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CHIMICA E BIOCHIMICA (1^S-F)
Obiettivi formativi
L’obiettivo generale del corso è quello di fornire allo studente:
- i concetti fondamentali di chimica per la comprensione delle proprietà macroscopiche della materia, partendo dalla struttura di atomi e molecole;
- conoscenze utili per la successiva comprensione, in chiave molecolare, dei complessi processi che sono alla base della vita delle cellule e degli esseri viventi.
In particolare si propone di portare lo studente a conoscere e comprendere:
- i principi che regolano la reattività dei composti, cioè la capacità di rompere e formare legami e gli scambi energetici che ne derivano;
- il trasferimento di elettroni;
- gli aspetti cinetici di una reazione chimica ed il concetto di equilibrio dinamico;
- la struttura e le proprietà dei composti inorganici, organici e di interesse biologico;
- le proprietà delle soluzioni e gli equilibri in soluzione acquosa;
- le proprietà di acidi, basi, sali e sistemi tamponanti.
Particolare attenzione viene rivolta alla chimica dei composti organici e delle macromolecole di interesse biologico con la descrizione delle principali reazioni che saranno in seguito utili per lo studio dei processi fisiologici e della biochimica.
Contenuti dell'insegnamento
CHIMICA GENERALE ED INORGANICA
Introduzione e struttura dell’atomo
Materia e sue proprietà. Elementi e composti. Particelle atomiche. Numero atomico, numero di massa, isotopi. Peso atomico, peso molecolare, grammo-atomo, grammo-molecola (mole). Struttura dell'atomo; orbitali atomici e numeri quantici. Struttura elettronica degli elementi.
Periodicità delle proprietà degli elementi
Tavola periodica degli elementi. Proprietà periodiche degli elementi: dimensioni atomiche, energia di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività. Struttura elettronica e proprietà chimiche.
Il legame chimico
Legame ionico; legame covalente (puro, polare, dativo) e orbitali molecolari; orbitali ibridi; legame metallico. Interazioni intermolecolari: interazioni dipolo-dipolo, legame a idrogeno, forze di van der Waals.
Sistematica chimica
Idruri, idracidi, ossidi basici e ossidi acidi (anidridi), perossidi, idrossidi, ossiacidi, sali neutri e sali acidi: reazioni di formazione, bilanciamento, nomenclatura, formule di struttura.
Cinetica chimica
Velocità di una reazione chimica e fattori che la influenzano: natura chimica dei reagenti, concentrazione (ordine di una reazione), temperatura e catalizzatori. Teoria delle collisioni molecolari e dello stato di transizione.
Equilibrio chimico
Concetto di equilibrio dinamico. Legge di azione delle masse e costante di equilibrio. Fattori che influenzano l’equilibrio: variazioni di concentrazione, volume, pressione, temperatura. Principio di azione e reazione (principio di Le Chatelier).
Termodinamica chimica
Primo principio della termodinamica, concetto di entalpia. Secondo principio della termodinamica, concetto di entropia. Terzo principio della termodinamica. Energia libera applicata ad una reazione chimica: energia libera e spontaneità di una reazione, energia libera e costante di equilibrio.
Soluzioni
Modi di esprimere la concentrazione di una soluzione: percentuale p/p e p/v, molarità, molalità, normalità.
Proprietà colligative delle soluzioni: innalzamento ebullioscopio, abbassamento crioscopico; osmosi, pressione osmotica (coefficiente di Van’t Hoff e osmolarità).
Acidi e basi: teoria di Arrhenius, teoria di Brrnsted e Lowry, teoria di Lewis. Equilibri acido-base. La “forza” degli acidi e delle basi.
Dissociazione ionica dell'acqua. Concetto di pH. Calcolo del pH delle soluzioni acquose di acidi e basi (forti e deboli). Proprietà acido-base dei sali: idrolisi. Soluzioni tampone e loro funzionamento; calcolo del pH delle soluzioni tampone.
Titolazioni acido-base.
La chimica attraverso gli esercizi
Calcoli stechiometrici. Rapporti ponderali nelle reazioni chimiche. Numero di ossidazione. Reazioni di ossido-riduzione e loro bilanciamento. Esercizi sui modi di esprimere la concentrazione di una soluzione. Esercizi sul calcolo del pH di varie soluzioni acquose. Esercizi sulla pressione osmotica.
CHIMICA ORGANICA
Introduzione
Orbitali ibridi del carbonio. Formule di struttura. Tipi di reazione: sostituzione, addizione, eliminazione. Reagenti elettrofili e nucleofili. Gruppi funzionali.
Idrocarburi
Classificazione. Alcani: nomenclatura, proprietà fisiche e reazioni caratteristiche. Isomeria conformazionale. Cicloalcani: struttura e nomenclatura. Alcheni e alchini: nomenclatura, proprietà fisiche e reazioni caratteristiche. Isomeria geometrica.
Benzene: concetto di risonanza, proprietà. Reattività del benzene e principali reazioni. Effetto orientante dei sostituenti nelle reazioni di sostituzione: effetto induttivo e mesomero.
Alcoli e fenoli
Struttura, classificazione e nomenclatura. Proprietà fisiche; acidità e basicità. Reazioni caratteristiche. Formazione degli eteri.
Aldeidi e chetoni
Struttura e nomenclatura. Proprietà fisiche. Reazioni caratteristiche e m
Bibliografia
Mario Anastasia
Chimica di base per le scienze della vita
Antonio Delfino Editore
(2 volumi: Chimica generale e Chimica organica)
A. Albertini, M. Avitabile, U. Benatti, V. Boido, F. Guerrieri, G. Liut, L. Masotti, A. Spisni
Chimica generale
Monduzzi Editore
Harold Hart, Leslie E. Craine, David. J. Hart
Chimica Organica
Zanichelli Editore
Metodi didattici
Lezioni frontali ed esercitazioni in aula.
Modalità di esame: prova scritta + orale.
Attività Padre
Altri insegnamenti
ANNO DI CORSO: 1
ANNO DI CORSO: 2
ANNO DI CORSO: 3
ANNO DI CORSO: 4
ANNO DI CORSO: 5

