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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 della 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.
Gi studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di conoscere e comprendere (conoscenze acquisite)
- la natura dei materiali polimerici e loro principali caratteristiche strutturali.
- le principali modalità di polimerizzazione, per policondensazione e poliaddizione, con esempi tratti sia dai polimeri sintetici che da quelli naturali e da essi derivati.
- le principali tecniche di caratterizzazione per la definizione della struttura delle macromolecole.
- i più recenti sviluppi della letteratura nell'ambito della formazione dei polimeri nanostrutturati.
- 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
- comprendere la connessione con le altre aree culturali del CdS, in particolare gli aspetti della chimica analitica, chimica inorganica, chimica organica e chimica fisica.
- sviluppare la capacità di comunicare quanto appreso, attraverso prove d'esame orali.
- 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 |
Gruppo opzionale:
Nuovo gruppo OPZIONALE - (visualizza)
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6
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1020445 -
CHEMIOMETRIA
(obiettivi)
La chemiometria è quella branca della chimica che si serve della matematica e della statistica per estrarre informazione utile dai dati sperimentali.
1) Conoscenza e capacità di comprensione
Il corso ha come obiettivo quello di fornire agli studenti un'introduzione alle tecniche principali di analisi dei dati, in particolare dei dati multivariati, prodotti in ambito chimico. Partendo da richiami di statistica classica e procedendo attraverso approcci di complessità crescente, gli studenti potranno apprendere le metodologie principali che permettano una progettazione razionale degli esperimenti, un'analisi esplorativa dei dati raccolti e la formulazione di modelli predittivi.
2) Conoscenza e capacità di comprensione applicate
Attraverso esempi pratici di applicazione discussi in aula, il corso mira a dare agli studenti le basi chemiometriche per poter applicare criticamente gli approcci illustrati alle diverse problematiche che possono presentarsi nello sviluppo, nella preparazione e nell’interpretazione dei risultati di una qualsiasi analisi chimica o di un esperimento chimico, in generale.
3) Autonomia di Giudizio
Durante il corso, gli studenti sono stimolati attraverso domande mirate e brevi discussioni ad estendere gli esempi visti in classe a situazioni più generali, in modo da sviluppare per quanto possibile la capacità di valutare criticamente ogni aspetto dell'esecuzione di un'analisi chemiometrica.
4) Abilità Comunicative
Oltre all’interazione durante le lezioni, attraverso domande e brevi discussioni, il corso prevede un esame orale per il superamento del quale gli studenti dovranno acquisire e dimostrare la loro capacità di discutere criticamente gli argomenti trattati.
5) Capacità di Apprendimento
L'insieme degli argomenti del corso è studiato in maniera da presentare agli studenti problematiche di complessità crescenti e guidare loro nell’identificazione di come estrapolare da ciascuna di esse quei punti che possano essere generalizzati ad altri casi specifici. In questo modo, l’obiettivo è che gli studenti possano acquisire un modus cogitandi/modus operandi che permetta loro di selezionare ed applicare in maniera critica gli strumenti chemiometrici più adatti per risolvere qualsiasi problema possa presentarsi loro nella loro successiva esperienza di formazione e professionale.
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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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CHIM/01
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48
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
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