CHIMICA

Crediti: 
6
Settore scientifico disciplinare: 
BIOCHIMICA (BIO/10)
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

L'obiettivo generale del corso è quello di fornire allo studente gli strumenti per conoscere e comprendere:
- 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
Stechiometria
Chimica Organica
Propedeutica Biochimica

Programma esteso

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, 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, temperatura, pressione. 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, p/v, v/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 Bronsted 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.
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 meccanismi di reazione: reazioni con l'acqua, gli alcoli, le ammine; condensazione aldol

Bibliografia

Bettelheim, Brown, Campbell, Farrel
Chimica e Propedeutica Biochimica
EdiSES

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

Dispense Docenti disponibili in rete per gli studenti iscritti

Metodi didattici

Metodi di insegnamento: Lezioni frontali ed esercitazioni in aula.
Metodo di Valutazione: Prova scritta seguita da prova orale.

Modalità verifica apprendimento

Prova scritta seguita da prova orale.