Scienze Chimiche

Il programma del corso prevede un ciclo di lezioni frontali (48 ore) per acquisire le conoscenze teoriche di base della spettroscopia molecolare, un ciclo di esperienze di laboratorio con approfondimenti su alcuni aspetti strumentali (12 ore) necessari per capire il funzionamento degli spettrofotometri ed esercitazioni numeriche (24 ore). Gli argomenti trattati nel corso sono i seguenti. Spettro elettromagnetico; livelli di energia quantizzata, energia di transizione associata (2 ore). Interazione radiazione elettromagnetica con la materia: perturbazioni dipendenti dal tempo; teoria dell'emissione e dell'assorbimento, coefficienti di Einstein (3 ore). Legge di Lambert-Beer, Trasmittanza e Assorbanza (1 ora). Fattori che determinano e influenzano la forma di una banda spettrale (1 ora). Principi di spettroscopia rotazionale per molecole biatomiche e poliatomiche (5 ore). Effetto Stark e determinazione del momento dipolare di una molecola (2 ore). Risonanza di Fermi (0.5 ore). Principi di spettroscopia vibrazionale per molecole biatomiche (5 ore) e poliatomiche. Calcolo e confronto di distanze di legame e costanti di forza, concetti di banda fondamentale, sovratono, modi normali di vibrazione, frequenze di gruppo (4 ore). Effetto dello spin nucleare sulle intensità degli spettri vibrorotazionali (1.5 ore). Aspetti strumentali (4 ore). Spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (3 ore). Principi di spettroscopia Raman, regole di selezione e relazioni di simmetria (4 ore). Spettroscopia elettronica: molecole biatomiche e poliatomiche, stati elettronici e regole di selezione (6 ore). Spettroscopia di emissione: fluorescenza e fosforescenza; misure di tempi di vita di stati eccitati con applicazioni (6 ore). Cenni di laser (3 ore). Cenni su applicazioni moderne delle spettroscopie classiche (1 ora). Esercitazioni numeriche (24 ore). Esperienze di laboratorio con relazioni scritte: Uso di apparecchiature IR, UV-VIS: uso di software di acquisizione dati IR, UV-VIS, fluorescenza; manipolazione di base; uso di software per l'analisi dei dati sperimentali; determinazione di alcuni parametri strutturali di molecole semplici. Per effettuare le esperienze di laboratorio è indispensabile conoscere gli argomenti svolti in aula. La frequenza del laboratorio è obbligatoria.

Conoscenza della chimica di base, matematica di base, fisica di base, meccanica quantistica (corso di Chimica Fisica II).

- C.N.Banwell, E.MacCash, Fundamentals of Molecular Spectroscopy, IV ed., McGraw Hill (1994). - J.M.Hollas, Modern Spectroscopy, John Wiley & Sons (1987). - Dispense delle lezioni.

La frequenza delle lezioni è facoltativa. La frequenza del laboratorio è obbligatoria.

La valutazione finale sarà basata principalmente su di una prova scritta in cui verranno proposti degli esercizi numerici e delle domande sulla teoria della spettroscopia molecolare. Concorrerà alla definizione del voto finale anche la valutazione delle relazioni scritte sulle esperienze di laboratorio. In casi particolari il docente può integrare l'esame con una prova orale. La frequenza delle lezioni è facoltativa. La frequenza del laboratorio è obbligatoria.

Il corso è organizzato in lezioni frontali per 6 CFU (48 ore), esercitazioni numeriche per 2 CFU (24 ore) e di laboratorio per 1 CFU (12 ore). Nelle ore frontali verranno trattati principalmente gli aspetti teorici della spettroscopia molecolare. Nelle ore di esercitazioni numeriche verranno svolti esercizi alla lavagna anche in preparazione della prova scritta finale. Nelle ore di laboratorio verranno registrati spettri di assorbimento (IR e UV-Vis) di molecole semplici e spettri di emissione. La frequenza delle lezioni è facoltativa. La frequenza del laboratorio è obbligatoria.

Il programma del corso prevede un ciclo di lezioni frontali (48 ore) per acquisire le conoscenze teoriche di base della spettroscopia molecolare, un ciclo di esperienze di laboratorio con approfondimenti su alcuni aspetti strumentali (12 ore) necessari per capire il funzionamento degli spettrofotometri ed esercitazioni numeriche (24 ore). Gli argomenti trattati nel corso sono i seguenti. Spettro elettromagnetico; livelli di energia quantizzata, energia di transizione associata (2 ore). Interazione radiazione elettromagnetica con la materia: perturbazioni dipendenti dal tempo; teoria dell'emissione e dell'assorbimento, coefficienti di Einstein (3 ore). Legge di Lambert-Beer, Trasmittanza e Assorbanza (1 ora). Fattori che determinano e influenzano la forma di una banda spettrale (1 ora). Principi di spettroscopia rotazionale per molecole biatomiche e poliatomiche (5 ore). Effetto Stark e determinazione del momento dipolare di una molecola (2 ore). Risonanza di Fermi (0.5 ore). Principi di spettroscopia vibrazionale per molecole biatomiche (5 ore) e poliatomiche. Calcolo e confronto di distanze di legame e costanti di forza, concetti di banda fondamentale, sovratono, modi normali di vibrazione, frequenze di gruppo (4 ore). Effetto dello spin nucleare sulle intensità degli spettri vibrorotazionali (1.5 ore). Aspetti strumentali (4 ore). Spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (3 ore). Principi di spettroscopia Raman, regole di selezione e relazioni di simmetria (4 ore). Spettroscopia elettronica: molecole biatomiche e poliatomiche, stati elettronici e regole di selezione (6 ore). Spettroscopia di emissione: fluorescenza e fosforescenza; misure di tempi di vita di stati eccitati con applicazioni (6 ore). Cenni di laser (3 ore). Cenni su applicazioni moderne delle spettroscopie classiche (1 ora). Esercitazioni numeriche (24 ore). Esperienze di laboratorio con relazioni scritte: Uso di apparecchiature IR, UV-VIS: uso di software di acquisizione dati IR, UV-VIS, fluorescenza; manipolazione di base; uso di software per l'analisi dei dati sperimentali; determinazione di alcuni parametri strutturali di molecole semplici. Per effettuare le esperienze di laboratorio è indispensabile conoscere gli argomenti svolti in aula.

Conoscenza della chimica di base, matematica di base, fisica di base, meccanica quantistica (corso di Chimica Fisica II)

- C.N.Banwell, E.MacCash, Fundamentals of Molecular Spectroscopy, IV ed., McGraw Hill (1994) - J.M.Hollas, Modern Spectroscopy, John Wiley & Sons (1987) - Dispense delle lezioni

Il corso è organizzato in lezioni frontali per 6 CFU (48 ore), esercitazioni numeriche per 2 CFU (24 ore) e di laboratorio per 1 CFU (12 ore). Nelle ore frontali verranno trattati principalmente gli aspetti teorici della spettroscopia molecolare. Nelle ore di esercitazioni numeriche verranno svolti esercizi alla lavagna anche in preparazione della prova scritta finale. Nelle ore di laboratorio verranno registrati spettri di assorbimento (IR e UV-Vis) di molecole semplici e spettri di emissione.

La frequenza delle lezioni è facoltativa. La frequenza del laboratorio è obbligatoria.

La valutazione finale sarà basata principalmente su di una prova scritta in cui verranno proposti degli esercizi numerici e delle domande sulla teoria della spettroscopia molecolare. Concorrerà alla definizione del voto finale anche la valutazione delle relazioni scritte sulle esperienze di laboratorio.

Il corso è organizzato in lezioni frontali per 6 CFU (48 ore), esercitazioni numeriche per 2 CFU (24 ore) e di laboratorio per 1 CFU (12 ore). Nelle ore frontali verranno trattati principalmente gli aspetti teorici della spettroscopia molecolare. Nelle ore di esercitazioni numeriche verranno svolti esercizi alla lavagna anche in preparazione della prova scritta finale. Nelle ore di laboratorio verranno registrati spettri di assorbimento (IR e UV-Vis) di molecole semplici e spettri di emissione.

Il programma del corso prevede un ciclo di lezioni frontali per acquisire le conoscenze teoriche di base della spettroscopia molecolare, un ciclo di esperienze di laboratorio con approfondimenti su alcuni aspetti strumentali necessari per capire il funzionamento degli spettrofotometri ed esercitazioni numeriche . Gli argomenti trattati nel corso sono i seguenti. Spettro elettromagnetico; livelli di energia quantizzata, energia di transizione associata. Interazione radiazione elettromagnetica con la materia: perturbazioni dipendenti dal tempo; teoria dell'emissione e dell'assorbimento, coefficienti di Einstein. Legge di Lambert-Beer, Trasmittanza e Assorbanza. Fattori che determinano e influenzano la forma di una banda spettrale. Principi di spettroscopia rotazionale per molecole biatomiche e poliatomiche (5 ore). Effetto Stark e determinazione del momento dipolare di una molecola. Risonanza di Fermi. Principi di spettroscopia vibrazionale per molecole biatomiche e poliatomiche. Calcolo e confronto di distanze di legame e costanti di forza, concetti di banda fondamentale, sovratono, modi normali di vibrazione, frequenze di gruppo. Effetto dello spin nucleare sulle intensità degli spettri vibrorotazionali (. Aspetti strumentali. Spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier. Principi di spettroscopia Raman, regole di selezione e relazioni di simmetria. Spettroscopia elettronica: molecole biatomiche e poliatomiche, stati elettronici e regole di selezione. Spettroscopia di emissione: fluorescenza e fosforescenza; misure di tempi di vita di stati eccitati con applicazioni. Esercitazioni numeriche. Esperienze di laboratorio con relazioni scritte: Uso di apparecchiature IR, UV-VIS: uso di software di acquisizione dati IR, UV-VIS, fluorescenza; manipolazione di base; uso di software per l'analisi dei dati sperimentali; determinazione di alcuni parametri strutturali di molecole semplici. Per effettuare le esperienze di laboratorio è indispensabile conoscere gli argomenti svolti in aula.

Conoscenza della chimica di base, matematica di base, fisica di base, meccanica quantistica (corso di Chimica Fisica II).

- C.N.Banwell, E.MacCash, Fundamentals of Molecular Spectroscopy, IV ed., McGraw Hill (1994). - J.M.Hollas, Modern Spectroscopy, John Wiley & Sons (1987). - Dispense delle lezioni.

frequenza non obbligatoria alle lezioni ma fortemente consigliata frequenza obbligatoria delle esercitazioni di laboratorio

Per gli studenti di Scienze Chimiche, nuovo ordinamento: la valutazione finale sarà basata su una prova scritta di due ore in cui verranno proposti degli esercizi numerici.e di una prova orale che riguarderà la teoria della spettroscopia molecolare e sue applicazioni. La valutazione terra conto delle esperienze e delle relazioni di laboratorio. Per gli studenti di Chimica, vecchio ordinamento: la valutazione finale, in accordo con quanto stabilito dai precedenti docenti, sarà basata su di una prova scritta in cui verranno proposti degli esercizi numerici e di domande di teoria della spettroscopia. La prova scritta sarà di tre ore. A richiesta, gli studenti possono chiedere di sostenere la prova orale. La valutazione terra conto delle relazioni di laboratorio.

Il corso è organizzato in lezioni frontali per 6 CFU (48 ore), esercitazioni numeriche per 2 CFU (24 ore) e di laboratorio per 1 CFU (12 ore). Nelle ore frontali verranno trattati principalmente gli aspetti teorici della spettroscopia molecolare. Nelle ore di esercitazioni numeriche verranno svolti esercizi alla lavagna anche in preparazione della prova scritta finale. Nelle ore di laboratorio verranno registrati spettri di assorbimento (IR e UV-Vis) di molecole semplici e spettri di emissione.

Il programma del corso prevede 56 ore (7 CFU) di lezioni frontali per acquisire le conoscenze teoriche di base della meccanica quantistica e della spettroscopia molecolare, 12 ore (1 CFU) di esercitazioni numeriche e interpretazione di spettri in aula e 12 ore di esperienze di laboratorio di spettroscopia vibro-rotazionale ed elettronica. Introduzione alla meccanica quantistica. Richiami di concetti base di meccanica classica. La natura corpuscolare della luce e la natura ondulatoria delle particelle (radiazione di corpo nero, effetto fotoelettrico, ipotesi di De Broglie. I postulati della meccanica quantistica: funzione di stato, operatori, equazione di Schrödinger dipendente e indipendente dal tempo, autovalori, valori di aspettazione, ortogonalità delle autofunzioni, autofunzioni simultanee, completezza. Particella in una scatola. Autovalori ed autofunzioni (1-D). Estensione al caso tridimensionale. Oscillatore armonico. Livelli energetici. Autofunzioni (senza dimostrazione). Il rotatore rigido e gli autostati di momento angolare. Rotatore rigido in tre dimensioni Armoniche sferiche (elementi essenziali). L’atomo idrogenoide. L’equazione di Schrödinger. Soluzioni radiali ed autovalori. Proprietà delle autofunzioni. Livelli energetici. I metodi approssimati: teorema e metodo variazionale. Teoria delle perturbazioni non dipendenti dal tempo (caso non degenere). Atomo di elio e spin. L’equazione di Schrödinger. Il modello a particelle indipendenti. Approssimazioni del problema perturbativo e variazionali. Lo spin elettronico. Il principio di Pauli. Le funzioni d’onda includenti lo spin per lo stato fondamentale ed eccitato. Gli atomi polielettronici. I determinanti di Slater. Metodo di Hartree Fock (cenni) concetto di correlazione elettronica). Costanti del moto. Modello vettoriale e simboli di termine. Introduzione al legame chimico: molecole biatomiche. Lo ione molecolare H2+. L’approssimazione di Born-Oppenheimer. Il metodo LCAO-MO. La struttura elettronica di molecole biatomiche La struttura elettronica della molecola di idrogeno (funzioni di stato MO e VB). Molecole poliatomiche. Il metodo LCAO-MO-SCF (cenni). Metodi semi-empirici: metodo di Hückel. Spettro elettromagnetico; livelli di energia quantizzata, energia di transizione associata. Interazione radiazione elettromagnetica con la materia: perturbazioni dipendenti dal tempo. Legge di Lambert-Beer, trasmittanza e assorbanza. Principi di spettroscopia rotazionale per molecole biatomiche e poliatomiche. Principi di spettroscopia vibrazionale per molecole biatomiche e poliatomiche. Calcolo e confronto di distanze di legame e costanti di forza, concetti di banda fondamentale, sovratono, modi normali di vibrazione. Aspetti strumentali (cenni). Spettroscopia elettronica: molecole biatomiche e poliatomiche, stati elettronici e regole di selezione. Spettroscopia di emissione: fluorescenza e fosforescenza (cenni). Esperienze di laboratorio con relazioni scritte. Descrizione degli apparati strumentali e delle condizioni sperimentali di misura: uso dei software per l’acquisizione dei dati e loro elaborazione. (1) esperienza del CO: analisi dello spettro infrarosso (IR) a bassa ed alta risoluzione, determinazione delle proprietà strutturali e di legame dalle serie vibro-rotazionali. (2) esperienza dell’acetone: analisi degli spettri ultravioletti/visibili (UV/V) in acqua ed esano, comprensione dell’effetto solvente sulla banda n→*. (3) determinazione della curva di dissociazione del DNA mediante spettrofotometria UV/Vis. (4) analisi della cinetica di reazione del processo di iodurazione dell’acetone mediante spettrofotometria UV/Vis. (5) identificazione di gruppi funzionali in molecole organiche o composti inorganici semplici mediante spettri vibrazionali ottenuti in pasticca di KBr.

Matematica di base: derivate, integrali ed equazioni differenziali. Fisica di base: cinematica dei corpi, equazione di Newton, concetto di energia potenziale, leggi di conservazione, momenti angolari, elettromagnetismo. Chimica di base.

Dispense scritte dal Prof. Enrico Bodo (sito elearning) Dispense scritte dal Prof. Guido Gigli (sito elearning) Dispense delle lezioni e delle esercitazioni, tutorial delle esercitazioni (elearning) I. N. Levine, Physical Chemistry, Sixth Edition, MacGraw-Hill. C.N.Banwell, E.MacCash, Fundamentals of Molecular Spectroscopy, IV ed., McGraw Hill (1994) (presso Biblioteca Gabriello Illuminati, Dipartimento di Chimica)

Il corso si sviluppa in ottanta ore di cui cinquantasei frontali dedicate alla trattazione teorica degli argomenti proposti nel programma (principi, modelli teorici, dimostrazioni, applicazioni e limiti delle equazioni ottenute), dodici di esercitazioni numeriche, comunque frontali, dove vengono svolti esercizi di termodinamica e di cinetica ed altre dodici di esercitazioni di laboratorio in cui lo studente svolge cinque esperienze pratiche i cui risultati dovranno essere elaborati e riportati in una relazione.

frequenza non obbligatoria alle lezioni ma fortemente consigliata frequenza obbligatoria delle esercitazioni di laboratorio

La valutazione avverrà mediante una prova orale durante la quale lo studente dovrà risolvere dei problemi, discutere una delle esperienze di laboratorio (principi teorici dell'esperienza, materiali, metodi, elaborazione dei dati sperimentali e risultati) e trattare alcuni degli argomenti di meccanica quantistica e spettroscopia. Verrà valutata la capacità di analisi, di sintesi e chiarezza di espressione dello studente. Verranno discussi sistemi semplici per valutare la capacità dello studente di inquadrarli nel giusto contesto e scegliere le corrette metodologie di studio.

Il corso si sviluppa in ottanta ore di cui cinquantasei frontali dedicate alla trattazione teorica degli argomenti proposti nel programma (principi, modelli teorici, dimostrazioni, applicazioni e limiti delle equazioni ottenute), dodici di esercitazioni numeriche, comunque frontali, dove vengono svolti esercizi di termodinamica e di cinetica ed altre dodici di esercitazioni di laboratorio in cui lo studente svolge cinque esperienze pratiche i cui risultati dovranno essere elaborati e riportati in una relazione.