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Erika FERRARI
Professore Associato
Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche - Sede Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche
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Insegnamento: Chimica dei composti di coordinazione
Scienze chimiche (Offerta formativa 2023)
Obiettivi formativi
Il corso si propone di approfondire le conoscenze di Chimica Inorganica relative ai composti di coordinazione, fornendo conoscenze sulle loro caratteristiche chimiche, principali proprietà, tecniche di sintesi e di caratterizzazione. Il corso si prefigge di esplorare con particolare attenzione agli aspetti applicativi più recenti sia in ambito catalitico che medico.
Prerequisiti
lo studente deve conoscere i fondamenti della chimica inorganica.
Programma del corso
INTRODUZIONE (0.5 CFU, 4h): Introduzione al corso, numeri di coordinazione e geometrie, isomerie (strutturale, geometrica, ottica), nomenclatura e simbologia.
DESCRIZIONE DEL LEGAME METALLO-LEGANTE (0.75 CFU, 6h): teoria del campo cristallino, del campo dei leganti e dell’orbitale molecolare. Interazioni di tipo sigma e p-greco
TIPOLOGIA DEI LEGANTI (1 CFU, 8 h): leganti monodentati, e polidentati, Leganti classici e composti di Werner. Leganti neutri ed anionici, Leganti monodentati, bidentati, polidentati e polidentati ciclici. Particolari classi di leganti. Leganti sigma- donatori, leganti p-greco-accettori, leganti sigma- donatori/p-greco-donatori. Denticità ed apticità.
STABILITA' (1.25 CFU, 10h): Termodinamica (affinità hard-soft di Pearson, costanti di formazione, effetto chelante e macrociclo) e cinetica (labilità, inerzia e configurazione elettronica). Meccanismi di sostituzione, associazione, interscambio, trasferimento elettronico. Principali tecniche strumentali in soluzione. Metodi spettroscopici di analisi di composti di coordinazione: spettroscopia UV-Vis e NMR in chimica inorganica
SINTESI (0.5 CFU, 4h): principali strategie sintetiche per l’ottenimento dei composti di coordinazione
APPLICAZIONI:
- CATALISI (1 CFU, 8h): cenni storici, catalisi eterogenea e omogenea, principi base della catalisi omogenea. Correlazione tra struttura del catalizzatore e prodotto ottenuto. Esempi di sistemi catalitici impiegati industrialmente. Energia verde e chimica sostenibile .
- MEDICINAL INORGANIC CHEMISTRY (1CFU, 8h): cenni storici, terapia chelante, metal-based drugs (terapia, diagnostica, teranostica). Design di un chelante: aspetti da considerare nello studio preclinico. Applicazioni in medicina nucleare.
Metodi didattici
Lezioni frontali svolte in presenza in lingua italiana con l'ausilio di sistemi multimediali, integrate da discussioni collegiali. Qualora l’Emergenza Covid lo rendesse necessario, le lezioni verranno svolte a distanza in modo sincrono (streaming) oppure, in caso di difficoltà tecniche, in modo asincrono (registrate). La frequenza alle lezioni frontali non è obbligatoria.
Testi di riferimento
Slides delle lezioni, visual aids, materiale didattico e approfondimenti forniti dal docente (Microsoft TEAMS)
(Lesson slides, visual aids, teaching material and insights provided by the teacher (Microsoft TEAMS)).
- Robert H. Crabtree, The Organometallic Chemistry of the Transition Metals, 7th Edition, Wiley, ISBN: 978-1-119-46586-7
- Mark Weller Tina Overton Jonathan Rourke Fraser Armstrong, La chimica inorganica di Atkins, Terza edizione ISBN: 9788808720269 o ISBN: 9788808991928 (Booktab)
- F. Albert Cotton, Geoffrey Wilkinson, Carlos A. Murillo, Manfred Bochmann, Advanced Inorganic Chemistry, 6th Edition, ISBN: 978-0-471-19957-1
- F. Neve, Chimica di Coordinazione: dalla teoria alla pratica, Piccin Ed., ISBN: 978-88-299-2324-3
Verifica dell'apprendimento
Esame orale su un argomento concordato con il docente e da due domande aperte poste dal docente sull’intero programma. Lo studente nella preparazione dovrà utilizzare le conoscenze fornite durante il corso, integrarle con le proprie intuizioni personali e supportarle con approfondimenti di letteratura scientifica. La prova di esame si svolge in presenza in lingua italiana (a richiesta in inglese per studenti stranieri), o a distanza a seconda dell'evoluzione della situazione COVID19.
Il punteggio finale (in trentesimi) viene calcolato applicando i seguenti criteri: livello delle conoscenze chimiche acquisite (25%), capacità di applicare le delle conoscenze chimiche acquisite (35%), capacità di formulare giudizi indipendenti (20%) e capacità di comunicare e argomentare in modo chiaro e corretto i concetti chimici appresi (20%).
Risultati attesi
Conoscenza e capacità di comprensione:
- descrivere la struttura dei composti di coordinazione;
- utilizzare la nomenclatura corretta
- riconoscere e descrivere la natura del legame di coordinazione;
- conoscere gli aspetti termodinamici e cinetici relativi ai composti di coordinazione;
- conoscere le principali tecniche di caratterizzazione in soluzione dei composti di coordinazione.
- conoscere i principi della catalisi omogenea
- conoscere le caratteristiche di un composto di coordinazione da utilizzare in ambito medico
- conoscere le più recenti applicazioni dei composti di coordinazione in ambito catalitico e medico.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
- analizzare e argomentare la struttura dei composti di coordinazione utilizzando la terminologia scientifica adeguata;
- prevedere la reattività sulla base della struttura, dei dati termodinamici e cinetici, anche in funzione delle applicazioni (catalisi/medicina);
- progettare un legante sulla base delle caratteristiche del metallo;
- prevedere possibili strategie di sintesi
- selezionare le tecniche strumentali più opportune e i protocolli di analisi per la caratterizzazione in soluzione.
Autonomia di giudizio:
- valutare in autonomia la struttura e reattività dei composti di coordinazione
- valutare in autonomia i dati sperimentali acquisiti sul sistema metallo/legante;
- sostenere una discussione costruttiva sui composti di coordinazione, loro progettazione, sintesi e caratterizzazione in relazione all’applicazione.
Abilità comunicative:
utilizzare efficacemente, correttamente e saper argomentare i concetti appresi nell’ambito dei composti di coordinazione in forma orale.
Capacità di apprendimento:
utilizzare in autonomia e in modo adeguato le conoscenze e gli strumenti metodologici acquisiti per provvedere autonomamente ad un loro adeguato e continuo aggiornamento.