I. CHIMICA comprende una prova scritta per il MD Chimica I , il cui superamento è propedeutico alla prova orale del MD Chimica II

MD CHIMICA I

Le conoscenze acquisite sono verificate mediante una prova scritta (bilanciamento di reazioni, disegno di formule di struttura, esercizi di stechiometria, domande a risposta aperta) fino a un massimo di  30 punti. Sono previsti due esoneri durante il corso.

MD CHIMICA  II

I risultati dell'apprendimento dei principali concetti di chimica organica e delle molecole di interesse biologico vengono valutati mediante colloquio orale sugli argomenti specificati nel programma e svolti a lezione. In particolare le domande sono articolate in argomenti riguardanti i gruppi funzionali e loro principali reazioni, i concetti di isomeria e stereoisomeria, i carboidrati, i lipidi, le proteine e i nucleotidi.  Per il colloquio orale si hanno a disposizione fino a 30 punti.

N.B. Il punteggio totale del corso integrato si ottiene facendo la media dei punteggi ottenuti nei due moduli.

MD Chemistry I

The exam is based on a written test  (reaction balancing, drawing structural formulae, stoichiometry problems and open-ended questions) score up to a maximum of 30 points. There are two esoneri during the course.

MD Chemistry II

Prerequisite: overcoming MD CHEMISTRY I

The learning outcomes of the major concepts of organic chemistry and biological molecules are evaluated by discussion on the topics specified in the program and during the lessons. For the interview students have up to 30 points.

N.B. The final score of the course is obtained averaging the score of Chemistry I and II.

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Attività di supporto

Ripassi pre esame e chiarimenti/approfondimenti  sugli argomenti dei moduli su richiesta degli studenti previo appuntamento via mail (singoli o piccoli gruppi).

Clarification / further information on the topics of the course at the request of students by appointment via e-mail (individual or small groups).

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Programma

MD Chimica I

Natura atomica della materia. Elementi di struttura dell'atomo. Funzione d'onda e densità di probabilità. Orbitali atomici e numeri quantici. Atomi polielettronici e proprietà periodiche degli elementi. Legame chimico. Elettronegatività e polarità dei legami. L'approccio di Lewis. Geometrie molecolari e teoria della minima repulsione (VSEPR). Teoria del legame di valenza. Risonanza, ibridazione. Forze intermolecolari. Stati di aggregazione della materia: stato gassoso, liquido e solido e loro caratteristiche. Passaggi di stato e diagrammi di stato. Stechiometria e reazioni chimiche, bilanciamento di reazioni, il calcolo della mole, quantità di reagenti e di prodotti; reagente limitante. Soluzioni: generalità, concentrazione, proprietà colligative. Acidi e basi forti e deboli, definizioni di acido-base secondo le teorie di Arrhenius, Brønsted-Lowry e Lewis. Equilibrio chimico, costanti di equilibrio e legge di azione di massa. Equilibri in soluzione acquosa, prodotto ionico dell'acqua, pH, pOH, acidi e basi forti e deboli, pH delle soluzioni saline, soluzioni tampone. Cenni di termochimica e cinetica chimica.

MD Chimica II

Idrocarburi. Benzene e composti aromatici. Eterocicli. Isomeria costituzionale e stereoisomeria.  Reazioni di combustione e di sostituzione radicalica, formazione degli alogenuri alchilici, reazioni di sostituzione e di addizione elettrofila e nucleofila. Alcoli, fenoli, tioli, eteri ed epossidi. Aldeidi e chetoni. Ammine. Acidi carbossilici e derivati: esteri, anidridi, ammidi. Glicidi: monosaccaridi e principali derivati, disaccaridi, polisaccaridi. Glicosidi e legame glicosidico. Lipidi: acidi grassi, lipidi semplici e complessi. Steroidi. Protidi: principali aminoacidi e loro classificazione. Peptidi e legame peptidico. Proteine e loro principali funzioni. Organizzazione strutturale delle proteine. Denaturazione delle proteine. Basi azotate, nucleosidi e nucleotidi. Cenni sulla struttura primaria dei polinucleotidi.

Argomenti delle esercitazioni

Esercitazioni sugli aspetti quali-quantitativi delle reazioni chimiche, bilanciamento di reazioni, reazioni redox, resa di reazione, calcoli stechiometrici, nomenclatura. Costruzione di alcune strutture molecolari organiche mediante l'ausilio di modellini molecolari e determinazione dei piani e dei centri di simmetria. Reazioni sul potere riducente dei monosaccaridi.

MD Chemistry I

Atomic nature of matter. Basics of atomic structure. Electron wave function and probability density. Atomic orbitals and quantum numbers. Multi-electron atoms and periodic properties of elements. Chemical bond. Electronegativity and polarity of bonds. The Lewis' approach. Molecular geometry and valence shell electron pair repulsion (VSEPR) theory. Valence bond theory. Resonance and hybridization. Intermolecular forces. States of matter: gas, liquid and solid, and their characteristics. Phase transitions and states diagram of matter. Chemical reactions and stoichiometry, chemical equation balancing, chemical equilibrium, mole calculations, amount of reactants and products; limiting reagent. Solutions: background information, concentration, colligative properties. Strong and weak acids and bases, definition of acids and bases according to the theories of Arrhenius, Brønsted-Lowry and Lewis. Chemical equilibrium, equilibrium constants and law of mass action. Equilibria in aqueous solutions, ionic product, pH, pOH, Strong and weak acids and bases, pH of salt solutions, buffer solutions. Elements of thermochemistry and kinetics.

MD Chemistry II

Systematic chemistry of alkanes, alkenes, alkynes, alcohols, and ethers.Benzene and aromatic compounds. Heterocycles. Main hydrocarbon reactions: combustion and radical substitution, formation of alkyl halides. Substitution reactions, electrophilic and nucleophilic addition. Alcohols, phenols, thiols, ethers and epoxides. Constitutional isomers and stereoisomers. Aldehydes and ketones. Amines. Carboxylic acids and derivatives: esters, anhydrides, amides. Carbohydrates: monosaccharides and main derivatives, disaccharides, polysaccharides. Glucosides and glycosidic bond. Lipids. Steroids. Proteins: main amino acids and their classification. Peptides and peptide bond. Proteins and their main functions. Structural organization of proteins. Denaturation of proteins. Nitrogenous bases, nucleosides and nucleotides. Notes on the primary structure of the polynucleotides.

Exercises

Exercises concerning qualitative and quantitative aspects of chemical reactions, chemical equation balancing, redox reactions, reaction yield, stoichiometry, nomenclature. Construction of simple organic structures with molecular models, reactions on the reducing power of monosaccharides.

Testi consigliati e bibliografia

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Materiale didattico presentato durante il corso, necessariamente integrato con un libro di testo, ad esempio:

MD Chimica I

- Whitten K.W., Davis R.E., Peck M.L., Stanley G.G. - Chimica- Piccin

- Michelin Lausarot P., Vaglio G.A.- Stechiometria per la chimica generale- Piccin

 MD Chimica II

- J. McMurry - FONDAMENTI DI CHIMICA ORGANICA  -IV Ed.  Italiana - Zanichelli

- Harold Hart et al. - CHIMICA ORGANICA - Zanichelli

- Bruno Botta (curatore) - CHIMICA ORGANICA ESSENZIALE- edi-ermes

- D. Klein - FONDAMENTI DI CHIMICA ORGANICA - Pearson

Altri testi consultabili

-  W.H. Brown., T. Poon - Introduzione alla Chimica Organica- V Ed. - EdiSES

- T.Bellini- Chimica medica e propedeutica biochimica-Zanichelli

- Binaglia-Giardina - CHIMICA e PROPEDEUTICA BIOCHIMICA - Terza Ed.- McGrawHill

- K.J. Denniston-J.J. Topping-R.L. Caret- Chimica generale, Chimica organica, Propedeutica biochimica- McGraw-Hill

Teaching resources presented during the course, necessarily integrated with a textbook e.g.:

MD Chimica I

- Whitten K.W., Davis R.E., Peck M.L., Stanley G.G. - Chimica- Piccin

- Michelin Lausarot P., Vaglio G.A.- Stechiometria per la chimica generale- Piccin


 MD Chimica II

- J. McMurry - FONDAMENTI DI CHIMICA ORGANICA  -IV Ed.  Italiana - Zanichelli
 
- Harold Hart et al. - CHIMICA ORGANICA - Zanichelli
 
- Bruno Botta (curatore) - CHIMICA ORGANICA ESSENZIALE- edi-ermes
 
Other examples of textbook:

-  W.H. Brown., T. Poon - Introduzione alla Chimica Organica- V Ed. - EdiSES

- Binaglia-Giardina - CHIMICA e PROPEDEUTICA BIOCHIMICA - McGrawHill
 
- K.J. Denniston-J.J. Topping-R.L. Caret- Chimica generale, Chimica organica, Propedeutica biochimica- McGraw-Hill


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Note

Nessuna propedeuticità.

No prerequisites.

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Moduli didattici

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Ultimo aggiornamento: 23/04/2018 11:51
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