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1020446 -
CHIMICA DEI MATERIALI POLIMERICI
(obiettivi)
L'insegnamento di Chimica dei Materiali Polimerici ha l'obiettivo di fornire conoscenze fondamentali e principi basilari per lo studio delle macromolecole, evidenziando le correlazioni tra struttura chimica e proprietà e le problematiche più attuali nello studio dei materiali polimerici. L'obiettivo principale del corso è di fornire gli strumenti per comprendere la struttura delle macromolecole, in particolare affrontando lo studio delle principali caratteristiche, delle reazioni di polimerizzazione, delle tecniche di caratterizzazione ed infine gli aspetti legati alla preparazione, studio ed applicazioni di polimeri nanostrutturati.
Le lezioni frontali si sviluppano a partire dalla definizione di macromolecola, descrizione delle caratteristiche generali dei materiali polimerici, alle metodiche di polimerizzazione, evidenziando esempi sia di materiali polimerici di sintesi che di origine naturale che biopolimeri, arrivando poi allo studio delle tecniche di caratterizzazione e principali applicazioni dei polimeri sia in forma amorfa che nanostrutturata.
Le conoscenze acquisite nel presente insegnamento, costituiscono un quadro di riferimento per le competenze successive, intese nel loro significato più ampio.
RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI:
1) Conoscenza e capacità di comprensione
Gi studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di conoscere e comprendere (conoscenze acquisite)
i) la natura dei materiali polimerici e loro principali caratteristiche strutturali.
ii) le principali modalità di polimerizzazione, per policondensazione e poliaddizione, con esempi tratti sia dai polimeri sintetici che da quelli naturali e da essi derivati.
iii) le principali tecniche di caratterizzazione per la definizione della struttura delle macromolecole.
2) Conoscenza e capacità di comprensione applicate
Gli studenti saranno in grado di comprendere i più recenti sviluppi della letteratura nell'ambito della formazione dei polimeri nanostrutturati ed aspetti relativi allo studio delle principali ed attuali applicazioni dei materiali polimerici amorfi e nanostrutturati.
Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di (competenze ed abilità acquisite): interpretare criticamente la struttura delle macromolecole, interpretandone la reattività e le potenzialità applicative.
3) Autonomia di Giudizio
Gli studenti sapranno comprendere la connessione con le altre aree culturali del CdS, in particolare gli aspetti della chimica analitica, chimica inorganica, chimica organica e chimica fisica.
4) Abilità Comunicative
Gli studenti potranno sviluppare la capacità di comunicare quanto appreso, attraverso prove d'esame orali.
5) Capacità di Apprendimento
Gli studenti acquisiranno capacità di sviluppare lo studio autonomo attraverso l'indicazione di fonti di aggiornamento accessibili.
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FRATODDI ILARIA
( programma)
Contenuto dell’insegnamento
L’insegnamento prevede 6 CFU di didattica frontale, suddivise in quattro argomenti generali: caratteristiche generali dei materiali polimerici (6 h), reazioni di polimerizzazione ed esempi (16 h), principali tecniche di caratterizzazione applicate ai materiali polimerici (12 h), chimica dei materiali nanostrutturati applicata alle macromolecole e principali applicazioni (14 h).
Descrizione generale: Corso di base in cui vengono trattate le macromolecole. Nelle linee generali il corso prevede: illustrazione delle caratteristiche generali dei materiali polimerici, descrizione delle reazioni di polimerizzazione, policondensazioni e poliaddizioni ed esempi, descrizione delle principali tecniche di caratterizzazione applicate ai materiali polimerici, illustrazione delle più attuali tematiche di ricerca sulla chimica dei materiali nanostrutturati applicata alle macromolecole e principali applicazioni.
Programma dettagliato del corso: nella sezione seguente si illustra dettagliatamente il programma con la relativa articolazione nel tempo. Il corso prevede 6 CFU e si sviluppa in 48 ore di didattica frontale con costante coinvolgimento degli studenti presenti.
Argomento 1, Concetti generali (6 h):
Introduzione al corso, introduzione alla chimica dei materiali polimerici, classificazioni, definizioni generali, monomero, unità ripetitiva e complessità strutturale, polimeri e copolimeri. Conformazioni e configurazioni. Raggio di girazione, elastomeri, fibre. Comportamento termico. Tg. Reologia e proprietà meccaniche dei polimeri, polimeri in soluzione e allo stato solido. Polimeri termoplastici e termoindurenti.
Argomento 2, Reazioni di polimerizzazione ed esempi (16 h):
Reazioni di polimerizzazione: condensazione, addizione, inserzioni. Aspetti termodinamici e cinetici. Processi di polimerizzazione in massa, soluzione, interfacciale, dispersione. Policondensazioni lineari e ramificate. Poliaddizioni. Poliaddizioni radicaliche, radicaliche controllate ATRP, RAFT. Poliaddizioni ioniche: cationiche ed anioniche. Polimerizzazioni per apertura di anello. Polimerizzazione in plasma. Polimerizzazioni con meccanismo di coordinazione. Tassia, polimeri stereoregolari e non. Effetto della tassia sulle proprietà strutturali. stereoisomerie; analisi conformazionale. Polimerizzazioni elettrochimiche. Copolimerizzazioni. Reazioni di post modificazione ed invecchiamento. Polimeri inorganici. Polimeri naturali e biopolimeri, polisaccaridi, polipeptidi, gomme naturali, acidi nucleici, biopolimeri. Biodegradabilità, biocompatibilità. Formazione di gel.
Argomento 3, Principali tecniche di caratterizzazione per i materiali polimerici (12 h):
Cristallinità dei polimeri, impacchettamento delle catene polimeriche, lamelle, sferuliti. Definizione della massa molecolare e metodi per la determinazione assoluti e relativi. Viscosimetria. Analisi dei gruppi terminali. Osmometria, Metodi cromatografici (GPC) e tecniche di massa. Metodi di Light Scattering per la determinazione della massa molecolare (DLS). Poternziale zeta. Metodi di caratterizzazione strutturale per i materiali polimerici (TGA, DSC, NMR, IR, UV, XPS, XRD), Metodi di caratterizzazione morfologica (SEM, AFM, TEM). Polimeri semiconduttori, caratteristiche e caratterizzazioni.
Argomento 4, Chimica dei materiali nanostrutturati applicata alle macromolecole e principali applicazioni (14 h).
Nanotecnologie, aspetti generali. Materiali nanostrutturati, Caratteristiche generali dei polimeri nanostrutturati, self-assembly. Metodi bottom-up e top down per la preparazione di polimeri nanostrutturati. Applicazioni innovative dei materiali polimerici nanostrutturati, Applicazioni in biotecnologie, biomedicina e sensoristica. Compositi e nanocompositi: preparazione caratterizzazione ed applicazioni. Studio di esempi tratti dalla letteratura recente
 - M. Guaita, F. Ciardelli, F. La Mantia, E. Pedemonte: "Fondamenti di Scienza dei Polimeri", Pacini Editore, Pisa, 1998.
- J.M.G. Cowie, V. Arrighi “Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials” (Third Edition), CRC press 2007
-Textbook of Polymer Science, Fred W.Billmeyer,Jr.; John Wiley &Sons Ed. (1962)
- Advances in macromolecules: perspectives and applications, Maria Vittoria Russo Ed., Springer (2009)
(Date degli appelli d'esame)
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6
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CHIM/03
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48
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
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1020438 -
Analisi Organica
(obiettivi)
Il corso ha lo scopo di istruire gli studenti sull’identificazione strutturale di composti organici complessi per via spettrometrica. La prima parte del programma prevede cenni teorici sulle spettrometrie 1H NMR, 13C NMR, EI-MS e IR con particolare attenzione alle relazioni tra morfologia spettrale e struttura molecolare. La seconda parte del corso è dedicata all’analisi comparata di spettri al fine di identificare la struttura di composti organici complessi appartenenti a diverse classi.
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MENCARELLI PAOLO
( programma)
Programma del Corso di “ANALISI ORGANICA”, LM in Chimica Analitica.
Docente: Prof. Paolo Mencarelli
NMR monodimensionale:
Richiami di teoria di base: chemical shift, accoppiamento, equivalenza chimica e magnetica, sistemi di spin più comuni, notazione di Pople, non equivalenza chimica di protoni metilenici in molecole chirali e non chirali. Equivalenza chimica e magnetica tra protoni metilenici in molecole a catena aperta conformazionalmente mobili.
Interpretazione di spettri: deconvoluzione di multipletti del primo ordine, attraverso costruzione dell’ “inverted splitting tree”, e l’individuazione delle “relazioni speciali” tra le transizioni, tecniche di NOE omonucleare per studi di regio- e stereochimica, reagenti di shift per la determinazione dell’eccesso enantiomerico. NMR di miscele di composti organici: determinazione di rapporti molari.
Effetti attraverso lo spazio. Anisotropia diamagnetica, effetti di deschermaggio e schermaggio del gruppo arilico, del triplo e doppio legame carbonio-carbonio e di gruppi carbonilici. Effetto dell’anisotropia diamagnetica di gruppi arilici e alchinici in molecole conformazionalmente rigide. Effetto dell’anisotropia diamagnetica in interazioni intermolecolari.
Spettrometria del Carbonio 13: Teoria. Equivalenza di spostamento chimico. DEPT. Classi chimiche e spostamenti chimici.
Esercitazioni di interpretazione 1H e 13C su molecole complesse.
NMR dinamico. NMR timescale. Processi dinamici. Temperatura di coalescenza e costante alla coalescenza. Studio di processi dinamici di molecole organiche: rotazione intorno a legami singoli, inversione di configurazione, fenomeni tautomerici di valenza.
NMR di nuclei diversi dal protone. Accoppiamento con nuclei magneticamente attivi diversi da 1H e 13C, picchi satellite e loro utilizzo nella determinazione strutturale. Spettroscopia NMR di altri nuclei: 2H, 29Si, 31P, e 19F.
NMR bidimensionale:
NMR bidimensionale. Struttura di una sequenza 2D. Rappresentazioni grafiche di uno spettro 2D. Spettroscopia 2D di correlazione di chimica shift: COSY e HETCOR. Esercitazioni di interpretazione. Spettroscopia 2D INADEQUATE. Sviluppi della spettroscopia 2D di correlazione. Correlazione inversa: HMQC e HSQC, HMBC. Tecnica TOCSY per l’individuazione dei nuclei di un sistema di spin. Esercitazioni di interpretazione strutturale basate sull’utilizzo incrociato di tutte le tecniche 2D.
Spettrometria di massa a impatto elettronico:
Richiami di teoria di base: strumentazione. Metodi di ionizzazione. Analizzatori di massa. Frammentazioni. Trasposizioni. Previsione dell’entità della frammentazione sulla base della struttura molecolare e della stabilità dei frammenti. Effetto di eteroatomi sul pattern di frammentazione. Effetto “orto”.
Spettrometria nell’infrarosso:
Richiami di teoria di base. Interpretazione degli spettri. Assorbimenti caratteristici dei gruppi funzionali delle molecole organiche. Variazione degli assorbimenti di gruppi funzionali in funzione della struttura del composto: effetti di risonanza, induttivi e loro combinazioni.
Determinazione della struttura di composti organici complessi sulla base di spettri 1H NMR, 13C NMR, EI-MS e IR:
Strategie di risoluzione di problemi strutturali tramite combinazioni di metodi spettroscopici. Analisi e risoluzione di problemi di identificazione strutturale di molecole complesse.
Silverstein,Webster, Kiemle: “Identificazione spettrometrica di composti organici”, CEA edizioni. 3a edizione
Field, Sternhell, Kalman: “Organic Structures from Spectra”, Wiley ed. 5ft edition
(Date degli appelli d'esame)
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6
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CHIM/06
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48
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
Gruppo opzionale:
Nuovo gruppo OPZIONALE - (visualizza)
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6
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1020445 -
CHEMIOMETRIA
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MARINI FEDERICO
( programma)
Introduzione al corso: Che cos’è la chemiometria e come si inquadra nell’ambito delle discipline chimico-analitiche. Richiami di statistica e teoria delle probabilità: L’errore di misura come risultato di contributi casuali e sistematici. L’inferenza statistica: dal campione alla popolazione. Parametri caratterizzanti una distribuzione statistica (valore medio e deviazione standard). La distribuzione statistica normale e normale standardizzata (Z). Le distribuzioni t di Student ed F di Fisher ed il loro utilizzo.
Test statistici. Disegno sperimentale: L’approccio fattoriale. Disegno Fattoriale completo con o senza interazioni. Disegno fattoriale frazionato e calcolo dei contrasti. Disegni fattoriali di screening. Cenni sul modellamento delle superfici di risposta (disegni a più di due livelli).
Analisi delle componenti principali (PCA): Che cosa sono e come si calcolano le componenti principali. Importanza delle variabili sperimentali nella definizione delle componenti principali. Alcuni criteri per selezionare il numero opportuno di componenti principali. Esempi di applicazione del metodo delle componenti principali. PCA per l’identificazione di dati anomali.
La classificazione: Metodi di classificazione pura e metodi di modellamento di classe. Analisi discriminante lineare (LDA) e quadratica (QDA). Classificazione non parametrica: il metodo kNN. Uso delle variabili astratte per la classificazione: il metodo PLS-DA. Metodi di modellamento di classe: SIMCA ed UNEQ.
Validazione: L’utilizzo predittivo dei metodi multivariati e la necessità di una stima più accurata dell’abilità predittiva.
Dispense del corso.
Come supporto allo studio, si suggeriscono i seguenti testi:
Michele Forina, Fondamenta per la Chemiometria, Edizioni SISNIR, Lodi, 2012. Liberamente scaricabile da: http://www.sisnir.org/index.php/edsisnir/10-fondamenti-di-chemiometria
Roberto Todeschini, Introduzione alla chemiometria, EdiSES, Napoli, 1998.
D.L. Massart et. al., Chemometrics. A textbook, Elsevier, Amsterdam, 1988.
F. Marini (ed.), Chemometrics in food chemistry, Elsevier, Oxford, 2013.
(Date degli appelli d'esame)
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6
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CHIM/01
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48
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
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1020448 -
CHIMICA ANALITICA FORENSE
(obiettivi)
La Chimica Analitica Forense approfondisce le potenziali applicazioni di un approccio analitico-strumentale per la risoluzione di controversie in qualità di perito CTU o CTP. L’insegnamento di Chimica Analitica Forense ha l’obiettivo di fornire esempi di applicazione delle tecniche di analisi chimica strumentale più diffuse per determinazioni o comparazioni su matrici reali. Specifici obiettivi formativi sono: la capacità di individuare la tecnica di indagine strumentale più adatta alla risoluzione del quesito posto; la conoscenza dei principi alla base della stesura di una perizia; la capacità di valutare e presentare risultanze analitiche di indagini strumentali.
Le conoscenze e competenze acquisite nel presente insegnamento, costituiranno un aiuto fondamentale per completare la formazione chimico-analitica dei futuri laureati magistrali.
Gi studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di conoscere e comprendere (conoscenze acquisite)
- il miglior approccio strumentale per la risoluzione del problema
- la modalità di relazionare un risultato analitico in dibattimento
- le modalità di stesura di una relazione peritale
- i criteri di valutazione di una indagine peritale
Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di (competenze acquisite):
- scegliere uno o più approcci di analisi;
- verificare la qualità e la coerenza del dato analitico ottenuto;
- scegliere la migliore tecnica di analisi in funzione del campione da analizzare;
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MATERAZZI STEFANO
( programma)
Programmi e testi consigliati sono a disposizione sul sito docente del Dipartimento di Chimica
https://www.chem.uniroma1.it/didattica/offerta-formativa/insegnamenti/chimica-analitica-forense
Qualunque testo di Chimica Analitica Strumentale
Appunti dalle lezioni
Files pdf a disposizione sul sito docente
(Date degli appelli d'esame)
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6
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CHIM/01
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48
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
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