Obiettivi formativi La Sintesi Organica rappresenta una disciplina avanzata nell’ambito della Chimica Organica, che consente di costruire l’edificio molecolare di molecole obiettivo di diverso grado di complessità in modo non casuale, ma mirato ed efficiente. Poiché gli obiettivi sintetici sono costituiti largamente da sostanze bioattive ad alto valore aggiunto, la Sintesi Organica rappresenta un’area culturale di interesse non solo accademico ma industriale, anche per quanto riguarda gli aspetti di sostenibilità derivanti dal Protocollo della Green Chemistry.
Obiettivo formativo generale del corso di insegnamento è quello di conferire conoscenze sulle metodologie e strategie della sintesi organica e conoscenze sulla chimica organica preparativa tramite lezioni frontali ed esercitazioni in aula. I risultati di apprendimento attesi sono saper progettare una sintesi semplice secondo i moderni criteri razionali e di compatibilità ambientale, e saper valutare come eseguire passaggi sintetici in laboratorio.
Obiettivi specifici: lo studente che abbia superato l’esame possiederà le conoscenze necessarie allo studio dell’approccio razionale alla sintesi organica (logica della sintesi), e le conoscenze di metodologie sintetiche moderne e compatibili (lezioni frontali); sarà in grado di conoscere e comprendere i principi della Green Chemistry anche nell’ambito applicativo della sintesi (lezioni frontali); avrà inoltre acquisito le conoscenze necessarie ad affrontare i procedimenti della chimica organica preparativa (lezioni frontali ed esercitazioni in aula). Sarà inoltre in grado, tramite collegamenti trasversali fra le sue conoscenze di chimica organica, di giudicare quale sarà la più efficace fra diverse modalità di sintesi (avvalendosi di esempi discussi nelle lezioni frontali e nelle esercitazioni) e di descrivere con un linguaggio adeguato gli schemi della sintesi (interventi sollecitati dalla docente durante le lezioni e discussione di esempi alla lavagna durante le lezioni frontali e le esercitazioni). L’approfondimento dello studio delle condizioni delle reazioni organiche necessario per affrontare uno schema sintetico fornirà allo studente la capacità di proseguire lo studio della chimica organica in modo autonomo (lezioni frontali ed esercitazioni in aula).
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Obiettivi formativi Il corso è dedicato all’approfondimento delle conoscenze sulla sintesi e sul comportamento di materiali polimerici allo stato solido. Il corso è rivolto a studenti che abbiano già acquisito informazioni di base sulla chimica e chimico-fisica delle macromolecole. In particolare, tramite lo studio specifico sul comportamento di polimerici elastomerici, viscoelastici, cristallini e conduttori elettronici, lo studente acquisisce competenze sulle correlazioni tra la struttura chimica dei materiali e le loro proprietà. Il corso è organizzato in modo tale da dare allo studente l’opportunità di conoscere le teorie che descrivono le caratteristiche peculiari di ogni tipologia di materiale, le deviazioni dalle previsioni fornite dai modelli ed i comportamenti reali. Inoltre, tramite esempi di risultati sperimentali su comportamenti reali dei materiali polimerici, ottenuti con varie tecniche di indagine, si stimola la capacità di scelta del tipo di analisi strumentale più opportuna per caratterizzare il materiale in relazione alla sua destinazione applicativa. Tali abilità sono anche sviluppate tramite la sollecitazione alla lettura critica, oltre che ai libri di testo, di pubblicazioni scientifiche o relazioni tecniche sulle proprietà di materiali polimerici. Con le conoscenze acquisite, lo studente possiederà competenze sui principi e sui criteri di utilizzazione dei materiali polimerici, potrà essere in grado di prevedere il comportamento dei materiali in base all’analisi della struttura delle macromolecole ed avere la possibilità di ipotizzare o progettare le caratteristiche dei materiali in relazione ai possibili impieghi. Gli studenti saranno in grado di inserirsi agevolmente sia nel mondo del lavoro dell’industria chimica dei materiali polimerici sia nell’attività scientifica del mondo accademico e dei centri di ricerca che si occupino di polimeri. Inoltre, le informazioni fornite potranno essere impiegate per affrontare con una maggiore consapevolezza gli argomenti trattati in altri corsi del CdS in Chimica Industriale riguardanti lo studio e le applicazioni dei polimeri.
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Obiettivi formativi Il corso mira ad introdurre i concetti della struttura delle macromolecole, per esempio polimeri sintetici, con metodi chimico-fisici applicati alla caratterizzazione strutturale, focalizzando l’attenzione sulla diffrazione dei raggi X (di cui verrà menzionata la complementarietà con la diffrazione di neutroni). Saranno introdotte le diverse tecniche basate sui raggi X come diffrazione a grande angolo (WAXS) e diffusione a basso angolo (SAXS) e ne verrà dimostrata la capacità di caratterizzare le gerarchie strutturali e complessità morfologica delle macromolecole sulla scala spaziale dalle distanze interatomiche fino a dimensioni nanometriche.
Saranno sviluppate conoscenze della teoria di diffrazione dei raggi X da un elettrone, un atomo, un insieme dei atomi e infine da un oggetto macromolecolare. Inoltre sarà introdotto il concetto di ordine/disordine strutturale.
Verranno descritti i concetti di stato amorfo e semi-cristallino dei sistemi polimerici e dell’organizzazione strutturale delle loro soluzioni diluite in solventi compatibili.
Riguardo allo stato cristallino verrà discusso il concetto di cella elementare, di cristallinità, di ordine lamella e della relativa suddivisione in domini amorfi e cristallini. Verranno inoltre presentati sistemi con ordine bidimensionale (p.e fibre) e il loro studio mediante tecniche di diffrazione.
Durante il corso saranno effettuate diverse esperienze di laboratorio, al fine di consolidare le competenze teoriche e implementare praticamente le operazioni di elaborazione di dati sperimentali. Attraverso le esperienze di laboratorio, lo studente avrà la possibilità di raccogliere dati di diffrazione, di elaborarli e, attraverso l’uso di programmi specifici, di estrarre parametri strutturali caratteristici del sistema in studio.
Al termine del corso lo studente avrà acquisito competenze riguardo ai principii generali della diffrazione dei raggi X/neutroni, applicata a sistemi macromolecolari. In particolare, dovrà conoscere i principii dell’esperimento di diffrazione a grande e a basso angolo, dovrà essere in grado di selezionare le condizioni sperimentali più idonee allo studio dei sistemi proposti, dimostrando di saper applicare le competenze acquisite. Inoltre, deve saper argomentare le scelte identificate. Dovranno essere chiaramente compresi gli aspetti strutturali di sistemi complessi, come soluzioni polimeriche, di bio-macromolecole e fluidi complessi. Lo studente dovrà inoltre dimostrare la capacità di inquadrare il problema nel giusto contesto e di selezionare modelli teorici più adatti alla sua risoluzione qualitativa e quantitativa.
Nel corso della prova finale verrà, inoltre, valutata la capacità di analisi, di sintesi e di coerenza logica nell’esposizione orale e l’abilità dello studente di comunicare in un linguaggio appropriato a livello corrispondente alla Laurea Magistrale.
Durante il corso allo studente saranno proposti articoli scientifici pubblicati su riviste internazionali insieme a testi di riferimento per approfondimenti che verranno discussi in aula. Questo approccio dovrebbe favorire la capacità di apprendimento e l’abitudine a selezionare fonti bibliografiche diverse, in italiano e, soprattutto in inglese. Il Corso dovrebbe quindi trasmettere l’importanza di un aggiornamento continuo in funzione, ad esempio, dello svolgimento della tesi di laurea magistrale o del dottorato di ricerca. Verrà stimolata la proposta da parte degli studenti di sistemi di loro interesse in cui le tecniche oggetto del corso possono aumentare il grado di comprensione delle correlazioni tra proprietà microscopiche e funzionalità a livello macroscopico.
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Obiettivi formativi Obiettivo formativo di questo corso è quello di fornire allo Studente una conoscenza adeguata dei concetti fondamentali della chimica dei materiali avanzati applicati ai settori ambientale, agro-alimentare, energetico, biotecnologico e dei beni culturali.
I materiali infatti sono al centro dell'innovazione industriale e rappresentano fattori indispensabili per la competitività industriale e lo sviluppo sostenibile. Uno degli obiettivi più importanti è sviluppare materiali avanzati con nuove funzionalità e migliori prestazioni d'uso, per prodotti più competitivi e sicuri che consentano di ridurre al minimo l'impatto sull'ambiente e il consumo delle risorse.
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Obiettivi formativi I MODULO
A – Conoscenza e capacità di comprensione
Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di conoscere e comprendere (conoscenze acquisite):
• Conoscenze di base di inferenza statistica per l’analisi dei dati (intervalli di confidenza, test d’ipotesi e analisi della varianza);
• Conoscenze di base di progettazione della sperimentazione e analisi statistica correlata (sperimentazione fattoriale e sperimentazione a blocchi per il confronto di due campioni);
• Conoscenze di base su analisi di regressione lineare (univariata e multivariata) e non lineare
B – Capacità applicative
Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di:
• Utilizzare le tecniche di programmazione degli esperimenti e relativa analisi statistica dei dati
• Effettuare la regressione lineare e non lineare di dati sperimentali e relativa analisi statistica.
• Utilizzare gli strumenti di analisi dati e regressioni disponibili su software di uso comune (ad esempio Excel) ma anche su software tecnici specifici per la progettazione degli sperimenti e l’analisi dati (ad esempio JMP).
C – Autonomia di giudizio
• Essere in grado di formulare una propria valutazione e/o giudizio sulla base della interpretazione oggettiva dei dati sperimentali disponibili in relazione al confronto di campioni con valori di riferimento, di due campioni, o di più campioni fra loro.
• Essere in grado di individuare delle procedure ottimizzate per migliorare la conoscenza del sistema identificate le sorgenti di variazione dei dati con sperimentazioni completamente random o a blocchi.
• Avere la capacità del saper fare, del saper prendere iniziative e decisioni in relazione alla scelta del miglior modello empirico per la rappresentazione dei dati sperimentali ottenuti sulla base sia dell’analisi statistica a monte che della valutazione di diversi modelli possibili mediante discriminazione statistica.
D – Abilità nella comunicazione
• Saper spiegare a persone non esperte le nozioni di base della analisi statistica dei dati, della progettazione degli esperimenti e della regressione dei dati con modelli lineari e non lineari;
• Descrivere le metodologie per l’analisi dei dati, la progettazione degli esperimenti e la regressione dei parametri di modelli lineari e non lineari utilizzando un linguaggio tecnicamente corretto.
E – Capacità di apprendere
• Avere le capacità di apprendimento che sono necessarie ai fini di un continuo aggiornamento nell'ambito dello studio dell’analisi dati, progettazione della sperimentazione e regressione dei parametri di modelli.
• Avere la capacità di attingere a diverse fonti bibliografiche, sia in italiano che in lingua inglese, al fine di acquisire nuove competenze.
II MODULO
A – Conoscenza e capacità di comprensione
Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di conoscere e comprendere (conoscenze acquisite):
• Le problematiche legate al controllo di processi chimici, e come tali problematiche possono essere affrontate mediante la formulazione e applicazione sistematica di modelli matematici.
• Le nozioni di base necessarie per l’analisi della dinamica di sistemi
• Le principali strategie utilizzate per il controllo di processi chimici
• Le nozioni di base necessarie per la progettazione del sistema di controllo di un processo chimico.
B – Capacità applicative
Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di:
• Sviluppare, attraverso applicazione dei principi di conservazione, modelli matematici a parametri concentrati di processi chimici.
• Valutare, attraverso analisi dei modelli matematici formulati, come la dinamica di un sistema di processo cambia al variare dei parametri operativi e di progetto.
• Analizzare la dinamica di un sistema non lineare attraverso uno studio della sua linearizzazione.
• Determinare la risposta di un sistema lineare a variazioni delle variabili di ingresso.
• Determinare i parametri di sistemi di controllo elementari di processi chimici.
C – Autonomia di giudizio
• Essere in grado di formulare una propria valutazione e/o giudizio sulla base della interpretazione delle informazioni disponibili nell'ambito dell’analisi e del controllo di processi chimici.
• Essere in grado di individuare e raccogliere informazioni aggiuntive per conseguire una maggiore consapevolezza.
• Avere la capacità del saper fare, del saper prendere iniziative e decisioni tenendo conto dei vari aspetti di interesse della analisi e del controllo di processi chimici.
D – Abilità nella comunicazione
• Saper spiegare a persone non esperte le nozioni di base della dinamica dei sistemi, e come lo sviluppo e l’applicazione di modelli matematici permetta di risolvere problemi di progettazione e controllo di processi chimici;
• Descrivere le metodologie per il controllo di processi chimici utilizzando un linguaggio tecnicamente corretto.
E – Capacità di apprendere
• Avere le capacità di apprendimento che sono necessarie ai fini di un continuo aggiornamento nell'ambito dello studio della dinamica e del controllo di processi chimici.
• Avere la capacità di attingere a diverse fonti bibliografiche, sia in italiano che in lingua inglese, al fine di acquisire nuove competenze.
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Obiettivi formativi Lo studente sarà guidato a comprendere quali sono le molecole, i polimeri, i materiali più importanti nel settore biomedico. Dovrà saper mettere in relazione le principali proprietà chimico-fisiche e strutturali dei biomateriali con le funzioni svolte nell’organismo in relazione ai meccanismi di interazione con l’organismo stesso. Acquisirà approfondite conoscenze sui più importanti metalli, ceramiche e biopolimeri, in particolare polipeptidi e polisaccaridi, di interesse biomedico.
Per una specifica problematica biomedica, dovrà essere in grado di individuare la combinazione di biomateriali più idonea alla soluzione del problema.
Lo studente svilupperà capacità critiche e di giudizio attraverso la discussione in aula degli argomenti trattati nel corso delle lezioni frontali.
Tali obiettivi saranno raggiunti per mezzo di lezioni frontali in aula adiuvate dalla visione di video esplicativi e dalla lettura di materiale bibliografico avanzato (review, esempi di brevetti, ecc).
Alla fine del corso, con le conoscenze acquisite lo studente, di concerto con altre figure professionali quali medici, biologi ed ingegneri, sarà in grado di proporre e sviluppare idee per la progettazione di un dispositivo biomedico.
La capacità di comunicare quanto appreso in modo chiaro, motivando pienamente ed in modo razionale quanto riportato, verrà valutata attraverso un esame orale.
Alla fine del corso e dopo aver sostenuto l’esame lo studente avrà acquisito la capacità di proseguire lo studio in modo fortemente autonomo su qualunque argomento, anche avanzato, che riguardi la i biomateriali ed i biopolimeri.
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Obiettivi formativi Il corso è strutturato in modo da fornire allo studente della laurea magistrale informazioni approfondite su alcune tecniche sperimentali impiegate per caratterizzazione dei materiali polimerici. Tramite l’analisi dei risultati acquisiti si metteranno in evidenza le correlazioni tra le proprietà osservate e la struttura dei materiali ed i loro i campi di applicazione.
In particolare, nel corso si descrivono argomenti riguardanti la tensione superficiale di solidi polimerici, l’analisi dinamo-meccanica, la cinetica di processi di cristallizzazione, applicazioni della spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier nella caratterizzazione dei polimeri e le proprietà elettriche di polimeri isolanti e conduttori. Per ogni argomento trattato, il corso si sviluppa in tre fasi.
Nella prima si esaminano in dettaglio le grandezze che si misureranno con la tecnica strumentale in oggetto, le teorie che descrivono i fenomeni analizzati, le correlazioni tra la struttura chimica dei materiali ed il loro comportamento.
Nella seconda fase verrà descritta la strumentazione impiegata e le modalità sperimentali da utilizzare in relazione alle informazioni che si vogliono acquisire. Le procedure usate verranno confrontate con quelle proposte, se esistenti, dalle normative internazionali.
Nella terza fase si condurranno le prove sperimentali e si acquisiranno i dati per la successiva elaborazione. I risultati ottenuti verranno analizzati in base alle teorie descritte nella prima fase.
Lo studente saprà gestire la strumentazione impiegata ed acquisirà la sensibilità opportuna per analizzare quali siano i parametri sperimentali e strumentali importanti per effettuare prove di caratterizzazione, anche impiegando tecniche non affrontate nel corso. L’importanza dedicata all’analisi e l’elaborazione dei dati sperimentali è rivolta all’acquisizione della capacità di applicare criticamente modelli matematici in grado di descrivere e, quindi, prevedere il comportamento dei materiali, anche in condizioni non direttamente esaminate. Il raggiungimento di tale obiettivo è ottenuto tramite lavori di gruppo, redazione di relazioni scritte di carattere tecnico, di esposizione dei risultati raggiunti e di esercitazioni numeriche su problematiche macromolecolari.
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