Corso di laurea: Chimica Industriale Programmazione per l'A.A. 2020/2021

 

 

Lo studente espliciterà le proprie scelte al momento della presentazione, tramite INFOSTUD, del piano di completamento o del piano di studio individuale, secondo quanto stabilito dal regolamento didattico del corso di studio.

Ambiente Risorse Energia e Sicurezza (ARES)

Primo anno

Primo semestre

Insegnamento	CFU	SSD	Ore Lezione	Ore Eserc.	Ore Lab	Ore Studio	Attività	Lingua
1020331 - SCIENZE E TECNOLOGIE DELLA CATALISI (obiettivi) L’obiettivo principale del corso, svolto in modalità di lezioni frontali, è quello di fornire i principi base della catalisi eterogenea e della reattività gas-solido. Si prefigge inoltre di fornire un approccio metodologico integrato e ragionato che correli aspetti di struttura e reattività di specie chimiche con aspetti di cinetica e termodinamica delle reazioni. I risultati attesi riguardano: 1. la comprensione dei fenomeni della catalisi eterogenea mediante un approccio multidisciplinare. Lo studente potrà apprendere i principali metodi di preparazione e di caratterizzazione dei catalizzatori (di bulk e di superficie), i meccanismi di reazione sulla superficie (adsorbimento dei reagenti, reazioni di superficie, desorbimento dei prodotti) e alcune applicazioni della catalisi eterogenea di interesse industriale ed ambientale, affrontando anche le problematiche connesse alla sicurezza. 2. l’applicazione di un approccio multidisciplinare mediante analisi di esempi tratti dalla letteratura relativa al mondo della ricerca o al mondo dell’industria. Lo studente applicherà anche nozioni teoriche di base acquisite in precedenza nei vari corsi di Chimica Generale, Chimica Inorganica e Chimica Fisica per l’interpretazione dei fenomeni catalitici e saprà valutare quali-quantitativamente: - i principali parametri cinetici che descrivono l’attività di un catalizzatore in termini di attività e selettività, con particolare attenzione ai possibili effetti del trasporto di massa, - i principali parametri morfologici e chimico-fisici del catalizzatore (composizione, struttura, dispersione) da cui dipende la prestazione catalitica. 3. lo sviluppo di capacità di interpretazione di dati sperimentali e di risultati presenti nella letteratura scientifica. 4. lo sviluppo della capacità di comunicare in modo sintetico e con padronanza espressiva le conoscenze acquisite mediante un colloquio orale. 5. l’abilità di giustificare ed argomentare le scelte effettuate, predisponendosi così ad affrontare studi successivi con un alto grado di autonomia. - PIETROGIACOMI DANIELA (Date degli appelli d'esame)	6	CHIM/03	48	-	-	-	Attività formative caratterizzanti	ITA
1020329 - PROCESSI DI TRATTAMENTO DI SCARICHI, EMISSIONI E RIFIUTI, RECUPERO DI MATERIA ED ENERGIA (obiettivi) Il corso concorre al raggiungimento degli obiettivi formativi di cui al Manifesto degli Studi della Laurea Magistrale in Chimica Industriale (curriculum ARES: Ambiente, Risorse, Energia, Sicurezza). In particolare, il corso ha l’obiettivo di fornire una descrizione panoramica sull’applicazione dei processi chimici, fisici e biotecnologici nel campo della protezione ambientale, con particolare riferimento ai principali processi di trattamento di reflui e rifiuti, ivi inclusa la loro valorizzazione, sia come risorse secondarie che a fini energetici (si veda programma a seguire). In quest’ambito, il corso intende fornire altresì gli elementi di base dell’analisi e descrizione dei processi suddetti, come mutuati dall’ingegneria chimica (analisi cinetica, bilanci di materia ed energia, relazioni d’equilibrio), fornendone gli esempi specifici per i casi oggetto di studio. Studenti e studentesse che abbiano superato l’esame avranno conosciuto e compreso (descrittore 1: conoscenze acquisite) - Apprendimento dei fondamenti dei principali processi chimici, fisici e biologici per il trattamento di reflui, rifiuti ed emissioni e per il recupero di energia e materia. - Apprendimento dei metodi di rappresentazione quantitativa dei processi e di dimensionamento preliminare delle relative apparecchiature. - Apprendimento all’uso di specifiche tecniche di misura e controllo di rilievo nei processi studiati. Studenti e studentesse che abbiano superato l’esame saranno in grado di (descrittore 2: competenze acquisite): - Applicare metodologie per l’analisi di processi di rilievo industriale nell’ambito dei processi di depurazione e valorizzazione di reflui e rifiuti e della produzione di energia da risorse rinnovabili (fino al dimensionamento preliminare delle principali unità di processo). - Inquadrare i contenuti appresi nel contesto più generale della salvaguardia dell’ambiente, anche con riferimento al quadro normativo - Inquadrare i contenuti appresi nel contesto più generale dello sviluppo dell’industria chimica e di processo, con particolare riferimento alla sostenibilità ambientale La partecipazione ad esercitazioni di laboratorio e l’elaborazione con lavoro autonomo di relazioni scritte sugli argomenti trattati consentono di incrementare e di valutare le capacità critiche e di giudizio (descrittore 3) e la capacità di comunicare quanto si è appreso (descrittore 4) - MAJONE MAURO (Date degli appelli d'esame) - VALENTINO FRANCESCO	9	ING-IND/25	56	-	24	-	Attività formative caratterizzanti	ITA
1020330 - RISORSE ALTERNATIVE E MATERIE PRIME SECONDARIE (obiettivi) L’obiettivo generale dell’insegnamento è fornire le conoscenze di base relative alle operazioni utilizzate in processi produttivi per l’ottenimento di metalli da materie prime primarie con lo scopo di evidenziare limiti e possibilità applicative per il trattamento di materie prime secondarie (scarti e rifiuti). Descrittore di Dublino 1- Conoscenza e capacità di comprensione - Principi delle operazioni unitarie per il pre-trattamento fisico di materie prime primarie e secondarie. - Termodinamica di processi pirometallurgici per il recupero di metalli da materie prime primarie e secondarie. - Termodinamica di processi idrometallurgici per il recupero di metalli da materie prime primarie e secondarie. Tali obiettivi sono raggiunti mediante erogazione di lezioni frontali in aula Descrittore di Dublino 2 – Capacità applicative - Interpretazione di diagrammi termodinamici inerenti processi pirometallurgici, idrometallurgici ed elettrometallurgici come guida per lo sviluppo di nuovi processi anche nel trattamento di materie prime secondarie - Rappresentare attraverso diagrammi di flusso i processi di recupero di metalli da materie prime e secondarie. - Formulare le equazioni di bilancio di materia e di energia che sono alla base progettazione e del controllo di impianti pirometallurgici e idrometallurgici. - Risolvere, anche attraverso l’utilizzo di software di calcolo (e.g. excel), le equazioni di bilancio di materia e di energia di impianti pirometallurgici e idrometallurgici. Tali obiettivi sono raggiunti mediante esempi specifici ed esercitazioni dedicate in aula. Descrittore di Dublino 3– Autonomia di giudizio - Identificazione di potenziali materie prime secondarie per il recupero di metalli ed elaborazione di possibili schemi di processo. - Essere in grado di individuare e raccogliere informazioni aggiuntive su composizione e flussi di materia per valutare possibili strategie di recupero. - Elaborazione di schemi a blocchi e bilanci di materia per possibili processi piro, idro ed elettrometallurgici a partire da materie prime secondarie. Tali obiettivi sono raggiunti mediante l’elaborazione in attività di gruppo di schemi di processo originali per il recupero di metalli da materie prime secondarie e/o elaborazione di bilanci di materia sulla base di conoscenze di termodinamica pre-acquisite nella didattica frontale e nelle esercitazioni. Descrittore di Dublino 4 – Abilità nella comunicazione - Descrivere qualitativamente i processi che possono essere implementati per il recupero di metalli da materie prime primarie e secondarie. - Saper spiegare a persone non esperte le nozioni di base della pirometallurgia e dell’idrometallurgia; - Saper presentare un elaborato o riassumere in maniera completa ma concisa i risultati raggiunti utilizzando correttamente il linguaggio tecnico e gli strumenti grafici tipici per gli schemi di processo (diagrammi a blocchi). Tali obiettivi sono raggiunti mediante esposizione in classe del materiale raccolto in gruppi inerente lo sviluppo di processi innovativi tesi alla valorizzazione di materie prime secondarie o la rappresentazione mediante schemi a blocchi di processi convenzionali e innovativi. Descrittore di Dublino 5 – Capacità di apprendere - Essere in grado di aggiornarsi o ampliare le proprie conoscenze attingendo in maniera autonoma a testi, articoli scientifici, sia in italiano che in inglese, mediante la consultazione delle principali banche dati disponibili in rete. - Avere le capacità di apprendimento che sono necessarie ai fini di un continuo aggiornamento nell'ambito dello sviluppo dei processi di recupero di metalli da materie prime primarie e secondarie. - PAGNANELLI FRANCESCA (Date degli appelli d'esame)	9	ING-IND/26	48	36	-	-	Attività formative affini ed integrative	ITA
1020332 - SINTESI ORGANICHE (obiettivi) 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). - MIGNECO LUISA MARIA (programma) PRINCIPI DI SINTESI ORGANICA Le reazioni di interesse preparativo e i loro parametri. Le fasi di una preparazione organica; resa teorica, resa effettiva, resa percentuale. I parametri sperimentali di una reazione (ambiente, temperatura, agitazione, pressione). Relazione fra solubilità e struttura. I solventi organici: solventi protici e aprotici (apolari e polari), costante dielettrica. Parametri distintivi dei solventi organici: densità, solubilità in acqua, punto di ebollizione. Manipolazione, purificazione e disidratazione dei solventi organici. Definizione di sintesi. Obiettivi e motivazioni di una sintesi. Tipi di sintesi: sintesi totali e sintesi formali, sintesi lineari e convergenti, semisintesi. Lo sviluppo storico della sintesi (dall'urea di Woelher ad oggi) ed esempi di sintesi storiche. La sintesi organica moderna. Come progettiamo una sintesi? Strategia sintetica: sintoni, equivalenti sintetici. Analisi retrosintetica e disconnessioni. Principi di induzione asimmetrica e di sintesi asimmetrica: il chiral pool, i solventi chirali, gli ausiliari chirali, i catalizzatori chirali. Criteri per una sintesi organica moderna: efficienza, selettività. Esempi di sintesi di molecole complesse. GREEN CHEMISTRY: APPLICAZIONE ALLA SINTESI ORGANICA I principi della Green Chemistry. Green Chemistry e Chimica Organica. Criteri per una sintesi compatibile: atom economy, sostenibilità. Solventi ecocompatibili. Fluidi supercritici e loro caratteristiche. L’anidride carbonica in fase supercritica, esempi di applicazione. I liquidi ionici, descrizione, caratteristiche, tipologie, sintesi ed applicazioni. Il glicerolo come solvente ecocompatibile. L’acqua come solvente ecocompatibile: modalità di svolgimento di reazioni organiche in acqua (problemi di solubilità, efficienza, selettività), esempi di applicazione. Catalizzatori. Catalizzatori omogenei ed eterogenei, loro caratteristiche e limiti nella sintesi. Materie prime. Uso di materie prime rinnovabili. Le biomasse come fonte rinnovabile di building blocks chirali nella sintesi. ARGOMENTO MONOGRAFICO: una moderna categoria di reazioni di formazione di legame carbonio-carbonio ESERCITAZIONI IN AULA: relative ai principali argomenti trattati nel corso (formazione di legame C-C, interconversione di gruppi funzionali, teoria della sintesi e strategia sintetica; esempi di sintesi) e approfondimenti sulle procedure di reazioni di interesse preparativo.   Dispense e materiale didattico distribuito all'inizio e nel corso delle lezioni. Un testo di chimica organica di base. (Date degli appelli d'esame)	9	CHIM/06	56	24	-	-	Attività formative caratterizzanti	ITA

Secondo semestre

Insegnamento	CFU	SSD	Ore Lezione	Ore Eserc.	Ore Lab	Ore Studio	Attività	Lingua
1020320 - ANALISI E CONTROLLO DEI PROCESSI CHIMICI (obiettivi) L’obiettivo principale dell’insegnamento riguarda la conoscenza e l’utilizzo di metodi di analisi di processi chimici con applicazione specifica nell’analisi dei dati sperimentali ottenuti in laboratorio nella fase di caratterizzazione e ottimizzazione dei processi e dei prodotti e l’analisi della dinamica dei processi chimici in relazione allo sviluppo di sistemi di controllo automatici. Descrittore di Dublino 1 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); analisi di regressione univariata. Conoscenze di base sui sistemi di controllo automatici, comportamento dinamico di sistemi soggetti a perturbazione e inseriti in un sistema di controllo tipo feedback. Tali obiettivi sono raggiunti mediante erogazione di lezioni frontali in aula. Descrittore di Dublino 2 Utilizzare le tecniche di programmazione degli esperimenti e relativa analisi statistica dei dati; effettuare la regressione lineare di dati sperimentali e relativa analisi statistica. Descrivere attraverso funzioni di trasferimento nella variabile di Laplace la dinamica di sistemi inclusi in anelli di controllo. Tali obiettivi sono raggiunti mediante esercitazioni in aula al calcolatore e alla lavagna. - PAGNANELLI FRANCESCA (Date degli appelli d'esame)	6	ING-IND/26	32	24	-	-	Attività formative caratterizzanti	ITA
1020328 - DINAMICA DEGLI INQUINANTI E RISANAMENTO DEI SITI CONTAMINATI (obiettivi) Il corso concorre al raggiungimento degli obiettivi formativi di cui al Manifesto degli Studi della Laurea Magistrale in Geologia Applicata. In particolare, il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti le conoscenze di base relative ai fenomeni di contaminazione dei suoli e delle falde acquifere allo scopo di: a) Comprendere i meccanismi che governano la dispersione di contaminanti nelle matrici ambientali suolo e falde acquifere sulla base della conoscenza delle caratteristiche dei contaminanti e delle matrici ambientali di interesse; b) Selezionare le strategie di intervento per il recupero e riqualificazione di siti contaminati; c) Valutare l’adeguatezza delle soluzioni potenzialmente applicabili al contesto normativo nazionale Studenti e studentesse che abbiano superato l’esame avranno conosciuto e compreso (descrittore 1: conoscenze acquisite): • Fondamenti sui fenomeni di trasporto dei contaminanti nei suoli e nelle falde acquifere con particolare riferimento alle caratteristiche chimico fisiche dei contaminanti e delle matrici ambientali di interesse • Principali tecnologie per la caratterizzazione dei siti contaminati • Fondamenti e principali tipologie di tecnologie applicabili nel risanamento di siti contaminati • Procedure tecnico/amministrative nella gestione di un sito contaminato nel contesto normativo nazionale Studenti e studentesse che abbiano superato l’esame saranno in grado di (descrittore 2 - competenze acquisite): • Predisporre un piano di caratterizzazione per un sito potenzialmente contaminato • Identificare la strategia più appropriata nella bonifica/messa in sicurezza di un sito contaminato • Predisporre attività sperimentali propedeutiche alla selezione della migliore strategia/tecnologia per la bonifica di un sito inquinato Nel corso delle lezioni frontali, oltre alla acquisizione delle competenze suddette, il riferimento a casi reali di contaminazione, con diretta interazione con gli studenti e stimolazione a fornire possibili soluzioni delle problematiche presentate, consentirà di incrementare le capacità critiche e di giudizio (descrittore 3) e la capacità di comunicare quanto si è appreso (descrittore 4) - PETRANGELI PAPINI MARCO (Date degli appelli d'esame)	6	ING-IND/25	48	-	-	-	Attività formative caratterizzanti	ITA
1020326 - BIOTECNOLOGIE INDUSTRIALI (obiettivi) Il corso si propone, tramite lezioni frontali, di dare le basi delle conoscenze della struttura, dell’organizzazione e funzionamento della cellula microbica, dell’analisi delle popolazioni microbiche ambientali, di alcuni processi di produzione per via fermentativa su larga scala di biocarburanti e della produzione di proteine ed enzimi ricombinanti. Ci si attende che lo studente sia in grado di identificare categorie di microrganismi e di valutare le possibilità dell’utilizzo dei microrganismi per la produzione di sostanze con applicazioni industriali, le possibilità di sviluppo e miglioramento dei processi, la produzione di nuove sostanze o l’applicazione di nuovi processi. Ci si propone inoltre di sviluppare la capacità di comunicare in modo appropriato le conoscenze tramite la valutazione orale dell’apprendimento. - BIANCHI MICHELE MARIA (Date degli appelli d'esame)	6	CHIM/11	48	-	-	-	Attività formative caratterizzanti	ITA
1055850 - METODI ANALITICI PER LA VALUTAZIONE DEL RISCHIO CHIMICO (obiettivi) 1) Si presentano agli studenti le problematiche relative ai rischi connessi con l’utilizzo e produzione di sostanze chimiche, e l’interazione con la salute e la sicurezza degli operatori esposti. 2) Vengono pertanto forniti criteri e nozioni relative alla valutazione strumentale del rischio, in modo da fornire una ampia visione delle problematiche connesse, iniziando da quelle più rilevanti riscontrabili nel mondo lavorativo. 3) Si stimola la capacità ed autonomia di giudizio dello studente mediante la ricerca e la discussione critica di casi documentati ma controversi o oggetto di procedimento giudiziario. 4) Lo studente viene edotto sulla necessità di confrontare metodi e risultati delle valutazioni appresi con quanto proveniente da approcci di diverse figure professionali (medici, avvocati, ingegneri ...) nonché con gruppi di operatori interessati (professionalmente esposti). 5) I concetti proposti e sviluppati dovranno essere assimilati dallo studente in modo che nella vita professionale possa affrontare – in diverse vesti - sempre con la giusta metodologia problematiche relative al rischio chimico anche con caratteristiche apparentemente diverse da quelle presentate nel corso. - BACALONI ALESSANDRO (Date degli appelli d'esame)	6	CHIM/01	48	-	-	-	Attività formative caratterizzanti	ITA

Secondo anno

Primo semestre

Insegnamento	CFU	SSD	Ore Lezione	Ore Eserc.	Ore Lab	Ore Studio	Attività	Lingua
1022454 - SISTEMI DI PRODUZIONE E ACCUMULO DELL'ENERGIA (obiettivi) Il corso si inquadra nei processi formativi in ambito industriale e applicativo specifici del Corso di Laurea. Il corso intende ampliare le conoscenze proprie della Chimica Fisica e dell’Elettrochimica, con particolare riguardo alle problematiche energetiche e agli aspetti di gestione delle risorse. I contenuti concettuali e metodologici sono affiancati da riferimenti agli aspetti economici e applicativi. Particolare enfasi è data alle metodologie più moderne per lo studio di sistemi avanzati di accumulo elettrochimico dell’energia. Viene introdotto il concetto di smart grid e della produzione di energia da fonti rinnovabili sostenuta da opportuni sistemi di accumulo. Alla fine del corso lo studente deve conoscere e saper comprendere gli aspetti metodologici e operativi di discipline specifiche nell’ambito della Fisica, della Scienza dei Materiali e dell’Elettrochimica. Alla fine del corso lo studente deve essere in grado di risolvere problemi connessi alla disciplina e a contesti più ampi quali quelli legati all’uso delle risorse energetiche, al recupero delle materie prime e al riuso dei dispositivi, anche avvalendosi di tecniche, strumentazioni e modelli propri della Chimica Fisica. Lo studente deve essere in grado di individuare e raccogliere informazioni aggiuntive tramite ricerca in banche dati e consultazioni di letteratura specifica avvalendosi di concetti e parole chiave. Lo studente deve poter comunicare nella lingua inglese. Per il raggiungimento degli obiettivi formativi il docente si avvarrà di modalità didattiche che prevedono lezioni frontali, esercitazioni numeriche in aula, modellizzazione di processi elettrochimici, test di autovalutazione in itinere, esoneri intermedi ed erogazione di almeno un modulo di lezioni in lingua inglese. La maggior parte del materiale didattico fornito dal docente è in lingua inglese. - NAVARRA MARIA ASSUNTA (Date degli appelli d'esame)	9	CHIM/02	64	-	12	-	Attività formative caratterizzanti	ITA
- - A SCELTA DELLO STUDENTE	6		48	-	-	-	Attività formative a scelta dello studente (art.10, comma 5, lettera a)	ITA
1022455 - GESTIONE DEL RISCHIO CHIMICO (obiettivi) Il corso è organizzato in lezioni frontali e da esercitazioni pratiche in aula. La sicurezza nella chimica industriale assume sempre maggiore importanza per la complessità delle attività connesse e per la presenza di agenti chimici. Il corso ha l’obiettivo di introdurre alla conoscenza delle normative, principi, buone prassi e strumenti metodologici in materia di sicurezza e salute negli ambienti di lavoro. Fornire gli indirizzi tecnici necessari al Chimico Industriale per l’applicazione delle norme nell’ambito della valutazione e gestione del rischio derivante da agenti chimici pericolosi, cancerogeni e mutageni. La filosofia della prevenzione e protezione della salute dai rischi derivanti dall’esposizione ad agenti chimici pericolosi trova riscontro nelle normative sia a livello internazionale, europeo che dei singoli stati ed ha subito un’evoluzione qualitativa importante con l’introduzione del Regolamento Reach e CLP che ha imposto alle imprese la responsabilità della caratterizzazione e della valutazione dei rischi connessi con le sostanze chimiche prodotte e/o messe in commercio. Attraverso la lettura e comprensione delle Schede di Sicurezza (SDS) è possibile conoscere la pericolosità di ogni singola sostanza/prodotto chimico al fine di garantire la massima tutela della salute e comportarsi di conseguenza. Il corso ha come primo impegno quello di portare a conoscenza dei discenti queste potenzialità e di insegnare come utilizzarle. Si intende fornire i metodi per l’individuazione, la valutazione e la gestione del rischio chimico nelle attività che comportano l’utilizzo di sostanze/prodotti chimici pericolosi per la sicurezza e la salute. Le competenze acquisite permettono di comprendere e gestire i problemi base del controllo della sicurezza in strutture industriali e nei laboratori di ricerca; permettono di affrontare casi concreti che potrebbero effettivamente prospettarsi nell’ambito della tutela della sicurezza e della salute di chi opera nel settore chimico. Avere a disposizione strumenti predisposti per la valutazione dell’indice di rischio, anche attraverso l’utilizzo di strumenti informatici, permette così di effettuare la valutazione del rischio chimico e di conseguenza poterlo gestire sia ottimizzando le scelte operative e strumentali atte a garantire la massima sicurezza, che attraverso dispositivi di protezione collettiva (DPC - cappe aspiranti, estrattori, ecc..) e individuali (DPI - dai guanti fino a tute speciali) che evitino il contatto delle sostanze/prodotti chimici pericolosi o dei processi. - CURINI ROBERTA (Date degli appelli d'esame)	6	CHIM/01	48	-	-	-	Attività formative affini ed integrative	ITA
AAF1162 - ULTERIORI CONOSCENZE LINGUISTICHE - GALLO ELEONORA CARLOTTA (programma) L’obiettivo principale di questo corso da 4 CFU è il raggiungimento del livello B2 secondo il Quadro Comune Europeo di riferimento per le Lingue. Per raggiungere questo scopo durante il corso gli studenti studieranno o ripasseranno le seguenti strutture grammaticali: Tempi verbali principali (present, simple and continuous; present/past perfect simple and continuous; past, simple and continuous; future forms); Zero, first, second, and third conditionals; Passive voice; Modal verbs… Pharasal verbs Lo studio di queste strutture avverrà attraverso esercizi di grammatica o sul lessico, lettura di testi in classe, discussione di quest’ultimi e ascolto di documenti sonori.   Le slides verranno caricate dalla docente sulla piattaforma e-learning moodle (Date degli appelli d'esame)	4		32	-	-	-	Ulteriori attività formative (art.10, comma 5, lettera d)	ITA

Secondo semestre

Insegnamento	CFU	SSD	Ore Lezione	Ore Eserc.	Ore Lab	Ore Studio	Attività	Lingua
- - A SCELTA DELLO STUDENTE	6		48	-	-	-	Attività formative a scelta dello studente (art.10, comma 5, lettera a)	ITA
AAF1030 - PROVA FINALE	32		-	-	-	-	Per la prova finale e la lingua straniera (art.10, comma 5, lettera c)	ITA

Materiali Polimerici (MP)

Primo anno

Primo semestre

Insegnamento	CFU	SSD	Ore Lezione	Ore Eserc.	Ore Lab	Ore Studio	Attività	Lingua
1020322 - CHIMICA FISICA III E LABORATORIO (obiettivi) Il corso mira ad introdurre i concetti della struttura della materia e i metodi chimico-fisici applicati alla caratterizzazione strutturale, focalizzando sulle tecniche di diffrazione dei raggi X (verrà inoltre menzionata la complementarietà con la diffrazione di neutroni). Saranno introdotte le diverse tecniche di diffrazione dei raggi X come diffrazione a grande angolo (EDXD e ADXD) e la diffrazione a basso angolo (SAXS) e ne verrà dimostrata la capacità di caratterizzare le gerarchie strutturali su tutta la scala spaziale dalle distanze interatomiche fino alle distanze mesoscopiche. Saranno sviluppate conoscenze della teoria di diffrazione dei raggi X da un elettrone, un atomo, un insieme dei atomi e infine da un oggetto nanoparticellare. Di seguito verranno proposti metodi teorici per il trattamento dei dati sperimentali allo scopo di ottenere informazioni sulla struttura di sistemi a diverso grado di ordine: dai sistemi disordinati come i liquidi, ai sistemi cristallini e semicristallini e ai sistemi complessi organizzati su scala nanometrica. Inoltre durante il corso saranno introdotti i diversi modelli teorici per il trattamento dei dati sperimentali di sistemi macromolecolari (polimeri e biomolecole) e riportate le relative applicazioni. Durante il corso saranno effettuate diverse esperienze di laboratorio, al fine di consolidare le competenze teoriche e implementare praticamente le operazioni di elaborazione dei dati sperimentali. Attraverso le esperienze di laboratorio, lo studente avrà la possibilità di raccogliere dati di diffrazione, di elaborarli e, attraverso l’applicazione di modelli teorici, 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. 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 dei 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. - RUSSINA OLGA (programma) Programma Definizione rigorosa di onda e sua rappresentazione reale Definizione di interferenza, diffusione e diffrazione La scoperta dei Raggi X: primo premio Nobel per la fisica (1895) Produzione di raggi X. Fluorescenza e Bremsstrahlung. Interazione dei raggi X con la matteria. Fenomenologia dell’assorbimento dei raggi X Diffrazione dei raggi X (dispense) Diffusione elastica di Thomson. Il parametro di diffusione. Efetto di Compton. Diffusione dei neutroni. Diffusione dei raggi X - da un atomo. Il fattore diffusione atomico. - da un sistema poliatomica. Formula di Debye. - Trasformata di Fourie della intensità diffratta. Introduzione della funzione di correlazione radiale, e g(r). - interpretazione degli spettri dei sistemi liquidi, amorfi, cristalline e semicristalline. La definizione del ordine al corto e lungo raggio. Geometria di trasmissione e di riflessione Scansione angolare Scansione (o dispersione) di energia Diffrazione nelle due modalità (ADXD e EDXD) Componenti di diffrattometri a scansione angolare e scansione energetica Master equazione in EDXD. Comprensione della struttura dei sistemi complessi tramite la diffrazione: esempi . SAXS/SANS : applicazione per gli studi strutturali dei sistemi organizzati sulla scala nanometrica. Geometria dell'esperimento SAS. Teoria della diffusone al basso angolo. Concetto del contrasto. Applicazioni di diffusione al basso angolo. Soluzioni delle macromolecole. Il fattore di forma. Il fattore di struttura. Interpretazione degli spetri SAS. Determinazione del raggio di girazione, del peso molecolare, della forma della particella. l’approssimazione di Guinier. Invariante del Porod. Le funzioni della correlazione e della distribuzione di distanze. Esperienze di laboratorio “Diffrazione di raggi-X” 1. Applicazione di EDXD alla struttura dei sistemi liquidi sulla scala atomistica. 2. Introduzione al SAXS (SAXS lab, Sapienza). Le misure di soluzione acquose delle nano-particelli. 3. WAXS e SAXS misure di un campione polimerico.   Cullity, B. D., & Stock, S. R. (2001). Elements of X-ray Diffraction, Third Edition. Prentice-Hall. Guinier, André (1963). "X-ray Diffraction. In Crystals, Imperfect Crystals, and Amorphous Bodies" P.Lindner , Th-Zemb "Neutrons, X-rays and Light: scattering Methods applied to soft condensed matter", North-Holland (Date degli appelli d'esame)	9	CHIM/02	56	-	24	-	Attività formative caratterizzanti	ITA
1020321 - CHIMICA ANALITICA III (obiettivi) - Rivedere i fondamenti delle principali tecniche cromatografiche. - Comprendere i fondamenti della spettrometria di massa. Al termine del corso, organizzato in lezioni frontali seguite da esercitazioni pratiche di laboratorio e didattica capovolta (flipped teaching), gli studenti saranno in grado di : - applicare una metodica cromatografica - calcolare i principali parametri cromatografici per via grafica. - interpretare spettri MS (molecole a basso peso molecolare; proteine; macromolecole di sintesi). - GENTILI ALESSANDRA (programma) 1. Tecniche cromatografiche. Principi fondamentali: coefficiente di distribuzione; fattore di capacità; efficienza della colonna; parametro di simmetria; equazione di van Deemter; selettività; capacità di campione; risoluzione. Criteri di scelta delle condizioni di separazione: variazione del numero di piatti teorici, del fattore di capacità e della selettività; eluizione isocratica e in gradiente. Cromatografia liquida ad alta efficienza: caratteristiche strumentali dei cromatografi liquidi; pompe (pneumatiche, ad amplificazione, a siringa, reciprocanti); sistemi di miscelazione ad alta e bassa pressione; iniettore a valvola; colonne cromatografiche e riempimenti; rivelatori delle proprietà di massa e di soluto; caratteristiche di un sistema di rivelazione; rivelatore ad assorbanza (UV e IR); rivelatori a fluorescenza; rivelatori ad indice di rifrazione (a deflessione e interferometrico); rivelatori di dimensione (viscosimetrici, a diffusione di luce, spettrometri di massa); HPLC (High performance Liquid Chromatography). Tecniche separative in cromatografia liquida: cromatografia di adsorbimento (fase mobile, fase stazionaria, gel di silice, scala eluotropica, isoterme di adsorbimento) e cromatografia di ripartizione liquido-liquido (normale e a fase legata, fase fissa e fase mobile, selettività di soluti appartenenti ad una serie omologa, selettività della fase mobile, selettività della fase stazionaria); fase diretta e fase inversa (soppressione ionica e coppia ionica). 2. Spettrometria di massa. Principi. Schema di uno spettrometro di massa. Tecniche di ionizzazione: di specie volatili e non volatili; impatto elettronico; ionizzazione chimica. Accoppiamento LC-MS: metodi di puro interfacciamento e di interfacciamento /ionizzazione. Sorgenti LC-MS: Interfacce di ionizzazione a pressione atmosferica (electrospray, ionizzazione chimica a pressione atmosferica, fotoionizzazione a pressione atmosferica); sorgente MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization). Analizzatori: analizzatori statici e dinamici; quadrupolo; tempo di volo (TOF, Time of Flight); trappola ionica ; trappola ionica a risonanza di ciclotrone. Spettrometria di massa tandem: product ion scan; precursor ion scan; neutral loss scan, multiple reaction monitoring. Risoluzione. Distribuzione isotopica. Applicazioni delle sorgenti electrospray e MALDI   Il docente ha reso disponibile tutto il materiale didattico (dispense e presentazioni power point) usato durante il corso su piattaforma e-learning. Testi consigliati: - K.A. Rubinson, J.F. Rubinson, Chimica Analitica Strumentale, Zanichelli, 2002. - Holler, Skoog, Crouch, Chimica Analitica Strumentale, II edizione, EdiSES, 2009. - R.B. Cole, Electrospray Ionization Mass Spectrometry: Fundamentals, instrumentation and applications, Wiley Interscience, 1997 (Date degli appelli d'esame) - SAMMARTINO MARIA PIA	6	CHIM/01	32	-	24	-	Attività formative caratterizzanti	ITA
1020325 - MACROMOLECOLE (obiettivi) 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. - MARTINELLI ANDREA (programma) 0.5 CFU Elastomeri Considerazioni generali; struttura chimica degli elastomeri; elastomeri termoplastici; teoria termodinamica classica dell’elastomero ideale, teoria termodinamica statistica dell’elastomero ideale. 2 CFU Proprietà viscoelastiche Proprietà meccaniche di solidi elastici: il tensore di stress ed il tensore di strain; la legge di Hooke generalizzata; compliance e stiffness; il modulo di Young, il rapporto di Poisson, il modulo di torsione; il modulo di volume; Il comportamento viscoelastico; va viscosità; Esperimenti di Creep, sterss-relxation e dinamo-meccanici; modelli di comportamento meccanico-reologico: modello di Hooke, di Newton, di Maxwell,di Voigt-Kelvin, di Burger; Modelli generalizzati e Spettri di rilassamento; Principio di sovrapposizione di Boltzman; Variazione del Modulo di Rilassamento dello stress con il tempo; Temperatura di transizione vetrosa; Principio di equivalenza tempo-temperatura; Teorie sulla dipendenza dalla temperatura dei comportamenti viscoelastici: L’equazione WLF e la teoria del Volume Libero, La teoria di Adam e Gibbs.Il paradosso di Kauzmann 0.5 CFU Snervamento e frattura nei materiali polimerici Tipi di frattura: frattura fragile e frattura duttile; La teoria di Griffith per la frattura di tipo fragile; La trattazione di Irwin; Effetto sul punto di cedimento di una pressione esterna; Effetto di T e della velocità di deformazione sul cedimento; Modello di Eyring; Criteri di Tresca e di Von Mises di cedimento per snervamento in presenza di sollecitazioni multi assiali; Cedimento per Crazing o Microcavitazione o Microfessurazione. Equazione di Sternstein-Ongchin; costruzione di Considere 1 CFU Polimeri Conduttori Meccanismi di conduzione: Il solitone nel PA; polaroni e bipolaroni; meccanismi di trasporto di carica in relazione al livello di drogaggio; La gap nel Poliacetilene; Spettri elettronici di polimeri conduttori; Esempi di polimeri conduttori 1,5 CFU Cristallizzazione di Polimeri. Morfologia e struttura dei cristalli singoli e degli sferuliti. Modello microcinetico: chain folding, nucleazione primaria, nucleazione secondaria, accrescimento, teoria di Hoffman. Modello macrocinetico: evoluzione della cristallinità con il tempo, teoria di Avrami. 0,5 CFU Processi di polimerizzazione Polimerizzazione in massa, in soluzione, in sospensione e in emulsione; trasferimento di catena nelle polimerizzazioni radicaliche.   -S. Bruckner, G. Allegra, M. Pegoraro, F. P. La Mantia, Scienza e Tecnologia dei Materiali Polimerici, Ed. EdiSES, Napoli; -Ciardelli F., Farina M., Giusti P., Cesca S., Macromolecole. Scienza e Tecnologia Vol. I e II, Centro Stampa “Nuova Cultura”,Roma -Mechanical Properties of Solid Polymers: Third Edition-Author(s):I. M. WardJ. Sweeney-DOI:10.1002/9781119967125-John Wiley & Sons, Ltd -Introduction to Polymers, Third Edition-Robert J. Young, Peter A. Lovell-CRC Press; Tutti i testi si trovano presso la biblioteca del Dipartimento di Chimica Appunti del docente presso il sito https://sites.google.com/a/uniroma1.it/andrea-martinelli/ a cui si accede previa autorizzazione. (Date degli appelli d'esame)	6	CHIM/04	48	-	-	-	Attività formative caratterizzanti	ITA
1020332 - SINTESI ORGANICHE (obiettivi) 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). - MIGNECO LUISA MARIA (programma) PRINCIPI DI SINTESI ORGANICA Le reazioni di interesse preparativo e i loro parametri. Le fasi di una preparazione organica; resa teorica, resa effettiva, resa percentuale. I parametri sperimentali di una reazione (ambiente, temperatura, agitazione, pressione). Relazione fra solubilità e struttura. I solventi organici: solventi protici e aprotici (apolari e polari), costante dielettrica. Parametri distintivi dei solventi organici: densità, solubilità in acqua, punto di ebollizione. Manipolazione, purificazione e disidratazione dei solventi organici. Definizione di sintesi. Obiettivi e motivazioni di una sintesi. Tipi di sintesi: sintesi totali e sintesi formali, sintesi lineari e convergenti, semisintesi. Lo sviluppo storico della sintesi (dall'urea di Woelher ad oggi) ed esempi di sintesi storiche. La sintesi organica moderna. Come progettiamo una sintesi? Strategia sintetica: sintoni, equivalenti sintetici. Analisi retrosintetica e disconnessioni. Principi di induzione asimmetrica e di sintesi asimmetrica: il chiral pool, i solventi chirali, gli ausiliari chirali, i catalizzatori chirali. Criteri per una sintesi organica moderna: efficienza, selettività. Esempi di sintesi di molecole complesse. GREEN CHEMISTRY: APPLICAZIONE ALLA SINTESI ORGANICA I principi della Green Chemistry. Green Chemistry e Chimica Organica. Criteri per una sintesi compatibile: atom economy, sostenibilità. Solventi ecocompatibili. Fluidi supercritici e loro caratteristiche. L’anidride carbonica in fase supercritica, esempi di applicazione. I liquidi ionici, descrizione, caratteristiche, tipologie, sintesi ed applicazioni. Il glicerolo come solvente ecocompatibile. L’acqua come solvente ecocompatibile: modalità di svolgimento di reazioni organiche in acqua (problemi di solubilità, efficienza, selettività), esempi di applicazione. Catalizzatori. Catalizzatori omogenei ed eterogenei, loro caratteristiche e limiti nella sintesi. Materie prime. Uso di materie prime rinnovabili. Le biomasse come fonte rinnovabile di building blocks chirali nella sintesi. ARGOMENTO MONOGRAFICO: una moderna categoria di reazioni di formazione di legame carbonio-carbonio ESERCITAZIONI IN AULA: relative ai principali argomenti trattati nel corso (formazione di legame C-C, interconversione di gruppi funzionali, teoria della sintesi e strategia sintetica; esempi di sintesi) e approfondimenti sulle procedure di reazioni di interesse preparativo.   Dispense e materiale didattico distribuito all'inizio e nel corso delle lezioni. Un testo di chimica organica di base. (Date degli appelli d'esame)	9	CHIM/06	56	24	-	-	Attività formative caratterizzanti	ITA

Secondo semestre

Insegnamento	CFU	SSD	Ore Lezione	Ore Eserc.	Ore Lab	Ore Studio	Attività	Lingua
1020320 - ANALISI E CONTROLLO DEI PROCESSI CHIMICI (obiettivi) L’obiettivo principale dell’insegnamento riguarda la conoscenza e l’utilizzo di metodi di analisi di processi chimici con applicazione specifica nell’analisi dei dati sperimentali ottenuti in laboratorio nella fase di caratterizzazione e ottimizzazione dei processi e dei prodotti e l’analisi della dinamica dei processi chimici in relazione allo sviluppo di sistemi di controllo automatici. Descrittore di Dublino 1 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); analisi di regressione univariata. Conoscenze di base sui sistemi di controllo automatici, comportamento dinamico di sistemi soggetti a perturbazione e inseriti in un sistema di controllo tipo feedback. Tali obiettivi sono raggiunti mediante erogazione di lezioni frontali in aula. Descrittore di Dublino 2 Utilizzare le tecniche di programmazione degli esperimenti e relativa analisi statistica dei dati; effettuare la regressione lineare di dati sperimentali e relativa analisi statistica. Descrivere attraverso funzioni di trasferimento nella variabile di Laplace la dinamica di sistemi inclusi in anelli di controllo. Tali obiettivi sono raggiunti mediante esercitazioni in aula al calcolatore e alla lavagna. - PAGNANELLI FRANCESCA (programma) Design sperimentale, analisi statistica e regressione dei dati (40 h) Introduzione: tipi di errori (sensibilità, sperimentale, di propagazione, sistematico e statistico); cifre significative; statistica descrittiva e statistica inferenziale; istogrammi, riassunti campionari, indici di posizione, box plot; variabili aleatorie discrete e continue, funzione massa e funzione densità di probabilità, funzione di ripartizione, operatori valore atteso e varianza; distribuzioni di probabilità (normale, chi quadro, t di Student, F di Fisher), distribuzioni di campionamento per media, varianza, differenza fra medie e rapporto di varianze. Test statistici e intervalli di confidenza: intervalli di confidenza; test d’ipotesi per il confronto di medie e varianze; test per campioni accoppiati. Analisi della varianza: esperimenti con un singolo fattore; decomposizione della varianza; metodo della minima differenza significativa; controlli sull’adeguatezza del modello (distribuzione normale degli errori, varianza costante). Sperimentazione fattoriale: definizioni, vantaggi della sperimentazione fattoriale; fattoriali 2k (modello statistico, analisi della varianza; fattoriali non replicati; fattoriali centrati); sperimentazione fattoriale in generale. Analisi di regressione: regressione lineare univariata; test d’ipotesi e intervalli di confidenza sui parametri del modello; intervallo di confidenza intorno alla regressione; regressione per l’origine; il problema della calibrazione o regressione inversa. Studio dei sistemi dinamici per il controllo dei processi chimici (16h) Sistemi di controllo: obiettivi, configurazioni feedback e feedforward; classificazione delle variabili in input e output, disturbi e variabili manipolabili; sviluppo di modelli dinamici a principi primi, linearizzazione e analisi di stabilità linearizzata (esempio per il chemostato di Monod); trasformata di Laplace e funzione di trasferimento; poli e zeri di funzioni di trasferimento; dinamica di sistemi del I ordine, dinamica di sistemi del II ordine; dinamica di sistemi del I ordine in serie (serbatoi interagenti e non interagenti); hardware di un sistema di controllo e funzioni di trasferimento associate; risposta dinamica in anello chiuso; esercizi alla lavagna per derivare la risposta dinamica di processi I e II ordine in anello chiuso con controllori proporzionali e integrali; esercizi alla lavagna per derivare la risposta dinamica di processi I e II ordine in anello chiuso con controllori derivativi e loro combinazioni; stabilizzazione e destabilizzazione di sistemi mediante sistemi di controllo.   Dispense fornite dal docente (Date degli appelli d'esame)	6	ING-IND/26	32	24	-	-	Attività formative caratterizzanti	ITA
1020324 - LABORATORIO MACROMOLECOLE (obiettivi) 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 - MARTINELLI ANDREA (programma) Processi di cristallizzazione di polimeri (2 cfu-16 h) Modello microcinetico - Nucleazione primaria e secondaria, accrescimento. Teoria di Hoffman-Lauritzen. - Morfologia sferulitica, analisi dell’accrescimento sferulitico mediante microscopia ottica. - Microscopio ottico, birifrangenza, indicatrici ottiche. Modello macrocinetico - Teoria di Avrami, cristallizzazione primaria e secondaria. - Metodi per la determinazione della velocità di cristallizzazioine di polimeri. - Analisi della velocità di cristallizzazione mediante calorimetria differenziale a scansione. Comportamento visco-elastico ed analisi dinamo-meccanica (2 cfu-16 h) - Comportamento viscoelastico dei materiali polimerici. - Rilassamenti primari e secondari. - Parametri che influenzano le caratteristiche visco-elastiche (cristallinità, reticolazione, cariche di rinforzo, plastificanti). - Teoria WLF e VTF. - Misure dinamo-meccaniche: principi generali, strumentazione e condizione di misura, interpretazione ed analisi dei dati. Comportamento elettrico dei polimeri (1 cfu-8 h) - Conducibilità elettrica di polimeri isolanti, caricati e conduttori. - Strumentazione per misure della conducibilità elettrica: multimetri, elettrometri, strumenti source-meter. - Conducibilità superficiale e di volume. - Tecniche di misura a due o tre elettrodi, a quattro fili e quattro punte. Tensione superficiale di solidi ed angolo di contatto (1 cfu-8 h) - Definizione di tensione superficiale, lavoro di adesione e di coesione, equazione di Young, angolo di contatto. - -Equazione di Girifalco, Fowks e Young. - Tensione superficiale critica. - Isteresi termodinamica dell’angolo di contatto, superfici rugose ed eterogenee, isteresi cinetica. - Metodi di misura statici e dinamici dell’angolo di contatto. - Superfici di polimeri. Esercitazioni ( 3cfu- 45 h) • Determinazione della velocità di accrescimento sferulitico di un polimero semicristallino mediante microscopia ottica. • Studio della cinetica di cristallizzazione mediante calorimetria differenziale a scansione. • Esperimenti di caratterizzazione dinamo-meccanica di polimeri. • Sintesi di un polimero elettroconduttore, doping e misure di conducibilità. • Misura della conducibilità di un materiale isolante secondo normative internazionali. • Misura dell’angolo di contatto di superfici polimeriche tal quali e modificate. Determinazione della tensione superficiale.   -S. Bruckner, G. Allegra, M. Pegoraro, F. P. La Mantia, Scienza e Tecnologia dei Materiali Polimerici, Ed. EdiSES, Napoli; -Ciardelli F., Farina M., Giusti P., Cesca S., Macromolecole. Scienza e Tecnologia Vol. I e II, Centro Stampa “Nuova Cultura”,Roma -Mechanical Properties of Solid Polymers: Third Edition-Author(s):I. M. WardJ. Sweeney-DOI:10.1002/9781119967125-John Wiley & Sons, Ltd -Introduction to Polymers, Third Edition-Robert J. Young, Peter A. Lovell-CRC Press; Tutti i testi si trovano presso la biblioteca del Dipartimento di Chimica Appunti del docente presso il sito https://sites.google.com/a/uniroma1.it/andrea-martinelli/ a cui si accede previa autorizzazione. (Date degli appelli d'esame)	9	CHIM/04	48	12	24	-	Attività formative caratterizzanti	ITA
97556 - BIOPOLIMERI E BIOMATERIALI (obiettivi) 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. - MASCI GIANCARLO (programma) 1 CFU Biomateriali: definizione. Proprietà principali: biocompatibilità, biodegradabilità, proprietà meccaniche. Interazione con l’organismo: opsonizzazione, infiammazione acuta e cronica, foreign body giant cells, capsula fibrosa. 1 CFU Interazione nanoparticelle-organismo: RES, endocitosi, ruolo di milza, fegato e reni. Principali biomateriali: metalli, ceramiche, polimeri, compositi. Metalli e leghe: proprietà meccaniche, termiche, corrosione. Principali metalli e leghe in biomedicina: acciao, leghe Co-Cr, Ti e leghe, Platino, leghe del Nichel (SMA). Ceramiche: proprietà principali, inerzia, bioassorbibilità, settori applicativi biomedici. Allumina, zirconio, carbonio, fosfati di calcio ed idrossiapatite, biovetri 1 CFU Polimeri: polietilene, poliuretani, Poliesteri (PLA, PGA, PLGA, PCL, PHV, PHB), PEG. 0.5 CFU Classi di biopolimeri e loro ruolo in Natura. Polipeptidi: collagene/gelatina, seta, elastina. 1.5CFU Nanoparticelle in biomedicina. Nanoparticelle metalliche: nanoparticelle d’oro, sintesi, proprietà chimico fisiche, applicazioni commerciali. Liposomi. Struttura, fosfolipidi, preparazione, esempi applicativi commerciali. Nanoparticelle polimeriche. Requisiti di controllo dei polimeri componenti: architettura polimerica, pesi molecolari e polidispersioni. Polimerizzazioni viventi. 1 CFU Carboidrati semplici e complessi, Struttura dei carboidrati, principali gruppi funzionali. Polisaccaridi. Principi di base sulle dimensioni e conformazioni delle catene polisaccaridiche e relazione con le proprietà viscosimetriche e reologiche di interesse per applicazioni industriali. Amido, Cellulosa, gomme polisaccaridiche, Pectine, Alginati, Carragenani, Agar, Glicosamminoglicani (acido ialuronico, eparina), Chitina e Chitosano, Polisaccaridi microbici: pullulano, destrano, gellano, xantano, succinoglucano, scleroglucano.   -Biomaterials Science - An Introduction to Materials in Medicine (Third Edition) Ed. B. D. Ratner, A. S. Hoffman, F. J. Schoen, J. E. Lemons, Academic Press 2013 . -Biopolymers, Volumes 5 and 6 (Polysaccharides I and II). Wiley VCH -Handbook of hydrocolloids, Ed. G. O. Phillips and P. A. Williams, CRC Press, -Appunti delle lezioni e copie di articoli/reviews fornite dal docente. (Date degli appelli d'esame)	6	CHIM/04	48	-	-	-	Attività formative caratterizzanti	ITA
- - A SCELTA DELLO STUDENTE	6		48	-	-	-	Attività formative a scelta dello studente (art.10, comma 5, lettera a)	ITA

Secondo anno

Primo semestre

Insegnamento	CFU	SSD	Ore Lezione	Ore Eserc.	Ore Lab	Ore Studio	Attività	Lingua
1032009 - METODI SPETTROSCOPICI APPLICATI AI SISTEMI MACROMOLECOLARI (obiettivi) La Risonanza Magnetica Nucleare è una tecnica che si può applicare all’analisi strutturale dei polimeri. Tra i vari nuclei osservabili il protone possiede maggiore sensibilità, mentre il C-13 ha una sensibilità inferiore ma, grazie al maggiore intervallo di chemical shift, permette una caratterizzazione strutturale più dettagliata. Con l’avvento delle tecniche bidimensionali e di strumentazioni con campi magnetici sempre più elevati, la spettroscopia NMR è diventata una potente tecnica spettroscopica impiegata nella caratterizzazione strutturale dei polimeri in quanto consente di ottenere informazioni che lo spettro monodimensionale spesso non è in grado di fornire a causa della sovrapposizione dei segnali. L’obiettivo del corso è quello di fornire allo studente una conoscenza teorica e pratica delle basi fisiche della Risonanza Magnetica Nucleare e della sua gamma di applicazioni allo studio dei polimeri. Tale bagaglio culturale include nozioni sui polimeri e su come le loro proprietà influenzino i parametri spettrali NMR. L'obiettivo primario del corso consiste nel fornire agli studenti gli strumenti necessari per riuscire a determinare la struttura e le proprietà di materiali polimerici dall'analisi di spettri di risonanza magnetica nucleare (NMR). Le principali conoscenze acquisite dagli studenti saranno: - Descrizione vettoriale del fenomeno NMR; - NMR ad impulsi in trasformata di Fourier; - Descrizione e analisi delle principali sequenze di impulsi monodimensionali; - NMR bidimensionale (NMR-2D); - Descrizione e analisi delle principali sequenze NMR-2D; - Descrizione ed analisi delle principali metodiche usate nella risonanza magnetica nucleare allo stato solido. Le principali competenze acquisite dagli studenti saranno: - capacità di interpretare spettri di composti polimerici allo scopo di valutare le caratteristiche chimico-fisiche di un polimero, quali struttura delle catene, presenza di ramificazioni e reticolazioni. - programmare l’utilizzo di specifici esperimenti di tale tecnica spettroscopica allo scopo di chiarire processi di sintesi, meccanismo di azione dei catalizzatori e meccanismo di accrescimento delle catene polimeriche . - valutare la capacità di interazione della matrice polimerica con mezzi fluidi utilizzando i parametri dinamici NMR, informazione di grande interesse nell’ambito dei polimeri industriali. - DI COCCO MARIA ENRICA (programma) - Nozioni fondamentali di Risonanza Magnetica Nucleare. Proprietà magnetiche di nuclei, protoni, neutroni, elettroni. Trattazione secondo la fisica classica della precessione di Larmor. Condizioni di risonanza. Interazione dei nuclei con l’intorno. Equazioni fenomenologiche di Bloch. Trattazione quantistica semplice. - Aspetti teorici e applicazioni pratiche dei parametri spettrali NMR. Chemical shift. Molteplicità dei segnali e costante di accoppiamento. Area dei segnali. Tempi e meccanismi di rilassamento T1 e T2. Effetto nucleare Overhauser. Applicazioni dei parametri NMR ai sistemi macromolecolari. - Aspetti strumentali. Elettromagneti e magneti superconduttori. Controllo dell’omogeneità del campo magnetico statico. Convertitore analogico-digitale. Trasmettitore e ricevitore. NMR a trasformata di Fourier. Metodo ad impulsi. Cicli di fase. Elaborazione del segnale. Tipi di funzione finestra. Teoria degli operatori prodotto. - Modalità di esecuzione degli esperimenti: sequenze monodimensionali (PRESAT, sequenze con disaccoppiamento del protone, INEPT, DEPT, INADEQUATE, misura dei tempi di rilassamento), sequenze bidimensionali omonucleari (COSY, TOCSY, NOESY, ROESY), sequenze bidimensionali eteronucleari (HETCOR, HMQC, HSQC, HMBC), sequenze per la misura dei coefficienti di diffusione (DOSY). - Microstruttura dei polimeri (composizione, costituzione, configurazione e conformazione). Nuclei più impiegati nello studio dei materiali polimerici (H-1, C-13, Si-29, F-19, etc..). Studi di omopolimeri e copolimeri di sintesi. Informazioni spettrali riguardo i meccanismi di sintesi polimerica ed informazioni sui meccanismi catalitici. Direzione di addizione dei monomeri. Tipo, lunghezza e locazione di ramificazioni e cross-link. Tatticità. Determinazione in termini di numero di unità monomeriche (triadi, tetradi, etc..). Polimeri biocompatibili di origine naturale e semisintetica. Gel ed idrogel. - Differenze tra la spettroscopia NMR in soluzione ed allo stato solido. NMR in alta risoluzione allo stato solido. Cause di allargamento del segnale NMR. Problemi di sensibilità. Spettroscopia ad angolo magico (MAS). Effetto Hartmann–Hann e cross polarization (CP). Esempi di applicazioni a solidi di differente natura. Spettroscopia bidimensionale nei solidi. - NMR basato su impulsi di gradiente. NMR a bassa risoluzione. Interazioni solidi-mezzi fluidi e fenomeni diffusivi nei solidi. NMR per immagini. Microscopia NMR.   - Macromolecole, Scienza e Tecnologie (Vol I, II), autori vari, Pacini editore, Pisa - NMR spectroscopy of Polymers; K. Hatada, T. Kitayama, ed Springer 2004 (Date degli appelli d'esame)	6	CHIM/02	48	-	-	-	Attività formative caratterizzanti	ITA
1022457 - CHIMICA FISICA DELLO STATO SOLIDO E MATERIALI NANOSTRUTTURATI (obiettivi) In accordo ai primi due descrittori di Dublino, lo studente a fine corso dovrà aver appreso: a) il significato di polimero conduttore/semiconduttore ed il concetto di drogaggio di un polimero semiconduttore; b) come si preparano e si caratterizzano i polimeri conduttori; c) la scienza dei materiali alla base della scelta dei polimeri conduttori come materiali attivi in dispositivi elettrochimici, ottici, elettronici e per la sensoristica Lo studente applicherà le conoscenze acquisite durante il corso per la sintesi e caratterizzazione di materiali polimerici con diverse caratteristiche di conduzione elettrica. Nel corso si dedica attenzione a far sviluppare le capacità di comunicare quanto si è appreso attraverso domande in classe e l’esame finale (quarto descrittore di Dublino). - DINI DANILO (programma) Strutture dei sistemi allo stato solido Materia allo stato solido. Solidi cristallini. Tipi di celle elementari dei cristalli, sistemi cristallini e reticoli di Bravais. Operazioni ed elementi di simmetria. Operazioni composte di simmetria. Gruppi puntuali. Classi di simmetria. Principio di Neumann. Morfologia dei cristalli e forma del reticolo cristallino. Proprietà fisiche di un cristallo. Gruppi spaziali. Strutture cristalline semplici. Cristalli atomici. Tipi di impaccamento. Forme allotropiche. Strutture del diamante e di metalli. Cristalli si sistemi con più elementi. Struttura del polisolfonitrile. Strutture di poli-metalloftalocianine con ligandi assiali a ponte. Proprietà vibrazionali dei solidi Vibrazioni di un atomo nel cristallo per effetto di una forza elastica. Ampiezza e frequenza delle oscillazioni atomiche. Energia vibrazionale di punto zero e correlazioni con funzioni termodinamiche. Costante di Gruneisen. Equazione di stato per solidi. Assorbimento nell’IR di gruppi caratteristici presenti nei solidi polimerici organometallici. Cristalli ionici Struttura dei cristalli ionici: relazione con i raggi ionici. Stabilità dei legami elettrostatici e costante di Madelung. Forze a lungo e corto raggio. Diagramma di Lennard-Jones. Formule di energia potenziale elettrostatica per solidi ionici. Espressione di Born-Mayer. Termini correttivi nell’equazione dell’energia totale interna di un cristallo ionico. Energia libera di Helmholtz. Equazione di Hildebrand. Difetti nei cristalli ionici. Analisi termodinamica della formazione dei difetti in un cristallo ionico. Applicazione della legge di azione di massa sulla formazione dei difetti di tipo Frenkel. Determinazione sperimentale della concentrazione di difetti in un cristallo ionico. Centri F, V e H in NaCl. Equazione di Smakula. Conducibilità elettrica nei solidi Caratteristiche generali di un conduttore di elettricità. Effetti esercitati a livello macroscopico sui portatori di carica in seguito all'applicazione di un campo elettrico. Corrente elettrica e conducibilità. Casi di materiali con conducibilità elettrica scalare e tensoriale. Conducibilità elettrica di solidi ionici e polimerici. Cristalli ionici come elettroliti di stato solido. Validità della legge di Ohm. Elettroliti solidi a conduzione mista. Concetto di disordine estrinseco (drogaggio). Polimeri conduttori a conduzione mista. Numero di trasporto. Polimeri conduttori elettronici. Origine microscopica della resistenza elettrica. Teoria delle bande per metalli monodimensionali. Instabilità di Peierls. Caso del polisolfonitrile. Doping chimico di polimeri. Diffusione nei solidi polimerici. Proprietà di conduzione di polimeri organometallici. Concetti di anisotropia, monodimensionalità e direzionalità. Nanochannel, nanowire, photonic rod e trasporto di informazioni attraverso fotoni, elettroni e molecole. Analisi della conducibilità in polimeri organometallici in seguito a drogaggio. Meccanismo di hopping dei portatori di carica a range variabile e a distanza fissa. Proprietà elettroniche di polimeri organometallici con ligandi di tipo ftalocianinico. Elettrochimica dei sistemi a stato solido Corrente elettrica come reagente o prodotto di reazione. Celle galvaniche. Materiali ad intercalazione come specie elettroattive a stato solido. Esempio degli elettrodi di batterie allo ione litio. Intercalazione ed inserzione. Solidi di Van der Waals. Modelli di riempimento di sistemi ad intercalazione. Esempi di LiCoO2, WO3, LiFePO4 e TiS2. Polisolfonitrile come materiale elettrodico. Interfaccia elettrochimica con elettrodi di polisolfonitrile. Concetto di eccesso di superficie all'interfaccia tra due fasi. Modello di Helmholtz dell’interfaccia elettrochimica. Adsorbimento cationico su polisolfonitrile. Cinetica dei processi elettrochimici. Correnti anodica e catodica. Equazione di Butler-Volmer. Corrente di scambio e coefficienti di asimmetria. Sovratensione. Isoterma di adsorbimento. Reazioni su elettrodi modificati di polisolfonitrile. Dispositivi e procedure per la polimerizzazione elettrochimica dell’anilina e delle tetra-ammino ftalocianine. Voltammetria ciclica. Attribuzione dei picchi di corrente a processi redox localizzati sulle diverse unità strutturali del complesso. Fattori e condizioni operative influenzanti la cinetica di polimerizzazione e caratteristiche chimico-fisiche dei depositi elettropolimerizzati. Meccanismi di compensazione di carica per polimeri elettrodepositati. Proprietà pseudo-capacitive della poli tetra-ammino ftalocianina ed effetti di microporosità. Formula di calcolo della capacità del film polimerico elettrodepositato dalle caratteristiche del voltammogramma. Dipendenza della conducibilità della poli tetra-ammino ftalocianina dal tipo di drogaggio e dalla temperatura. Meccanismo di conduzione a tunnel fra segmenti elettronicamente coniugati con delocalizzazione di carica estesa. Polimerizzazione chimica ed elettrochimica della octa-ciano ftalocianina. Effetto elettrocatalitico della poli tetra-ammino ftalocianina verso l’ossidazione dell’acido ossalico ad anidride carbonica. Elettrocromismo catodico della poli tetra-ammino ftalocianina. Velocità di switching e contrasto ottico. Effetto dell’elettrolita di supporto sulla cinetica di colorazione. Materiali nano strutturati: caso dei nanotubi di carbonio Introduzione ai sistemi nanostrutturati e concetto di confinamento per sistemi solidi confinati a due o tre dimensioni. Nanotubi di carbonio a singola parete (SWCNT). Vettore di Hamada (C). Strutture di SWCNT a zig-zag e armchair. Nanotubi chirali. Vettore di traslazione T. Dipendenza del diametro del nanotubo di carbonio dagli indici n ed m. Cenni sulle proprietà di simmetria dei SWCNT in dipendenza del diametro. Trattazione quanto-meccanica dei nanotubi. Autovalori di energia e autofunzioni degli elettroni in SWCNT. Struttura a sotto-bande e singolarità di Van Hove. Spettri di assorbimento ed emissione dei SWCNT. Dipendenza dei parametri spettroscopici dai fattori strutturali del SWCNT. Stati metallici e stati semiconduttori dei SWCNT. Densità degli stati elettronici dei SWCNT in funzione della geometria di sovrapposizione degli orbitali p di atomi di carbonio adiacenti nel SWCNT. Determinazione del profilo di densità degli stati (DOS) per SWCNT con la tecnica della spettroscopia ad effetto tunnel con microscopio a scansione di punta (STM).   - Handbook of conducting polymers, voll. 1 e 2 (editore: Terje A. Skotheim), Wiley - Prima edizione (1986) - Solid state chemistry and its applications (Anthony R. West), Wiley - Seconda edizione (2014) - Slides delle lezioni (Date degli appelli d'esame)	6	CHIM/02	48	-	-	-	Attività formative affini ed integrative	ITA
1022451 - SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI POLIMERICI (obiettivi) Gli obiettivi formativi del corso sono l'acquisizione di conoscenze sui principali processi per la formulazione delle materie plastiche ad uso commerciale, sui processi tecnologici di trasformazione dei polimeri, nonché sullo sviluppo di materiali compositi ad alte prestazioni e sul riciclo delle materie plastiche. Al termine del corso gli studenti acquisiranno una conoscenza avanzata dei principi chimico-fisici che regolano i processi di trasformazione e formulazione dei materiali polimerici. Il corso fornirà quindi agli studenti una solida preparazione nel settore delle tecnologie tradizionali di lavorazione dei materiali polimerici e del loro riciclo e allo stesso tempo la capacità di ideare, pianificare, e progettare nuovi materiali o combinazioni di materiali al fine di estendere i settori di applicazione dei materiali polimerici tradizionali. Lo svolgimento di esperienze in laboratorio permetterà agli studenti di acquisire conoscenze sulle principali strumentazioni idonee per la caratterizzazione dei materiali polimerici e compositi. Tali conoscenze permetteranno di acquisire competenze nella scelta e nella realizzazione di materiali in funzione delle condizioni particolari d'impiego. Verranno redatte relazioni sulle esperienze di laboratorio che verranno discusse in aula al fine di sviluppare capacità critiche e di giudizio indispensabili per l’elaborazione di possibili soluzioni a potenziali problematiche industriali. A tal proposito, per promuovere il contatto con le problematiche industriali, saranno previsti uno o due seminari tematici attraverso l’invito di esperti dell’area industriale specifica. La conoscenza della terminologia propria della disciplina e la capacità di comprendere gli argomenti anche in lingua inglese verranno sviluppate mediante l'uso di testi e materiale didattico sia in lingua italiana che in lingua inglese. Infine, la capacità di comunicare quanto si è appreso sarà sviluppato attraverso l’elaborazione di relazioni lo svolgimento dell’esame orale. - FRANCOLINI IOLANDA (programma) Tecnologia ed applicazioni dei materiali polimerici : Proprietà dei polimeri commerciali più diffusi. Polimeri termoplastici: Polistirene, polietilene (High, medium, low Density), polivinilcloruro, policarbonato, PET, Nylon. Termoindurenti: resine fenolo-formaldeide, resine urea-formaldeide. Applicazione della spettroscopia IR per l’identificazione di plastiche. Formulazione dei materiali plastici per usi commerciali: Classificazione, criteri generali per la scelta degli additivi, additivi di processo e a lungo termine. Antiossidanti: processi di termo-degradazione, fenomeno del fish-eye e del beta-scission. Classificazione e tipi di antiossidanti, test di efficienza. Fotostabilizzanti: processi di foto-degradazione, meccanismi di azione degli additivi foto-stabilizzanti. Ritardanti di fiamma: classificazione e meccanismo di azione. Polimeri intrinsecamente resistenti alla fiamma. Plastificanti: meccanismo di azione, scelta del plastificante, classi di plastificanti, compatibilità. Valutazione delle proprietà meccaniche di PVC in funzione di diverso contenuto di plastificante. Additivi di processo: Lubrificazione interna ed esterna e slip agents. Blends polimerici: proprietà termiche e meccaniche. Materiali compositi particellari: Cariche inerti e funzionali. Riempitivi rinforzanti: compositi gomma/carbon black. Riempitivi antiurto (polistirene antiurto, gomma stirene-butadiene, gomme acrilonitrile-butadiene-stirene ABS). Materiali compositi fibrosi: Definizione, classificazione, tipi di compositi fibrosi. Tipi di fibre: preparazione, proprietà, impieghi. Fibre di vetro, di grafite, poliarilammidi. Tipi di matrici: epossidiche, poliammidiche, poliesteri. Proprietà meccaniche di compositi con fibre lunghe orientate: valutazione del modulo di Young e dello sforzo a rottura per sistemi a matrice cedevole. Proprietà meccaniche di compositi con fibre corte orientate. Trattamenti superficiali delle fibre per aumentare adesione fibra-matrice. Metodi di incorporazione delle fibre nella matrice (Pre-pregs, sheet moulding compounds). Processi di preparazione di materiali polimerici compositi. Esercitazioni numeriche. Processi tecnologici di trasformazione dei materiali polimerici: Processi di estrusione, di stampaggio ad iniezione, di calandratura, di termoformatura, di stampaggio rotazionale e per sinterizzazione, di vulcanizzazione, di filatura da fuso, di filatura da soluzione ad umido ed a secco, la vulcanizzazione di mescole elastomeriche. Materie plastiche e ambiente: Diffusione delle materie plastiche ed impatto ambientale. Polimeri biodegradabili. Polimeri da fonti rinnovabili. Recupero e riciclo delle materie plastiche: riciclo primario, secondario, terziario e quaternario. Problematiche connesse al riciclo: selezione e differenzazione, incompatibilità, degradazione. Miscele polimeriche e compatibilizzazione.   Scienza e Tecnologia dei materiali Polimerici di S. Bruckner et al., EdiSES editore. Plastics materials di J.A. Brydson, BH Ltd editor. (Date degli appelli d'esame)	9	CHIM/04	64	-	12	-	Attività formative affini ed integrative	ITA
AAF1162 - ULTERIORI CONOSCENZE LINGUISTICHE - Erogato presso  AAF1162 ULTERIORI CONOSCENZE LINGUISTICHE in Chimica Industriale LM-71 GALLO ELEONORA CARLOTTA (Date degli appelli d'esame)	4		32	-	-	-	Ulteriori attività formative (art.10, comma 5, lettera d)	ITA

Secondo semestre

Insegnamento	CFU	SSD	Ore Lezione	Ore Eserc.	Ore Lab	Ore Studio	Attività	Lingua
AAF1030 - PROVA FINALE	32		-	-	-	-	Per la prova finale e la lingua straniera (art.10, comma 5, lettera c)	ITA
- - A SCELTA DELLO STUDENTE	6		48	-	-	-	Attività formative a scelta dello studente (art.10, comma 5, lettera a)	ITA

Organico Biotecnologico (OB)

Primo anno

Primo semestre

Insegnamento	CFU	SSD	Ore Lezione	Ore Eserc.	Ore Lab	Ore Studio	Attività	Lingua
1020325 - MACROMOLECOLE (obiettivi) 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. - MARTINELLI ANDREA (programma) 0.5 CFU Elastomeri Considerazioni generali; struttura chimica degli elastomeri; elastomeri termoplastici; teoria termodinamica classica dell’elastomero ideale, teoria termodinamica statistica dell’elastomero ideale. 2 CFU Proprietà viscoelastiche Proprietà meccaniche di solidi elastici: il tensore di stress ed il tensore di strain; la legge di Hooke generalizzata; compliance e stiffness; il modulo di Young, il rapporto di Poisson, il modulo di torsione; il modulo di volume; Il comportamento viscoelastico; va viscosità; Esperimenti di Creep, sterss-relxation e dinamo-meccanici; modelli di comportamento meccanico-reologico: modello di Hooke, di Newton, di Maxwell,di Voigt-Kelvin, di Burger; Modelli generalizzati e Spettri di rilassamento; Principio di sovrapposizione di Boltzman; Variazione del Modulo di Rilassamento dello stress con il tempo; Temperatura di transizione vetrosa; Principio di equivalenza tempo-temperatura; Teorie sulla dipendenza dalla temperatura dei comportamenti viscoelastici: L’equazione WLF e la teoria del Volume Libero, La teoria di Adam e Gibbs.Il paradosso di Kauzmann 0.5 CFU Snervamento e frattura nei materiali polimerici Tipi di frattura: frattura fragile e frattura duttile; La teoria di Griffith per la frattura di tipo fragile; La trattazione di Irwin; Effetto sul punto di cedimento di una pressione esterna; Effetto di T e della velocità di deformazione sul cedimento; Modello di Eyring; Criteri di Tresca e di Von Mises di cedimento per snervamento in presenza di sollecitazioni multi assiali; Cedimento per Crazing o Microcavitazione o Microfessurazione. Equazione di Sternstein-Ongchin; costruzione di Considere 1 CFU Polimeri Conduttori Meccanismi di conduzione: Il solitone nel PA; polaroni e bipolaroni; meccanismi di trasporto di carica in relazione al livello di drogaggio; La gap nel Poliacetilene; Spettri elettronici di polimeri conduttori; Esempi di polimeri conduttori 1,5 CFU Cristallizzazione di Polimeri. Morfologia e struttura dei cristalli singoli e degli sferuliti. Modello microcinetico: chain folding, nucleazione primaria, nucleazione secondaria, accrescimento, teoria di Hoffman. Modello macrocinetico: evoluzione della cristallinità con il tempo, teoria di Avrami. 0,5 CFU Processi di polimerizzazione Polimerizzazione in massa, in soluzione, in sospensione e in emulsione; trasferimento di catena nelle polimerizzazioni radicaliche.   -S. Bruckner, G. Allegra, M. Pegoraro, F. P. La Mantia, Scienza e Tecnologia dei Materiali Polimerici, Ed. EdiSES, Napoli; -Ciardelli F., Farina M., Giusti P., Cesca S., Macromolecole. Scienza e Tecnologia Vol. I e II, Centro Stampa “Nuova Cultura”,Roma -Mechanical Properties of Solid Polymers: Third Edition-Author(s):I. M. WardJ. Sweeney-DOI:10.1002/9781119967125-John Wiley & Sons, Ltd -Introduction to Polymers, Third Edition-Robert J. Young, Peter A. Lovell-CRC Press; Tutti i testi si trovano presso la biblioteca del Dipartimento di Chimica Appunti del docente presso il sito https://sites.google.com/a/uniroma1.it/andrea-martinelli/ a cui si accede previa autorizzazione. (Date degli appelli d'esame)	6	CHIM/04	48	-	-	-	Attività formative caratterizzanti	ITA
1020322 - CHIMICA FISICA III E LABORATORIO (obiettivi) Il corso mira ad introdurre i concetti della struttura della materia e i metodi chimico-fisici applicati alla caratterizzazione strutturale, focalizzando sulle tecniche di diffrazione dei raggi X (verrà inoltre menzionata la complementarietà con la diffrazione di neutroni). Saranno introdotte le diverse tecniche di diffrazione dei raggi X come diffrazione a grande angolo (EDXD e ADXD) e la diffrazione a basso angolo (SAXS) e ne verrà dimostrata la capacità di caratterizzare le gerarchie strutturali su tutta la scala spaziale dalle distanze interatomiche fino alle distanze mesoscopiche. Saranno sviluppate conoscenze della teoria di diffrazione dei raggi X da un elettrone, un atomo, un insieme dei atomi e infine da un oggetto nanoparticellare. Di seguito verranno proposti metodi teorici per il trattamento dei dati sperimentali allo scopo di ottenere informazioni sulla struttura di sistemi a diverso grado di ordine: dai sistemi disordinati come i liquidi, ai sistemi cristallini e semicristallini e ai sistemi complessi organizzati su scala nanometrica. Inoltre durante il corso saranno introdotti i diversi modelli teorici per il trattamento dei dati sperimentali di sistemi macromolecolari (polimeri e biomolecole) e riportate le relative applicazioni. Durante il corso saranno effettuate diverse esperienze di laboratorio, al fine di consolidare le competenze teoriche e implementare praticamente le operazioni di elaborazione dei dati sperimentali. Attraverso le esperienze di laboratorio, lo studente avrà la possibilità di raccogliere dati di diffrazione, di elaborarli e, attraverso l’applicazione di modelli teorici, 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. 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 dei 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. - RUSSINA OLGA (programma) Programma Definizione rigorosa di onda e sua rappresentazione reale Definizione di interferenza, diffusione e diffrazione La scoperta dei Raggi X: primo premio Nobel per la fisica (1895) Produzione di raggi X. Fluorescenza e Bremsstrahlung. Interazione dei raggi X con la matteria. Fenomenologia dell’assorbimento dei raggi X Diffrazione dei raggi X (dispense) Diffusione elastica di Thomson. Il parametro di diffusione. Efetto di Compton. Diffusione dei neutroni. Diffusione dei raggi X - da un atomo. Il fattore diffusione atomico. - da un sistema poliatomica. Formula di Debye. - Trasformata di Fourie della intensità diffratta. Introduzione della funzione di correlazione radiale, e g(r). - interpretazione degli spettri dei sistemi liquidi, amorfi, cristalline e semicristalline. La definizione del ordine al corto e lungo raggio. Geometria di trasmissione e di riflessione Scansione angolare Scansione (o dispersione) di energia Diffrazione nelle due modalità (ADXD e EDXD) Componenti di diffrattometri a scansione angolare e scansione energetica Master equazione in EDXD. Comprensione della struttura dei sistemi complessi tramite la diffrazione: esempi . SAXS/SANS : applicazione per gli studi strutturali dei sistemi organizzati sulla scala nanometrica. Geometria dell'esperimento SAS. Teoria della diffusone al basso angolo. Concetto del contrasto. Applicazioni di diffusione al basso angolo. Soluzioni delle macromolecole. Il fattore di forma. Il fattore di struttura. Interpretazione degli spetri SAS. Determinazione del raggio di girazione, del peso molecolare, della forma della particella. l’approssimazione di Guinier. Invariante del Porod. Le funzioni della correlazione e della distribuzione di distanze. Esperienze di laboratorio “Diffrazione di raggi-X” 1. Applicazione di EDXD alla struttura dei sistemi liquidi sulla scala atomistica. 2. Introduzione al SAXS (SAXS lab, Sapienza). Le misure di soluzione acquose delle nano-particelli. 3. WAXS e SAXS misure di un campione polimerico.   Cullity, B. D., & Stock, S. R. (2001). Elements of X-ray Diffraction, Third Edition. Prentice-Hall. Guinier, André (1963). "X-ray Diffraction. In Crystals, Imperfect Crystals, and Amorphous Bodies" P.Lindner , Th-Zemb "Neutrons, X-rays and Light: scattering Methods applied to soft condensed matter", North-Holland (Date degli appelli d'esame)	9	CHIM/02	56	-	24	-	Attività formative caratterizzanti	ITA
1016712 - CHIMICA DELLE FERMENTAZIONI E MICROBIOLOGIA INDUSTRIALE (obiettivi) Il corso si propone di fornire conoscenze e comprensione, tramite lezioni frontali, della struttura, dell’organizzazione e funzionamento della cellula microbica, della coltivazione microbica e dei principali processi di produzione per via fermentativa su larga scala di composti chimici, enzimi e biomassa. Ci si attende che lo studente sia in grado di valutare le possibilità dell’utilizzo dei microrganismi per la produzione di sostanze con applicazioni industriali, le possibilità di sviluppo e miglioramento dei processi, la produzione di nuove sostanze o l’applicazione di nuovi processi. Ci si propone inoltre di sviluppare la capacità di comunicare le conoscenze in modo appropriato tramite la valutazione orale dell’apprendimento. - BIANCHI MICHELE MARIA (programma) I contenuti dell’insegnamento sono le basi della microbiologia industriale, la tecnologia delle fermentazioni e i principali processi di produzione per via microbica di metaboliti primari, secondari ed enzimi. Microbiologia industriale (20 ore): Funzionamento e struttura della cellula microbica, tassonomia, duplicazione cellulare, mitosi e meiosi, replicazione del DNA, trascrizione genica e traduzione, metabolismo – Batteri, lieviti e muffe industriali, organismi modello, morfologia cellulare e della colonia, membrane e parete batterica, sporificazione, fenomeni di sessualità batterica, coniugazione, trasformazione, trasduzione – Manipolazione e conservazione dei microrganismi, sterilità – Struttura del gene, mutagenesi, mutazioni e ingegneria genetica, tecniche di biologia molecolare, plasmidi. Tecnologia delle fermentazioni (6 ore): Crescita microbica, tempi di duplicazione – Metodi di misura della crescita microbica, diretti e indiretti, metodi automatici – Fattori che influenzano la crescita, temperatura, pH, attività dell’acqua, ossigeno – Colture discontinue – Colture continue, applicazioni – Colture semicontinue, applicazioni – Terreni industriali, melasse, substrati amidacei e cellulosici. Fermentazioni primarie (12): Produzione di etanolo, lieviti e batteri che producono alcol, metabolismo fermentativo, regolazione del metabolismo, Saccharomyces cerevisiae e Zymomonas mobilis, materie prime e processi, processi discontinui e continui, distillazione e prodotti secondari – Produzione di birra – Produzione di biomassa, aspetti teorici, materie prime, probiotici – Produzione di acido acetico, fermentazione acetica, batteri dell’aceto – Produzione di acido lattico, fermentazione lattica e omolattica, batteri lattici – Produzione di acido citrico, regolazione del metabolismo, fattori che influenzano la produzione, organismi produttori - Produzione di amminoacidi, uso industriale degli amminoacidi – Produzione di glutammato – Mutanti per la produzione di amminoacidi, regolazione del metabolismo biosintetico, mutanti auxotrofici e regolativi, produzione di lisina, treonina, ornitina – Produzione di amminoacidi da precursori biosintetici, produzione di isoleucine e serina – Produzione enzimatica di amminoacidi, enzimi litici e biosintetici, risoluzione di racemi – Produzione di vitamine. Antibiotici (6 ore): Metabolismo secondario, regolazione e origine del metabolismo secondario – Antibiotici, classificazione, struttura e meccanismi di funzionamento – Antibiotici beta-lattamici, penicilline, cefalosporine, cefamicine, antibiotici semisintetici, meccanismi di azione e resistenza, genetica molecolare, compartimentazione della biosintesi – produzione delle penicilline, precursori e terreni, regolazione della biosintesi, flussi metabolici – Miglioramento della produzione di penicilline, mutagenesi e selezione mutanti, ingegneria metabolica. Enzimi (4): Produzione di enzimi industriali, microrganismi produttori, applicazioni – Produzione di proteine ricombinanti ed eterologhe, produzione in E. coli e in lieviti – Enzimi e cellule immobilizzati, supporti, tecniche di immobilizzazione, applicazioni.   • Michele M. Bianchi - Chimica e biotecnologia delle fermentazioni industriali, Edizioni Nuova Cultura (Date degli appelli d'esame)	6	CHIM/11	48	-	-	-	Attività formative caratterizzanti	ITA
1020332 - SINTESI ORGANICHE (obiettivi) 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). - MIGNECO LUISA MARIA (programma) PRINCIPI DI SINTESI ORGANICA Le reazioni di interesse preparativo e i loro parametri. Le fasi di una preparazione organica; resa teorica, resa effettiva, resa percentuale. I parametri sperimentali di una reazione (ambiente, temperatura, agitazione, pressione). Relazione fra solubilità e struttura. I solventi organici: solventi protici e aprotici (apolari e polari), costante dielettrica. Parametri distintivi dei solventi organici: densità, solubilità in acqua, punto di ebollizione. Manipolazione, purificazione e disidratazione dei solventi organici. Definizione di sintesi. Obiettivi e motivazioni di una sintesi. Tipi di sintesi: sintesi totali e sintesi formali, sintesi lineari e convergenti, semisintesi. Lo sviluppo storico della sintesi (dall'urea di Woelher ad oggi) ed esempi di sintesi storiche. La sintesi organica moderna. Come progettiamo una sintesi? Strategia sintetica: sintoni, equivalenti sintetici. Analisi retrosintetica e disconnessioni. Principi di induzione asimmetrica e di sintesi asimmetrica: il chiral pool, i solventi chirali, gli ausiliari chirali, i catalizzatori chirali. Criteri per una sintesi organica moderna: efficienza, selettività. Esempi di sintesi di molecole complesse. GREEN CHEMISTRY: APPLICAZIONE ALLA SINTESI ORGANICA I principi della Green Chemistry. Green Chemistry e Chimica Organica. Criteri per una sintesi compatibile: atom economy, sostenibilità. Solventi ecocompatibili. Fluidi supercritici e loro caratteristiche. L’anidride carbonica in fase supercritica, esempi di applicazione. I liquidi ionici, descrizione, caratteristiche, tipologie, sintesi ed applicazioni. Il glicerolo come solvente ecocompatibile. L’acqua come solvente ecocompatibile: modalità di svolgimento di reazioni organiche in acqua (problemi di solubilità, efficienza, selettività), esempi di applicazione. Catalizzatori. Catalizzatori omogenei ed eterogenei, loro caratteristiche e limiti nella sintesi. Materie prime. Uso di materie prime rinnovabili. Le biomasse come fonte rinnovabile di building blocks chirali nella sintesi. ARGOMENTO MONOGRAFICO: una moderna categoria di reazioni di formazione di legame carbonio-carbonio ESERCITAZIONI IN AULA: relative ai principali argomenti trattati nel corso (formazione di legame C-C, interconversione di gruppi funzionali, teoria della sintesi e strategia sintetica; esempi di sintesi) e approfondimenti sulle procedure di reazioni di interesse preparativo.   Dispense e materiale didattico distribuito all'inizio e nel corso delle lezioni. Un testo di chimica organica di base. (Date degli appelli d'esame)	9	CHIM/06	56	24	-	-	Attività formative caratterizzanti	ITA

Secondo semestre

Insegnamento	CFU	SSD	Ore Lezione	Ore Eserc.	Ore Lab	Ore Studio	Attività	Lingua
1020320 - ANALISI E CONTROLLO DEI PROCESSI CHIMICI (obiettivi) L’obiettivo principale dell’insegnamento riguarda la conoscenza e l’utilizzo di metodi di analisi di processi chimici con applicazione specifica nell’analisi dei dati sperimentali ottenuti in laboratorio nella fase di caratterizzazione e ottimizzazione dei processi e dei prodotti e l’analisi della dinamica dei processi chimici in relazione allo sviluppo di sistemi di controllo automatici. Descrittore di Dublino 1 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); analisi di regressione univariata. Conoscenze di base sui sistemi di controllo automatici, comportamento dinamico di sistemi soggetti a perturbazione e inseriti in un sistema di controllo tipo feedback. Tali obiettivi sono raggiunti mediante erogazione di lezioni frontali in aula. Descrittore di Dublino 2 Utilizzare le tecniche di programmazione degli esperimenti e relativa analisi statistica dei dati; effettuare la regressione lineare di dati sperimentali e relativa analisi statistica. Descrivere attraverso funzioni di trasferimento nella variabile di Laplace la dinamica di sistemi inclusi in anelli di controllo. Tali obiettivi sono raggiunti mediante esercitazioni in aula al calcolatore e alla lavagna. - PAGNANELLI FRANCESCA (programma) Design sperimentale, analisi statistica e regressione dei dati (40 h) Introduzione: tipi di errori (sensibilità, sperimentale, di propagazione, sistematico e statistico); cifre significative; statistica descrittiva e statistica inferenziale; istogrammi, riassunti campionari, indici di posizione, box plot; variabili aleatorie discrete e continue, funzione massa e funzione densità di probabilità, funzione di ripartizione, operatori valore atteso e varianza; distribuzioni di probabilità (normale, chi quadro, t di Student, F di Fisher), distribuzioni di campionamento per media, varianza, differenza fra medie e rapporto di varianze. Test statistici e intervalli di confidenza: intervalli di confidenza; test d’ipotesi per il confronto di medie e varianze; test per campioni accoppiati. Analisi della varianza: esperimenti con un singolo fattore; decomposizione della varianza; metodo della minima differenza significativa; controlli sull’adeguatezza del modello (distribuzione normale degli errori, varianza costante). Sperimentazione fattoriale: definizioni, vantaggi della sperimentazione fattoriale; fattoriali 2k (modello statistico, analisi della varianza; fattoriali non replicati; fattoriali centrati); sperimentazione fattoriale in generale. Analisi di regressione: regressione lineare univariata; test d’ipotesi e intervalli di confidenza sui parametri del modello; intervallo di confidenza intorno alla regressione; regressione per l’origine; il problema della calibrazione o regressione inversa. Studio dei sistemi dinamici per il controllo dei processi chimici (16h) Sistemi di controllo: obiettivi, configurazioni feedback e feedforward; classificazione delle variabili in input e output, disturbi e variabili manipolabili; sviluppo di modelli dinamici a principi primi, linearizzazione e analisi di stabilità linearizzata (esempio per il chemostato di Monod); trasformata di Laplace e funzione di trasferimento; poli e zeri di funzioni di trasferimento; dinamica di sistemi del I ordine, dinamica di sistemi del II ordine; dinamica di sistemi del I ordine in serie (serbatoi interagenti e non interagenti); hardware di un sistema di controllo e funzioni di trasferimento associate; risposta dinamica in anello chiuso; esercizi alla lavagna per derivare la risposta dinamica di processi I e II ordine in anello chiuso con controllori proporzionali e integrali; esercizi alla lavagna per derivare la risposta dinamica di processi I e II ordine in anello chiuso con controllori derivativi e loro combinazioni; stabilizzazione e destabilizzazione di sistemi mediante sistemi di controllo.   Dispense fornite dal docente (Date degli appelli d'esame)	6	ING-IND/26	32	24	-	-	Attività formative caratterizzanti	ITA
97556 - BIOPOLIMERI E BIOMATERIALI (obiettivi) 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. - MASCI GIANCARLO (programma) 1 CFU Biomateriali: definizione. Proprietà principali: biocompatibilità, biodegradabilità, proprietà meccaniche. Interazione con l’organismo: opsonizzazione, infiammazione acuta e cronica, foreign body giant cells, capsula fibrosa. 1 CFU Interazione nanoparticelle-organismo: RES, endocitosi, ruolo di milza, fegato e reni. Principali biomateriali: metalli, ceramiche, polimeri, compositi. Metalli e leghe: proprietà meccaniche, termiche, corrosione. Principali metalli e leghe in biomedicina: acciao, leghe Co-Cr, Ti e leghe, Platino, leghe del Nichel (SMA). Ceramiche: proprietà principali, inerzia, bioassorbibilità, settori applicativi biomedici. Allumina, zirconio, carbonio, fosfati di calcio ed idrossiapatite, biovetri 1 CFU Polimeri: polietilene, poliuretani, Poliesteri (PLA, PGA, PLGA, PCL, PHV, PHB), PEG. 0.5 CFU Classi di biopolimeri e loro ruolo in Natura. Polipeptidi: collagene/gelatina, seta, elastina. 1.5CFU Nanoparticelle in biomedicina. Nanoparticelle metalliche: nanoparticelle d’oro, sintesi, proprietà chimico fisiche, applicazioni commerciali. Liposomi. Struttura, fosfolipidi, preparazione, esempi applicativi commerciali. Nanoparticelle polimeriche. Requisiti di controllo dei polimeri componenti: architettura polimerica, pesi molecolari e polidispersioni. Polimerizzazioni viventi. 1 CFU Carboidrati semplici e complessi, Struttura dei carboidrati, principali gruppi funzionali. Polisaccaridi. Principi di base sulle dimensioni e conformazioni delle catene polisaccaridiche e relazione con le proprietà viscosimetriche e reologiche di interesse per applicazioni industriali. Amido, Cellulosa, gomme polisaccaridiche, Pectine, Alginati, Carragenani, Agar, Glicosamminoglicani (acido ialuronico, eparina), Chitina e Chitosano, Polisaccaridi microbici: pullulano, destrano, gellano, xantano, succinoglucano, scleroglucano.   -Biomaterials Science - An Introduction to Materials in Medicine (Third Edition) Ed. B. D. Ratner, A. S. Hoffman, F. J. Schoen, J. E. Lemons, Academic Press 2013 . -Biopolymers, Volumes 5 and 6 (Polysaccharides I and II). Wiley VCH -Handbook of hydrocolloids, Ed. G. O. Phillips and P. A. Williams, CRC Press, -Appunti delle lezioni e copie di articoli/reviews fornite dal docente. (Date degli appelli d'esame)	6	CHIM/04	48	-	-	-	Attività formative caratterizzanti	ITA
- - A SCELTA DELLO STUDENTE	6		48	-	-	-	Attività formative a scelta dello studente (art.10, comma 5, lettera a)	ITA
1032010 - LABORATORIO DI BIOPOLIMERI E BIOMATERIALI (obiettivi) Obiettivi formativi. Il corso si prefigge di fornire agli studenti una solida base di conoscenze teorico-pratiche sulle principali tecniche di caratterizzazione dei biopolimeri in soluzione quali la viscosimetria, reologia, cromatografia di permeazione su gel, spettroscopia UV, dicroismo circolare e dispersione ottica rotatoria. Un altro obiettivo del corso è di fornire le nozioni basilari su natura e scopi dell’ingegneria tissutale e illustrare attraverso esperienze di laboratorio, le principali tecniche sperimentali di preparazione e caratterizzazione dei biomateriali impiegati in questa banca della ricerca. Attraverso l’elaborazione dei dati sperimentali registrati durante ciascuna esperienza di laboratorio, gli studenti dovranno analizzare ed elaborare i dati, preparare grafici, eseguire operazioni di calcolo come interpolazioni e calcolo dell’errore, rappresentare dati e grafici in maniera chiara ed efficace e riassumerli e commentarli in maniera critica sulla base di considerazioni teoriche. - BARBETTA ANDREA (programma) Principi di ingegneria tissutale ed illustrazione delle principali tecniche di fabbricazione di “scaffolds”. I, Esp.: preparazione di uno scaffold mediante la tecnica delle emulsioni concentrate; II, Esp.: preparazione di uno scaffold mediante la tecnica delle schiume concentrate gas-in-acqua; III, Esp.: preparazione di uno scaffold generando un’emulsione concentrata all’interno di un circuito microfluidico; IV, Esp.: preparazione di uno scaffold utilizzando una stampante 3D. Principali metodologie spettroscopiche di caratterizzazione di biopolimeri in soluzione. Dispersione ottica rotatoria e dicroismo circolare. V, Esp.: registrazione dello spettro di dicroismo circolare (CD) per le varie forme strutturali (random coil, α-elica, β-sheet) della polilisina in soluzione acquosa a differenti pH; VI Esp: determinazione delle costanti di legame tra DNA e analoghi sintetici della distamicina (farmaci antiprotozoari e antivirali) mediante spettri di dicroismo circolare; viscosimetria a capillare. VII, VIII Esp: determinazione della viscosità intrinseca, del peso molecolare medio viscosimetrico di un polimero neutro e di un polielettrolita; IX Esp.: determinazione del rapporto caratteristico dell’acido ialuronico. Principi di reologia, misure in stato stazionario e oscillatorio di soluzioni di biopolimeri. X, Esp.: comportamento reologico di soluzioni di biopolimeri al variare della concentrazione e determinazione del parametro di “coil overlapping”; XI Esp: determinazione del “gel point” di una soluzione biopolimerica soggetta a reticolazione e acquisizione dello spettro meccanico del gel risultante. Cromatografia di permeazione su gel di biopolimeri. XII, Esp.: determinazione dei pesi molecolari medi numerali, ponderali e della distribuzione dei pesi molecolari di polisaccaridi. N.B. Di ogni esperienza gli studenti consegneranno al docente una relazione scritta, che verrà corretta e discussa prima dell’esame finale.   -Polymer Chemistry – The Basic Concepts P. C. Hiemenz -Biophysical Chemistry – Part II e III C. R. Cantor, P. R. Scimmel -Dispense del corso (Date degli appelli d'esame)	9	CHIM/04	24	-	72	-	Attività formative affini ed integrative	ITA

Secondo anno

Primo semestre

Insegnamento	CFU	SSD	Ore Lezione	Ore Eserc.	Ore Lab	Ore Studio	Attività	Lingua
- - A SCELTA DELLO STUDENTE	6		48	-	-	-	Attività formative a scelta dello studente (art.10, comma 5, lettera a)	ITA
1022453 - BIOTRASFORMAZIONI INDUSTRIALI (obiettivi) L'insegnamento di Biotrasformazioni Industriali ha l'obiettivo di fornire allo studente conoscenze fondamentali di tipo specialistico relativamente alla produzione, separazione e purificazione di prodotti di interesse biotecnologico e industriale utilizzando metodologie e strategie di sintesi biotecnologica avanzate e innovative evidenziandone problematiche e vantaggi dal punto di vista produttivo. L'obiettivo principale del corso è pertanto quello di fornire gli strumenti per comprendere a fondo i concetti di sviluppo sostenibile e sostenibilità industriale e il ruolo delle biotecnologie nella sostenibilità dei processi industriali. Le lezioni frontali si sviluppano a partire dallo studio del mercato degli enzimi industriali e delle sue caratteristiche, per poi affrontare i nuovi strumenti biologico-molecolari per l’ottenimento di nuove attività enzimatiche, fino alla analisi di alcuni esempi di applicazioni biotecnologiche di produzioni industriali con enzimi isolati (industria della detergenza, amido, bioetanolo, industria tessile, industria alimentare (alimentazione animale e umana) e chimica fine. Successivamente si affronteranno tematiche tipiche delle bioproduzioni industriali (la cellula come fabbrica cellulare) fino alla produzione di proteine e metaboliti di interesse industriale. 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 relazione struttura-performance dei catalizzatori biologici e loro principali applicazioni tecnologiche. - le principali trasformazioni biotecnologiche e la loro importanza dal punto di vista industriale. - le principali tecniche di bioseparazione e purificazione dei prodotti biotecnologici - i più recenti sviluppi della letteratura nell'ambito della biotecnologie industriali - aspetti relativi allo studio delle principali ed attuali applicazioni di enzimi isolati (o immobilizzati) e di cellule intere nelle produzioni industriali Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di (competenze ed abilità acquisite): - interpretare criticamente l’influenza delle condizioni di reazione sulla struttura ed attività (enantio e regioselettività) dei catalizzatori biologici - 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. - PALOCCI CLEOFE (programma) Le lezioni frontali si sviluppano a partire dallo studio del mercato degli enzimi industriali e delle sue caratteristiche, per poi affrontare i nuovi strumenti biologico-molecolari per l’ottenimento di nuove attività enzimatiche, fino alla analisi di alcuni esempi di applicazioni biotecnologiche di produzioni industriali con enzimi isolati (industria della detergenza, amido, bioetanolo, industria tessile, industria alimentare (alimentazione animale e umana) e chimica fine. Successivamente si affronteranno tematiche tipiche delle bioproduzioni industriali (la cellula come fabbrica cellulare) fino alla produzione di proteine e metaboliti di interesse industriale. Le conoscenze acquisite nel presente insegnamento, costituiscono un quadro di riferimento per le competenze successive, intese nel loro significato più ampio   Il docente renderà disponibile, insieme a copia delle presentazioni in Power point delle lezioni, copie di recenti articoli/reviews per ciascuno degli argomenti trattati (Date degli appelli d'esame)	9	CHIM/04	72	-	-	-	Attività formative caratterizzanti	ITA
97325 - CHIMICA FARMACEUTICA (obiettivi) Obiettivi formativi: Gli obiettivi del corso sono l’apprendimento dell’iter teorico, sperimentale e normativo che deve percorrere un farmaco dalla progettazione o scoperta del principio attivo all’eventuale immissione sul mercato e l’acquisizione delle tecniche necessarie alla progettazione razionale di nuovi principi farmacologicamente attivi e alla modifica di sostanze note. Gli studenti saranno in grado di comprendere i meccanismi d’azione molecolari dei farmaci e la loro farmacocinetica (assorbimento, distribuzione, metabolismo, escrezione) in relazione a dati sperimentali, comprendere i concetti di pro-farmaco e soft-drug, riconoscere i possibili approcci nella progettazione razionale di sostanze farmacologicamente attive, avere un quadro generale dell’azione di alcune categorie di farmaci. - FILOCAMO LUIGI (programma) Le basi della ricerca farmaceutica, dalla progettazione alla produzione di un farmaco (1CFU). Il ruolo del chimico nelle aziende farmaceutiche Librerie chimiche e cenni di chimica combinatoriale Individuazione di Lead Compounds L’iter della sperimentazione farmacologia e clinica Chimica farmaceutica generale (1 CFU): Assorbimento, distribuzione ed eliminazione dei farmaci Rapporti qualitativi e quantitativi tra struttura ed attività Progettazione razionale di nuovi farmaci in base a considerazioni farmacocinetiche Metabolismo Progettazione "a priori" di nuovi farmaci come inibitori enzimatici e come agonisti e antagonisti recettoriali (2 CFU) Teoria recettoriale Suddivisione dei recettori in sottoclassi Ruolo delle proteine G Canali ionici Agonisti ed antagonisti recettoriali Inibizione enzimatica Inibitori suicidi Analoghi dello stato di transizione Analoghi multisubstrato CLASSI DI FARMACI (2 CFU) Sulfammidici: Meccanismo d'azione e rapporti tra struttura ed attività Antibiotici: Metodi di ricerca di nuovi antibiotici Produzione industriale Antibiotici che interferiscono con la biosintesi delle pareti batteriche Cenni su altri Antibiotici Ormoni Steroidei: Ormoni sessuali maschili e femminili Mineralcorticoidi e glicocorticoidi Antiinfiammatori: Meccanismi infiammatori, ruolo delle prostaglandine e delle citochine Antinfiammatori non steroidei Relazioni tra struttura e attività Antiipertensivi: Eziologia dell’ipertensione Diuretici Inibitori dell’Angiotensin Converting Enzyme Agonisti ed antagonisti dei recettori adrenergici Calcio antagonisti   Giovanni Greco – Farmacocinetica e Farmacodinamica su Basi Chimico-Fisiche, Edizioni Loghia (Date degli appelli d'esame)	6	CHIM/08	48	-	-	-	Attività formative affini ed integrative	ITA
AAF1162 - ULTERIORI CONOSCENZE LINGUISTICHE - Erogato presso  AAF1162 ULTERIORI CONOSCENZE LINGUISTICHE in Chimica Industriale LM-71 GALLO ELEONORA CARLOTTA (Date degli appelli d'esame)	4		32	-	-	-	Ulteriori attività formative (art.10, comma 5, lettera d)	ITA

Secondo semestre

Insegnamento	CFU	SSD	Ore Lezione	Ore Eserc.	Ore Lab	Ore Studio	Attività	Lingua
1020336 - SENSORI E BIOSENSORI (obiettivi) A - Conoscenza e capacità di comprensione Comprendere la differenza tra i diversi sistemi di trasduzione Conoscere i vari materiali impiegati nei sistemi di trasduzione Conoscere i diversi biocomponenti utilizzati nella fase di riconoscimento B – Capacità applicative Essere in grado di illustrare i principi di funzionamento dei vari tipi di sensori e biosensori Essere in grado di motivare l’impiego dei vari sistemi di trasduzione C - Autonomia di giudizio Essere in grado di argomentare i possibili campi di applicazione dei diversi sensori e biosensori Avere la capacità di giustificare la scelta di un determinato sistema di trasduzione per un particolare evento di riconoscimento D – Abilità nella comunicazione Saper comunicare le possibili applicazioni di diversi sensori e biosensori in maniera adeguata all’interlocutore, sia specialista che non specialista E - Capacità di apprendere Saper attingere a diverse fonti bibliografiche e prospetti informativi al fine di un continuo aggiornamento sulle evoluzioni tecnologiche nel settore specifico della sensoristica - SAMMARTINO MARIA PIA (programma) - Cenni di circuiti elettrici ed elettronici - La misura: dal segnale alla risposta - Classificazioni dei sensori - Sensori ottici - Sensori acustici - Sensori termici - Sensori meccanici - Sensori per gas - Scelta del/i sensore/i in base all’applicazione - Cenni, per riepilogo, su metodi elettrochimici - Sensori elettrochimici: potenziometrici, amperometrici, basati su misure di resistenza o conducibilita’ - Sensori elettrochimici specifici e aspecifici, coefficienti di selettivita’ - Cinetica enzimatica - Biosensori specifici e aspecifici, basati su enzimi, tessuti o cellule o …. - Biosensori a inibizione - Immobilizzazone di enzimi - Ottimizzazione delle condizioni sperimentali per l’utilizzo di biosensori - Biosensori in solventi organici - Applicazioni dei sensori e biosensori   appunti delle lezioni e PowerPoint inseriti su https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=11424 (Date degli appelli d'esame)	6	CHIM/01	48	-	-	-	Attività formative caratterizzanti	ITA
AAF1030 - PROVA FINALE	32		-	-	-	-	Per la prova finale e la lingua straniera (art.10, comma 5, lettera c)	ITA

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