CHIMICA INORGANICA E LABORATORIO

Il corso si prefigge di approfondire le conoscenze sulla chimica dei composti di coordinazione e di acquisire capacità di ragionamento per razionalizzare le proprietà dei sistemi inorganici (applying knowledge and understanding). Alla fine del corso gli studenti dovrebbero possedere una loro autonomia di giudizio: capacità di proporre appropriati sistemi inorganici per specifiche proprietà elettriche, ottiche o magnetiche (making judgements).

In particolare:

Obbiettivi formativi specifici di questo corso sono:

Comprendere dettagliatamente la struttura degli elementi di transizione, dei composti di coordinazione, delle configurazioni elettroniche dei metalli di transizione, delle proprietà periodiche dei metalli di transizione, delle specie per ioni di metalli di transizione in soluzione acquosa, la teoria di Werner, la nomenclatura dei composti di coordinazione, l'isomeria di legame, le proprietà magnetiche ed il colore, le geometrie e gli isomeri dei composti di coordinazione, il legame in ioni complessi, le energie degli orbitali 3d, la teoria del campo cristallino, la sistematica degli elementi della prima riga di transizione, e di possedere alcuni cenni di bioinorganica e di metallurgia.

Gli studenti dovranno inoltre saper discutere tutte le attività proposte con metodo scientifico e linguaggio appropriato.

Inoltre, in riferimento ai cosiddetti Descrittori di Dublino, questo corso contribuisce a acquisire le seguenti competenze trasversali:

Conoscenza e capacità di comprensione:

Capacità di ragionamento induttivo e deduttivo.
Capacità di razionalizzare le correlazioni proprietà-struttura;

Capacità di applicare conoscenza:

Capacità di applicare le conoscenze acquisite per la descrizione delle proprietà dei complessi dei metalli di transizione, utilizzando con rigore il metodo scientifico.
Capacità di interpretazione dei fenomeni elettrici, ottici e magnetici;
Capacità di prevedere la reattività chimica dei sistemi di metalli di transizione.

Autonomia di giudizio:

Capacità di ragionamento critico.
Capacità di individuare le soluzioni più adeguate per conferire particolari proprietà ai materiali inorganici;
Capacità di fare previsioni sulla base di teorie e modelli.
Capacità di valutare la necessità d’uso di modelli complessi rispetto a teorie semplici nella descrizione delle proprietà dei sistemi inorganici.

Abilità comunicative:

Capacità di descrivere, con proprietà di linguaggio e rigore terminologico, un argomento scientifico, illustrandone motivazioni e risultati.

Lezioni in presenza

Tutti i concetti base di chimica generale, stechiometria, legame chimico, teoria MO per molecole semplici, sistematica inorganica blocco s-p, chimica organica dei composti alifatici ed aromatici.

La frequenza alle lezioni è obbligatoria

1. Elementi di transizione e loro composti di coordinazione: proprietà degli elementi di transizione, elementi di transizione interni, composti di coordinazione, basi teoriche di legame e proprietà dei complessi, configurazioni elettroniche dei metalli di transizione e dei loro ioni, energie di ionizzazione per i metalli di transizione della prima riga, Raggi atomici delle serie di transizione 3d, 4d e 5d, Proprietà periodiche dei metalli di transizione, stati di ossidazione e specie per ioni di metalli di transizione in soluzione acquosa.

2. Composti di coordinazione: leganti direttamente legati al metallo o controioni per sali ionici, teoria di Blomstrand e teoria di coordinazione di Werner, nomenclatura dei composti di coordinazione, nomi di ligandi comuni, isomeria di legame, leganti polidentati, formazione di ioni complessi , Ossoanioni acquosi di elementi di transizione, Comportamento metallico dei metalli di transizione, Potenziali elettrodici standard degli elementi di transizione della prima riga, Comportamento magnetico e colore, Cenni sui lantanidi ed attinidi, Strutture di ioni complessi, Numeri di coordinazione, Geometrie e ligandi, Chelati.

3. Isomeri dei composti di coordinazione: Isomeria geometrica, complessi ottaedrici: fac e mer, chiralità, isomeri ottici e attività ottica in ioni di complessi ottaedrici, pseudorotazione di Berry, isomeri costituzionali dei composti di coordinazione.

4. Legame in ioni complessi: interazione tra uno ione metallico e un ligando vista come una reazione acido-base di Lewis, gli orbitali ibridi necessari per ioni complessi ottaedrici, tetraedrici, planari quadrati e lineari, energie degli orbitali 3d per uno ione metallico in un complesso ottaedrico, disposizione degli elettroni negli orbitali 3d, proprietà magnetiche, assorbimento della luce visibile da parte dello ione complesso, colori dei complessi di metalli di transizione, teoria del campo cristallino, serie spettrochimica.

5. Sistematica degli Elementi della Prima riga di transizione: caratteristiche generali; preparazione, proprietà ed uso degli elementi, Composti più comuni: sintesi e reattività. Complessi organometallici di uso industriale. Metallo-alchili, alchilideni, carbeni, composti carbonilici, ciclopentadienilici. Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu.

6. Metalli di transizione della prima riga e loro importanza biologica: oligoelementi dei metalli di transizione negli esseri umani, il complesso tetraedrico di Zn2+ nell'anidrasi carbonica, l'importanza biologica del ferro, il complesso eme, la mioglobina, l'emoglobina e il complesso ottaedrico nell'eme.

7. Metallurgia: l'altoforno.

1) F. ALBERT COTTON, GEOFFREY WILKINSON, CARLOS A. MURILLO, MANFRED BOCHMANN, Advanced Inorganic Chemistry, 6th Edition - Wiley
2) N. N. GREENWOOD, A. EARNSMAW, Chimica degli Elementi - Piccin

L’esame consiste in una prova orale sul programma svolto.

Composti di coordinazione,
configurazioni elettroniche dei metalli di transizione,
Proprietà periodiche dei metalli di transizione,
Specie per ioni di metalli di transizione in soluzione acquosa.
leganti,
teoria di Blomstrand,
teoria di Werner,
nomenclatura dei composti di coordinazione,
isomeria di legame,
Ossoanioni acquosi di elementi di transizione,
Proprietà magnetiche e colore,
Strutture di ioni complessi,
Numeri di coordinazione,
Geometrie e ligandi,
Chelati.
Isomeri dei composti di coordinazione,
Isomeria geometrica,
chiralità,
pseudorotazione di Berry,
isomeri costituzionali,
Legame in ioni complessi,
reazione acido-base di Lewis,
Orbitali ibridi in complessi ottaedrici, tetraedrici, planari quadrati e lineari,
energie degli orbitali 3d,
assorbimento della luce visibile da parte dello ione complesso,
teoria del campo cristallino,
serie spettrochimica,
Sistematica degli Elementi della Prima riga di transizione,
Complessi organometallici,
anidrasi carbonica,
il complesso eme,
la mioglobina,
l'emoglobina,
l'altoforno.