MILANO

MILANO Chimica Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali

Obiettivi

- Sbocchi professionali - Struttura - Piano degli studi - Date utili

Classe di appartenenza

Scienze e tecnologie chimiche (classe 21)

Accesso

libero

Durata normale del corso

3 anni (180 crediti)

Frequenza

obbligatoria per i corsi di laboratorio; fortemente consigliata per gli altri corsi di insegnamento

Corsi propedeutici

Progetto MiniMat 2007

Costi

1° rata € 655,00 2° rata da un minimo di € 70,00 a un massimo di € 2.670,00 in base al reddito

Presidenza di Facoltà

via Saldini, 50 - 20133 Milano Tel. 02/503.16001 Fax 02/503.16004-5 e-mail: [email protected]

Segreteria studenti

via Celoria, 22 - 20133 Milano Numero Verde 800.188.128 - Fax 02/503.13872 e-mail: [email protected] orario: lunedì-venerdì, 9.00-12.00

Segreteria didattica del corso

via Venezian, 21 Tel. 02/503.14419 e-mail: [email protected] orario: lunedì-venerdì, 10.00-12.00

Sede didattica

Dipartimenti Chimici di Città Studi - via Golgi, 19 - Milano

Coordinatore del corso

Prof. Paolo Longhi

Sito della Facoltà

http://www.milanoscienze.unimi.it/default.html

Sito del corso

http://www.chimica.unimi.it/corsi.htm

Professioni e carriere

Consulta le professioni associate a questo titolo di studio

Interviste ai professionisti

Chimico Informatore scientifico

PRIMO ANNO

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ISTITUZIONI DI MATEMATICHE CHIMICA GENERALE E INORGANICA LABORATORIO DI CHIMICA GENERALE E INORGANICA FISICA GENERALE I CHIMICA ORGANICA I LABORATORIO DI CHIMICA ORGANICA I corso A e B CHIMICA ANALITICA I LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA I

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· CALCOLO NUMERICO · LABORATORIO INFORMATICO SECONDO ANNO

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CHIMICA FISICA I LABORATORIO DI CHIMICA FISICA I CHIMICA INORGANICA I LABORATORIO DI CHIMICA INORGANICA I corso A e B FISICA GENERALE II CHIMICA ANALITICA II LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA II CHIMICA ORGANICA II LABORATORIO DI CHIMICA ORGANICA II corso A e B SICUREZZA E LEGISLAZIONE IN AMBITO CHIMICO

TERZO ANNO

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ACCERTAMENTO LINGUA INGLESE CONTROLLO QUALITA' E CERTIFICAZIONE CHIMICA FISICA II LABORATORIO DI CHIMICA FISICA II CHIMICA BIOLOGICA CHIMICA DELL'AMBIENTE

CORSI A SCELTA

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METODI DI INDAGINE STRUTTURALE DI MATERIALI INORGANICI CHIMICA DEI COMPOSTI DI COORDINAZIONE STRUTTURISTICA CHIMICA CHIMICA FISICA (COMPLEMENTI) CHIMICA COMPUTAZIONALE CHIMICA TEORICA (QUANTISTICA) ELETTROCHIMICA CHIMICA ORGANICA (APPLICATA) SINTESI E TECNICHE SPECIALI ORGANICHE CHIMICA DELLE SOSTANZE ORGANICHE NATURALI CHIMICA DEI COMPOSTI ETEROCICLICI CHIMICA DELLE MACROMOLECOLE METODI FISICI IN CHIMICA ORGANICA

CHIMICA GENERALE E INORGANICA

Crediti didattici 7 (6 CFU lezioni + 1 CFU esercitazioni) Prof. Sergio Cenini Atomi e loro struttura Particelle elementari presenti nell’atomo. Isotopi, simboli degli elementi, pesi atomici relativi e assoluti. Difetto di massa. La quantizzazione dell’energia. Teoria di Bohr per l’atomo di idrogeno. Introduzione alla meccanica quantistica. Rappresentazione grafica degli orbitali e della densità elettronica radiale. Classificazione degli orbitali e numeri quantici. Principio di esclusione di Pauli e regola di Hund (9 ore). Il sistema periodico degli elementi La tavola periodica degli elementi. Energia di ionizzazione. Affinità elettronica (2 ore). Il legame chimico Il legame ionico. Il legame covalente. Strutture di Lewis. Il legame dativo. Elettronegatività. Mesomeria e risonanza. Legame coordinativo. Legame di idrogeno. Interazioni elettrostatiche. Legame covalente e geometria molecolare. Orbitali ibridi. Orbitali molecolari. OM Localizzati e delocalizzati. Legami tricentrici. Legame chimico nei metalli. Isolanti e semiconduttori (12 ore). Lo stato solido e gassoso Raggi atomici. Cristalli molecolari. Cristalli ionici. Altre strutture cristalline. La pressione. Leggi dei gas. Comportamento dei gas reali (2 ore). Termodinamica chimica Sistemi e funzioni di stato. Lavoro e calore. Primo principio della termodinamica. Calore di reazione e entalpia. Energia di legame e calore di reazione. Entropia e secondo principio della termodinamica. Terzo principio della termodinamica. Energia libera e costante di equilibrio. Dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura (5 ore). Stato liquido e soluzioni

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Regola delle fasi. Tensione di vapore delle soluzioni e legge di Rault. Punto di ebollizione e punto di congelamento di una soluzione. La distillazione. Soluzioni sature e solubilità. La pressione osmotica. Solubilità dei gas nei liquidi. Lo stato colloidale. Coefficienti di attività (3 ore). Velocità di reazione Ordine di reazione. Processi elementari e meccanismo di reazione. Energia di attivazione. Dipendenza della velocità di reazione dalla temperatura. Reazioni fotochimiche. Velocità di reazione e equilibrio chimico. I catalizzatori (3 ore). Acidi e basi Teoria di Arrhenius degli acidi e delle basi. Acidi e basi secondo Broensted e Lewis. Forza degli acidi e delle basi. Prodotto ionico dell’acqua e pH (2 ore). Elettrochimica Conducibilità elettrica delle soluzioni acquose. Energia libera e lavoro elettrico. Le pile. Potenzionali di ossido-riduzione. Titolazioni potenziometriche. Misure potenziometriche del pH. L’elettrolisi. Sovratensione. Pile di pratico impiego (6 ore). Composti di coordinazione Il legame coordinativo. Primi sviluppi. Teoria del legame di valenza. Leganti polidentati e chelanti. Leganti a ponte. Carbonilmetalli e cianometallati. I composti di coordinazione in chimica analitica. Isomeria nei composti di coordinazione (2 ore). Radioattività e chimica nucleare Stabilità nucleare e radioattività. Radiazioni alfa, beta e gamma. Famiglie radioattive nucleari. Radioattività artificiale. Impiego degli atomi radioattivi. Fissione e fusione nucleare (2 ore). Chimica Inorganica Proprietà periodiche. Gli ossidi e gli idruri. Idrogeno e ossigeno. I gas nobili. Gli alogeni. Lo zolfo. Azoto e fosforo. Carbonio e silicio. Boro e alluminio. I metalli alcalini. Rame, argento e oro. I metalli alcalino terrosi. Zinco e mercurio. Il cromo. Il manganese. Il ferro (12 ore). Testi consigliati L. Malatesta, S. Cenini, Principi di Chimica Generale con esercizi, Casa Editrice Ambrosiana, Milano (l989). L. Malatesta, Compendio di Chimica Inorganica, Casa Editrice Ambrosiana, Milano (1992). LABORATORIO DI CHIMICA GENERALE E INORGANICA

Crediti didattici 5 (3,25 CFU di esercitazioni numeriche + 1,75 CFU di laboratorio) Prof. Fabio Ragaini Unità di massa atomica. Numero di Avogadro. Mole. Peso atomico, peso molecolare, peso formula. Formule chimiche. Rapporti in peso tra gli elementi che compaiono in una formula. Calcolo della composizione in peso data una formula. Rapporti in moli e in peso nelle reazioni chimiche. Equazioni chimiche bilanciate; reagenti in difetto e in eccesso, agente limitante. Resa, conversione e selettività di una reazione. Nomenclatura di base dei composti inorganici. Tipi di reazioni chimiche: acido-base, ossido-riduzione. Bilanciamento delle equazioni chimiche, anche di ossidoriduzione. Equivalente. Unità di concentrazione. I gas ideali e le equazioni che li governano. Costanti di equilibrio. Elettroliti forti e deboli. Soluzioni neutre, acide e basiche. pH e pOH. Ioni complessi. Solubilità e prodotto di solubilità. Elettrochimica. Elettrolisi. Leggi di Faraday. Potenziali elettrodici di riduzione. Equazione di Nernst. Calcolo della f.e.m. di una pila. Ad integrazione delle esercitazioni numeriche in aula vengono effettuate esercitazioni pratiche di laboratorio. Le esercitazioni includeranno quattro esperienze di sintesi inorganiche e tre esercitazioni di chimica analitica con il metodo tradizionale. Il corso viene articolato in: 52 ore di esercitazioni numeriche (3,25 crediti) e 7 esperienze di laboratorio che non richiedono ulteriore studio a casa (28 ore, 1,75 crediti). La teoria relativa agli argomenti trattati nelle esercitazioni svolte viene affrontata nel corso di Chimica generale e Inorganica. Testi consigliati. A. Clerici, S. Morrocchi, Esercitazioni di Chimica, Ed. Spiegel A. Ceriotti, F. Porta, Esercizi di Stechiometria, Vol III, CUSL. M. Freni, A. Sacco, Stechiometria, Casa editrice Ambrosiana. CHIMICA ORGANICA I

Crediti didattici 7 (52 ore di lezione + 8 ore di esercitazione) Prof. Francesco Sannicolò IL LEGAME NELLE MOLECOLE ORGANICHE E LA LORO STRUTTURA (1 ora).

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Richiami: Struttura atomica e configurazione elettronica degli elementi, orbitali atomici, orbitali ibridi, elettronegatività, legame ionico e covalente (singolo, doppio, triplo), orbitali molecolari, energia di legame, risonanza, acidi e basi (Bröensted, Lewis), legame ad idrogeno. LE REAZIONI ORGANICHE (1 ora). Richiami: Basi termodinamiche e cinetiche, costanti di equilibrio e velocità, energia di attivazione, catalizzatori, intermedi di reazione e stati di transizione. Meccanismi fondamentali di rottura e formazione dei legami covalenti: omolisi, eterolisi, radicali, nucleofili, elettrofili, carbanioni, carbocationi, carbeni. GRUPPI FUNZIONALI-CLASSI DI COMPOSTI ORGANICI-NOMENCLATURA IUPAC (2 ore). Breve descrizione dei gruppi funzionali fondamentali in chimica organica ALCANI (4 ore) Alcani a catena lineare, ramificata e ciclica; cicloalcani piccoli, medi e grandi e loro proprietà conformazionali, steriche ed elettroniche. Sintesi e Reattività. STEREOCHIMICA ORGANICA a- Stereochimica statica Confronto esterno: isomeria. Omomeri, isomeri costituzionali, stereoisomeri configurazionali, enantiomeri e diastereoisomeri. Chiralità. Elementi stereogenici, stereocentro e doppi legami. Descrittori di stereogenicità e prostereogenicità: E,Z,R,S,Si,Re. Confronto interno: omotopismo, eterotopismo costituzionale, enantiotopismo e diastereotopismo. b- Stereochimica Dinamica Analisi conformazionali: rotori semplici, cicloesani (5 ore) ALOGENOALCANI (4 ore) Struttura e proprietà chimiche, classificazione e nomenclatura. Sintesi e Reattività. ALCOLI E DIOLI (3 ore) Struttura e proprietà chimiche, classificazione e nomenclatura, proprietà fisiche. Sintesi e Reattività. TIOLI (1 ora) Struttura e proprietà chimiche, nomenclatura, proprietà fisiche. Sintesi e Reattività. ETERI E TIOETERI (1 ora) Struttura e proprietà chimiche, nomenclatura. Sintesi e Reattività. OSSIRANI (2 ore). Struttura e proprietà chimiche, nomenclatura, proprietà fisiche. Sintesi e Reattività. ALCHENI, DIENI E TRIENI (6 ore). Struttura e proprietà chimiche, classificazione, stereoisomeria e nomenclatura. Sistemi ciclici insaturi. Cenno ai sistemi aromatici: condizioni per l’aromaticità e conseguenze sulla reattività. Sistemi aromatici carbociclici e eterociclici: pirrolo e piridina. Sintesi e Reattività. ALCHINI (2 ore) Struttura e proprietà chimiche, nomenclatura, proprietà fisiche. Sintesi e Reattività. ALDEIDI E CHETONI (7 ore) Struttura e proprietà chimiche, nomenclatura. Enoli e enolati. Sintesi e Reattività. COMPOSTI CARBONILICI α, β-INSATURI Struttura e proprietà chimiche, nomenclatura. Sintesi: Deidroalogenazione di alogenoderivati; reazione di Wittig con ilidi stabilizzate; ossidazione di alcoli allilici. Reattività: Idrogenazione; riduzione monoelettronica. Addizioni nucleofile: regioselettività, addizioni coniugate, addizioni di carbanioni, addizioni di Michael. (2 ore). AMMINE (3 ore) Struttura, classificazione, nomenclatura, proprietà chimiche, basicità. Sintesi e Reattività. ACIDI CARBOSSILICI (3 ore) Struttura, nomenclatura, proprietà chimiche, acidità, proprietà fisiche. Sintesi e Reattività.

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ESTERI E LATTONI (2 ore) Struttura, nomenclatura, proprietà chimiche. Sintesi e Reattività. AMMIDI, LATTAMI E IMMIDI (1 ora). Struttura, classificazione, nomenclatura, proprietà chimiche, acidità e basicità. Sintesi e Reattività. NITRILI (1 ora) Struttura, nomenclatura, proprietà chimiche, acidità e basicità. Sintesi e Reattività. CLORURI ACILICI, ANIDRIDI E CHETENI (1 ora) Sintesi e Reattività. Sintesi e Reattività. Libri di 2002

testo consigliati: F. A. Carey, Organic Chemistry, International Edition, McGraw-Hill, 1992. W.H.Brown, Chimica Organica, EdiSES, 1997. J. Clayden, N.Greeves, S. Warren, P. Wothers, Organic Chemistry, Oxford University Press,

LABORATORIO DI CHIMICA ORGANICA I corso A e B

Crediti didattici 5 Prof.ssa Giovanna Speranza - Dott.ssa Clelia Giannini Lezioni teoriche (1 CFU) Problemi di sicurezza e prevenzione degli infortuni nel laboratorio di chimica organica. Introduzione alle principali tecniche di isolamento e purificazione dei composti organici: cristallizzazione, estrazione con solventi, distillazione semplice e frazionata, cromatografia. Cenni di spettroscopia IR. Aspetti sperimentali delle seguenti reazioni : ossidazioni, riduzioni, sostituzioni nucleofile SN1 e SN2, condensazioni, esterificazioni. Esercitazioni di laboratorio (4 CFU) Esecuzione individuale da parte dello studente delle operazioni fodamentali del laboratorio di chimica organica quali : cristallizzazione, determinazione del punto di fusione, estrazione acidobase, distillazione, cromatografia su strato sottile e su colonna. Esecuzione individuale da parte dello studente di alcune delle più comuni reazioni della chimica organica: riduzione, ossidazione, esterificazione, condensazione crotonica, sostituzione nucleofila. Testi consigliati: M. D’Ischia, La Chimica Organica in Laboratorio, Piccin, Padova, 2002 J.C. Gilbert and S.F. Martin, Experimental Organic Chemistry, Saunders College Publishing, Philadelphia, 1998 CHIMICA ANALITICA I

Crediti didattici 7 Prof. Patrizia Mussini Insegnamento mutuato dal Corso di Laurea Triennale in Chimica Industriale. LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA I

Crediti didattici 5 Dott.ssa Vittoria Guglielmi § Lezioni: norme di sicurezza, good laboratory practice, illustrazione delle metodiche delle esperienze di laboratorio; richiami sulle tecniche analitiche conduttimetriche e potenziometriche [Totale 8 ore] § Esercitazioni numeriche su preparazione di soluzioni a titolo noto, calcoli relativi a titolazioni, elaborazione e trattamento statistico dei dati analitici. [Totale 12 ore] Esercitazioni pratiche: § Analisi volumetrica: preparazione di soluzioni standard, titolazioni acido base (standardizzazione di NaOH con KHPh, di HCl con TRIS, titolazione dell’acidità dell’aceto e del vino con NaOH), titolazioni con formazione di complessi (standardizzazione di EDTA con ZnO, Ca2+ e Mg2+ con EDTA), titolazioni per precipitazione (standardizzazione di AgNO3 con KCl secondo metodo di Mohr e secondo metodo di Fajans, determinazione dei cloruri con i due metodi),

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titolazioni per ossidoriduzione (standardizzazione del sodio tiosolfato con potasso iodato, titolazione iodometrica dell’acido ascorbico) [Totale 24 ore] § Conduttimetria: taratura del conduttimetro, misure dirette di conducibilità specifica e molare, titolazioni conduttimetriche acido/base (HCl, HCl +CH3COOH con NaOH) [Totale 4 ore] § Potenziometria: costruzione di elettrodo ionoselettivo, sua taratura e uso per determinazione diretta di pIone); standard e misure dirette di pH, titolazioni acido/base (HCl, HCl +CH3COOH con NaOH, HCO3- con HCl) seguite per pH-metria, con riconoscimento di amminoacidi incogniti; titolazioni per ossidoriduzione (Fe2+ con MnO4-) e per precipitazione (Cl- + I- con AgNO3) seguite potenziometricamente; titolazione complessometrica seguita potenziometricamente (Ca2+ e Mg2+ con EDTA), durezza totale e parziale delle acque e indice di Langelier; [Totale 16 ore] § Analisi completa di un campione di acqua minerale commerciale [Totale 4 ore] § Voltammetria Esercitazioni di voltammetria ciclica e polarografia [Totale 4 ore] S'invitano gli studenti ad iscriversi al corso entro il 31 gennaio 2006 presso lo studio della prof..sa Patrizia Mussini. CHIMICA FISICA I

Crediti didattici 7 (6 CFU di lezioni + 1 CFU di esercitazioni) Prof. Maurizio Sironi - Prof. Ermanno Gianinetti Fondamenti di teoria quantistica (8 ore) - Origini della meccanica quantistica; equazione di Schrödinger; funzione d'onda e interpretazione di Born; osservabili e operatori; principio di sovrapposizione e valori di aspettazione; principio d'indeterminazione. Applicazioni di teoria quantistica (8 ore) - Moto traslazionale; tunnelling; oscillatore armonico; moto rotazionale; momento angolare orbitale e di spin. Struttura atomica e spettri atomici (8 ore) - Atomi idrogenoidi; orbitali atomici; transizioni spettroscopiche e regole di selezione; atomi polielettronici; approssimazione orbitale; principio di aufbau e di Pauli; spettri di atomi polielettronici; stati di singoletto e di tripletto; accoppiamento spin-orbita; termini spettroscopici e regole di selezione; effetto Zeeman. Struttura molecolare e simmetria (8 ore) - Approssimazione di Born-Oppenheimer; teoria del legame di valenza; molecola di idrogeno; molecole biatomiche omonucleari; orbitali ibridi; molecole poliatomiche; teoria dell'orbitale molecolare; principio variazionale; diagrammi di Walsh; molecole coniugate; metodo di Hückel; solidi e teoria delle bande; operazioni di simmetria, gruppi di simmetria, rappresentazioni, tabelle dei caratteri, applicazioni. Spettroscopia (4 ore) - Tecniche sperimentali; intensità e ampiezza delle righe spettrali; legge di Lambert-Beer; effetto Raman. Spettri rotazionali (4 ore) - Livelli di energia rotazionale; transizioni rotazionali; spettri Raman rotazionali. Spettri vibrazionali (4 ore) - Vibrazioni di molecole biatomiche e spettri vibrazionali; spettri rotovibrazionali; molecole poliatomiche; modi normali di vibrazione; spettri Raman vibrazionali. Spettri elettronici (4 ore) - Transizioni elettroniche; struttura vibrazionale; fluorescenza e fosforescenza; dissociazione e pre-dissociazione; spettroscopia fotoelettronica. Esercitazioni (16 ore) - Risoluzione di problemi. Testi consigliati: D.A. McQuarrie, J.D. Simon - "CHIMICA FISICA un approccio molecolare" - Zanichelli (2000) P.W.Atkins, J. de Paula - "ATKINS' PHYSICAL CHEMISTRY" - 7th ed.(2002) Oxford LABORATORIO DI CHIMICA FISICA I

crediti didattici 5 (2 CFU di lezioni + 3 CFU di esercitazioni) Prof. Silvia Ardizzone Gas perfetti. Primo Principio della Termodinamica. Dipendenza dell’entalpia dalla temperatura. Transizioni isoterme ed adiabatiche di gas perfetti. Secondo principio. Variazioni di entropia di sistema ed intorno. Esercitazioni numeriche relative (12 ore)

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Misura dell’entropia. Terzo principio. Macchine termiche. Energie di Helmoltz e di Gibbs. Equazione di Gibbs-Helmoltz. Potenziale chimico. Descrizione termodinamica delle miscele. Equazione di Gibbs-Duhem. Proprietà colligative. Esercitazioni numeriche relative (8 ore) Diagrammi di stato di sostanze pure. Stabilità di fase e transizioni. Equazioni di Clapeyron e Clausius-Clapeyron. Diagrammi di stato di sistemi a più componenti. Equilibrio chimico. Effetti di temperatura e pressione sull’equilibrio. Equazione di van’t Hoff. Esercitazioni numeriche relative (12 ore) Esperienze da svolgere in laboratorio (32 ore): Determinazione di parametri termodinamici di reazione (entalpia, entropia, energia di Gibbs) mediante misure di differenza di potenziale di pile, al variare della temperatura. Determinazione di costanti di equilibrio tramite metodi spettrofotometrici, conduttimetrici e potenziometrici, e valutazione comparativa dei diversi approcci sperimentali. Esame di passaggi di stato e variazioni di stechiometria/cristallinità in solidi, con relative variazioni calorimetriche, mediante metodi termici di analisi (TGA, DSC). Testi Consigliati: P.W. Atkins, “Physical Chemistry”, Oxford University Press, , 6th Ed., 1998. CHIMICA INORGANICA I

Crediti didattici 7(6 CFU Prof. Gianfranco Ciani

lezioni + 1 CFU esercitazioni)

Struttura atomica (4 ore) Struttura atomica e periodicità chimica, orbitali atomici, schermatura e penetrazione, Zeff e regole di Slater, atomi a molti elettroni, accoppiamento di Russel-Saunders, parametri atomici, raggi atomici e ionici, elettronegatività, carattere hard-soft. Introduzione al legame chimico (5 ore) Teoria di Lewis, geometria molecolare e teoria VSEPR, simmetria molecolare e gruppi puntuali, tabelle dei caratteri e loro applicazioni. Legame covalente (10 ore) Orbitali molecolari, MO-LCAO per molecole biatomiche e poliatomiche, orbitali di simmetria (SALC), diagrammi di Walsh, proprietà delle molecole covalenti, distanze ed energie di legame. Ibridizzazioni intermedie. Stato solido e legame ionico (10 ore) Tipi di solidi, struttura cristallina, impacchettamento di sfere, metalli, leghe e composti intermetallici, modello ionico, strutture ioniche prototipiche, entalpie reticolari, equazioni di BornMayer, equazione di Kapustinskii, legame nei solidi e teoria delle bande, livello di Fermi, conduttività elettrica, isolanti, semiconduttori intrinseci e gap di banda, semiconduttori estrinseci p ed n, celle fotovoltaiche. Cenno alle proprietà elettroniche dei materiali inorganici. Struttura e proprietà dei composti degli elementi tipici (12 ore) Idrogeno e suoi composti: effetti isotopici, idruri metallici, composti binari elettron-deficienti, precisai e -ricchi, acqua e ghiaccio, clatrati idrati, legami a idrogeno. Gruppi del boro e del carbonio: boro elementare, alogenuri, ossidi e ossoanioni, BN borazine, borani, carborani e regole di Wade, carbonio elementare, silicati, setacci molecolari e zeoliti. Gruppi dell'azoto e dell'ossigeno: attivazione dell'azoto, ammoniaca, ossidi e ossoanioni dello zolfo, ossidi, perossidi e superossidi metallici, composti a catene, anelli e gabbie del blocco p. Alogeni e gas nobili: proprietà degli alogeni, composti interalogeni, ossoacidi e ossoanioni, composti dei gas nobili. Chimica dei composti di coordinazione (8 ore) Caratteristiche generali dei metalli di transizione. Struttura e isomeria nei complessi. Legame chimico: teoria del campo cristallino, campo dei leganti e metodo MO. Cenno agli spettri elettronici e alle proprietà magnetiche dei complessi. Esercitazioni (1 credito) A integrazione del corso si svolgeranno esercitazioni settimanali in aula sui diversi argomenti introdotti nelle lezioni. Testo consigliato D. F. SHRIVER, P. W. ATKINS, C. H. LANGFORD, Inorganic chemistry 2° Edizion, Oxford University Press. LABORATORIO DI CHIMICA INORGANICA I corso A e B

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Crediti didattici 5 Corso A: Prof. Alessandro Ceriotti – Corso B: Prof. Alessandro Pasini a) lezioni + esercitazioni in aula (1 CFU + 1,75 CFU). Vengono trattati alcuni argomenti ad integrazione del corso di Chimica Inorganica 1° ed alcuni aspetti teorici riguardanti le esercitazioni in laboratorio. Reazioni acido-base teorie degli acidi e delle basi (Arrhenius, Broensted, Lux-Flood, Lewis, Usanovich, sistema solvente), acidi e basi acquosi protici (affinità protonica, ossidica, acidità in fase gassosa, in fase acquosa, effetto livellante dell’acqua), forza acida e basica di Broensted (idracidi, ossoacidi, idrossiacidi, acquoacidi, ossidi acidi e basici, ossoanioni), acidità e basicità relativa dei solventi (funzione di Hammett), acidi e basi non acquosi protici e aprotici, forza acida e basica di Lewis, teoria hard-soft, parametri di Drago-Wayland. Reazioni di ossido- riduzione ossidanti e riducenti, estrazione degli elementi tramite riduzione e ossidazione, potenziali standard di riduzione, equazione di Nerst, sovratensione, effetto della formazione di complessi e di prodotti insolubili sui potenziali di riduzione in soluzione acquosa, effetto livellante del solvente (stabilità redox in acqua, disproporzionamento), reazioni redox in solventi non acquosi, sistemi solventi ossidanti e riducenti, composti instabili, infiammabili ed esplosivi, rappresentazioni diagrammatiche di Latimer, Frost, Pourbaix. Cenni di chimica descrittiva degli elementi e di magnetismo b) esercitazioni in laboratorio (2,25 CFU). Le esercitazioni vertono su alcune preparazioni inorganiche selezionate di volta in volta in modo da applicare le principali tecniche di sintesi, separazione e purificazione ed in modo da sottolineare gli aspetti più significativi delle proprietà e del comportamento chimico di alcuni elementi non di transizione e di alcuni metalli di transizione. Le sintesi scelte esemplificano: stati di ossidazione degli elementi, tipi di leganti, modi di coordinazione, effetto chelante, isomeria geometrica, isomeria di legame, isomeria ottica. Testo consigliato: D.F.Shriver, P.W.Atkins, C.H.Langford - Inorganic Chemistry – 3rd ed. - Ed.Oxford Univ.Press (1999) CHIMICA ANALITICA II

Crediti didattici 6 Prof.ssa Silvia Bruni Tecniche Tecniche Tecniche -

spettroscopiche per l’analisi elementare Spettroscopia atomica in assorbimento e in emissione (6 ore) Spettroscopia di fluorescenza di raggi X (2 ore) Spettrometria di massa inorganica (2 ore) spettroscopiche per l’analisi molecolare e dei composti Spettroscopia elettronica (assorbimento nell’UV-visibile e luminescenza) (4 ore) Spettroscopia vibrazionale (IR e Raman) (5 ore) Spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (8 ore) Spettrometria di massa analitica (4 ore) di analisi termica Analisi termogravimetrica (2 ore) Analisi termica differenziale e calorimetria differenziale a scansione (1 ora)

Tecniche -

cromatografiche Aspetti fondamentali della cromatografia (4 ore) Gas cromatografia (3 ore) Cromatografia liquida (4 ore) Tecniche accoppiate (2 ore) Cenni alla cromatografia in fase supercritica (1 ora)

Testi consigliati D. A. Skoog, J. J. Leary, Chimica Analitica Strumentale, EdiSES. R. Kellner, J.-M. Mermet, M. Otto, H. M. Widmer, Chimica Analitica, EdiSES. Per consultazione: F. Cariati, Lezioni di Chimica Analitica, Edizioni CUSL.

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LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA II

Crediti didattici 4 Prof. Gianmaria Zanderighi Strumentazione in chimica analitica. Strumento di misura. Schema a blocchi. Scelta del metodo. Rumore strumentale e riduzione del rumore. Prestazioni strumentali. Disegni strumentali: temporale, spaziale e multiplex. Tecniche voltammetriche. Segnali di eccitazione. Voltammogramma. Voltammetria idrodinamica, polarografia, voltammetria ad impulso. Metodi di ridissoluzione e di adsorbimento e ridissoluzione. Voltammetria ciclica. Applicazioni. Tecniche cromatografiche. Distribuzione in controcorrente come modello di separazione in continuo. Separazione, spostamento dei picchi di concentrazione, larghezza di banda, risoluzione. Metodi cromatografici (adsorbimento, ripartizione, scambio ionico, esclusione, affinità). Aspetti cinetici della separazione: allargamento di banda ed efficienza della colonna. Aspetti termodinamici della separazione: interazioni ioniche e molecolari, fasi mobili e stazionarie. Risoluzione e ottimizzazione della separazione. Caratteristiche generali dei rivelatori e classificazione in funzione della risposta. Tecniche analitiche accoppiate. Applicazioni qualitative e quantitative delle tecniche cromatografiche Gascromatografia (GC). Strumentazione. Influenza della temperatura. Applicazioni. Cromatografia liquida (HPLC). Strumentazione. Cromatografia di ripartizione, adsorbimento, scambio ionico, esclusione. Fasi mobili e stazionarie. Ottimizzazione delle separazioni: scelta della fase mobile, indice di polarità di Snyder (P’). Eluizione isocratica e in gradiente. Applicazioni. Cromatografia in fase supercritica (SCF). Fluidi supercritici: caratteristiche; applicazioni generali e alle separazioni cromatografiche. Strumentazione. Tecniche di eluizione. Applicazioni. Le esercitazioni di laboratorio sono orientate a fornire agli studenti gli strumenti critici per poter eseguire ed interpretare una determinazione analitica. Verranno considerate le problematiche analitiche strumentali, la rappresentazione e la discussione dei risultati, il confronto tra dati ottenuti con metodi e/o tecniche diverse con metodi potenziometrici, conduttimetrici, voltammetrici, spettroscopici e cromatografici. Testo consigliato: Skogg, Leary, Chimica Analitica Strumentale, EdiSES, 1995 (da 4ª ed. inglese, 1992) Testi di consultazione Sawyer, Heineman, Beebe. Chemistry Experiments for Instrumental Methods, Wiley, 1984 Miller, Miller, Statistics for Analytical Chemistry. Ellis Horwood, 1994 (4ª ed.) Miller, Cromatography, Wiley, 1988 Willard, Merrit, Dean, Settle, Instrumental Methods of Analysis, Wadsworth, 1988 (7ª ed.) Strobel, Heineman, Chemica Instrumentation: a Systemaic Approach, Wiley, 1989 (3ª ed.) CHIMICA ORGANICA II

Crediti didattici 7 (6,5 CFU di lezioni + 0.5 CFU di esercitazioni, per un totale di 60 ore Prof. Bruno Danieli Sistemi aromatici carbociclici mononucleari (16 ore) Benzene: aromaticità, risonanza e regole di Hueckel. Nomenclatura. Reazioni con stati di transizione aromatici. Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica e teoria dell'orientamento. Alchil- ed acilbenzeni: reazione di Friedel-Crafts. Ammine aromatiche: sintesi per riduzione dei nitroderivati. Azoossi- azo- e idrazoderivati. Trasposizione benzidinica. Sali di diazonio: preparazione, reattività ed utilità sintetica. Acidi arilsolfonici: meccanismo della solfonazione e utilità sintetica. Solfonammidi. Alogeno derivati aromatici: sostituzioni elettrofile, reazioni di Sandmeyer, di metallazione e transmetallazione, di Wurz-Fittig, di Ullmann, di Heck. Sostituzione nucleofila aromatica. Fenoli ed eteri fenolici: sintesi, reazioni elettrofile in ambiente acido. Dealchilazione. Trasposizioni di Fries e di Claisen. Reazioni in ambiemte basico. Sintesi di Kolbe, reazioni con formaldeide, di Reimer-Tiemann, di copulazione. Chinoni: sintesi e reattività, equilibri di ossidoriduzione, complessi a trasferimento di carica. Sistemi aromatici carbociclici polinucleari (4 ore)

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Biarili: sintesi, atropoisomeria e reazioni elettrofile. Fluorene ed analoghi. Naftalene: sintesi, reazioni di alogenazione, solfonazione, nitrazione, di Friedel-Crafts e di Bucherer. Ossidazione. Antracene e fenantrene. Esercitazioni di sintesi e reattività di sistemi aromatici ( 4 ore) Sistemi eteroalifatici ed eteroaromatici mono- e policiclici (20 ore) Sistemi eterociclici a tre termini. Sistemi eterociclici a quattro termini: azetidine, azetidinoni e sintesi di Staudinger. Sistemi eterociclici a cinque termini: pirrolo, tiofene, furano. Sintesi. Reattività: reazione di nitrazione ed acilazione. Reazione dei pirroli con immine e sali di immonio. Indolo, benzotiofene e benzofurano. Sintesi e reattività degli indoli agli elettrofili. Ossindoli, indossili, isatine ed indaco. 1,3-Azoli: sintesi e reattività con riferimento all'imidazolo e ai sali di tiazolio. 1,2-Azoli. Piridina: aromaticità e sintesi. Sostituzioni elettrofile su piridina e piridina Nossido. Piridoni e alogenopiridine. Chinoline e isochinoline: reattività e sintesi. Pirani, pironi, sali di pirilio e composti naturali contenenti questi nuclei. Esercitazioni di sintesi e reattività di sistemi eterociclici ( 4 ore) Amminoacidi e peptici (4 ore) Proprietà acido-base, curve di titolazione. Sintesi da alogenoacidi, di Strecker. Gruppi protettivi nella chimica degli amminoacidi. Sintesi del legame peptidico. Sintesi in fase solida. Metodi per la determinazione della struttura dei peptici, degradazione acida, enzimatica e con BrCN. Carboidrati (8 ore) Scrittura del glucosio secondo le varie convenzioni. Serie sterica degli zuccheri. Derivazione degli zuccheri dalla D-(+)-gliceraldeide. Interconversione degli zuccheri. Mutarotazione. Glucosidi, eteri, esteri acetali. Riduzioni ed ossidazioni. Fenilosazoni. Sintesi di Kiliani-Fischer. Degradazione di Ruff e Wohl. Stereochimica relativa degli zuccheri: la prova di Fischer. Sintesi e chimica della gliceraldeide e dell'acido ascorbico. Disaccaridi. Libri consigliati: A. Streitwieser, Jr. - Heathcock, C.H. Introduzione alla Chimica Organica -Ed. Piccin. LABORATORIO DI CHIMICA ORGANICA II corso A e B

Crediti didattici 5 (80 ore) Corso A: Prof. Giordano Lesma - Corso B: Prof.ssa Paola Del Buttero Il corso ha lo scopo di verificare sperimentalmente quanto appreso in via teorica nei Corsi di Chimica Organica (1° e 2° corso). Sarà articolato in 16 ore (1 CFU) di esercitazioni nelle quali verrà richiamata la reattività dei gruppi funzionali più comuni e da almeno 64 ore (1 CFU) di sperimentazione a banco singolo. Il lavoro sperimentale consiste nello studio di alcuni composti organici, diversi per ciascuno studente, che dovranno essere esaminati per via chimica e spettroscopica al fine di riconoscerne il gruppo funzionale. Questi substrati saranno quindi utilizzati come prodotti di partenza per la sintesi di altri prodotti sfruttando alcune reazioni tipiche della funzionalità individuata scelta fra un “pool” di reazioni consigliate. Allo studente verrà data la possibilità di scegliere, previa discussione con il docente, le reazioni che ritiene più adatte e le modalità di esecuzione delle stesse. Dopo aver acquisito una certa autonomia di lavoro, ogni studente dovrà dar prova di saper modulare le condizioni di reazione anche su substrati bifunzionali. In seguito dovrà esaminare miscele di due composti organici incogniti, diverse per ciascuno studente, che dovranno essere separate utilizzando la tecnica di separazione più opportuna (cristallizzazione, estrazione con solventi, distillazione frazionata a pressione ambiente e ridotta, cromatografia, ecc.). I due prodotti purificati dovranno essere riconosciuti utilizzando le conoscenze acquisite nella prima parte del corso. Le classi di composti studiati saranno: ammine primarie, secondarie e terziarie, aldeidi, chetoni, acidi carbossilici, alcoli, fenoli, esteri, ammidi, nitrili, eteri, alogenoderivati. nitroderivati. idrocarburi. Libri consigliati per la consultazione Vogel, “Chimica Organica Pratica”, Ed. Ambrosiana. R. Morassi, G.P. Speroni, Il Laboratorio Chimico, Ed. Piccin. SICUREZZA E LEGISLAZIONE IN AMBITO CHIMICO

Crediti didattici 6 Dr. Paolo Cardillo § Definizioni (Rischio e pericolo) - Principali norme generali (norme comportamentali, informazione e formazione, responsabilità). Documentazione (schede di sicurezza, banche dati, siti Internet, manuali, riviste). § Infiammabilità di gas/vapori e solventi - Parametri che influenzano le caratteristiche di infiammabilità - Punto di infiammabilità di liquidi combustibili - Sorgenti di innesco - Energia di

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accensione – Autoaccensione - Violenza delle esplosioni - Propagazione della fiamma (deflagrazione e detonazione). § Esplosioni di polveri - Parametri che influenzano l'esplosione - Esplosione primaria e secondaria - Prove sperimentali - Legge cubica e classificazione delle polveri - Prevenzione e protezione dalle esplosioni di polveri. § Reazioni fuggitive - Operazioni pericolose – Richiami di termochimica - Strutture instabili Sostanze che reagiscono con l’acqua - Sostanze perossidabili - Incompatibilità - Reazioni di decomposizione - Strumenti e procedura sperimentale (Termogravimetria (TG); Analisi termica differenziale (DTA); Calorimetria Differenziale a Scansione (DSC); Accelerating Rate Calorimeter) - L’analisi dei prodotti di decomposizione - La calorimetria di reazione con esempi di applicazione. § Incidenti da reazioni fuggitive: discussione di alcuni casi (Seveso; Bhopal; ecc.) § Sostanze corrosive – Sostanze irritanti – Sostanze tossiche – Concetto di dose (esposizione, inalazione, contatto, ingestione) – Le frasi di rischio - Mezzi individuali di protezione. § Apparecchiature da laboratorio (vetreria, apparecchiature elettriche/elettroniche, centrifughe, piastre e bagni riscaldanti, forni, ecc.) - Gas compressi, liquefatti e disciolti – Antincendio. § Riferimenti normativi CHIMICA FISICA II

Crediti didattici 7 Prof. Leonardo Formaro Termodinamica statistica (24 ore) – Configurazioni, funzioni peso. Distribuzione di Boltzmann. Funzioni di partizione molecolari. Energia Interna, Entropia. Funzioni di partizione canonica. Relazioni con le Funzioni di stato termodinamiche. Contributi traslazionali, rotazionali, vibrazionali, elettronici. Funzioni di Stato medie. Costanti di equilibrio. Proprietà elettrostatiche delle molecole e dei corpi macroscopici (7 ore) – Dipolo, permittività. Equazioni di Clausius-Mossotti e di Debye. Interazioni di dipoli permanenti e indotti. Potenziali di interazione di London e di Lennard-Jones. Interazione di corpi macroscopici. Adsorbimento (7 ore) – Interazioni gas-solido. Isoterme Sperimentali. Isoterme modello (Langmuir, Temkin, Freundlich). Parametri termodinamici. Adsorbimento e cinetica di reazioni catalitiche. Termodinamica delle soluzioni (18 ore) – Solvatazione. Potenziale chimico, attività, stati di riferimento. Equazione di Gibbs-Duhem. Equazione di Debye-Hückel. Testi consigliati: P.W. Atkins, “Physical Chemistry”, Oxford University Press, 6th Ed., 1998. Laidler and Meiser, Chimica Fisica, Editoriale Grasso, 1999. LABORATORIO DI CHIMICA FISICA II

crediti didattici 5 (2.5 CFU di lezioni + 2.5 CFU di esercitazioni) Prof. Riccardo Destro Cinetica descrittiva (6 ore) - Velocità di reazione, ordine parziale e totale, costante di velocità, velocità iniziali. Metodo dell’isolamento – Metodo differenziale – Metodo integrale. Equazioni cinetiche integrate per reazioni di ordine 0, 1 e 2. Tempo di dimezzamento. Equazione cinetica integrata per reazioni di ordine generico m (¹1). Reazioni opposte. Equazioni cinetiche espresse in termini di grandezze fisiche direttamente proporzionali alle concentrazioni. Dipendenza della costante di velocità dalla temperatura: l’equazione di Arrhenius. Descrizione delle esperienze di laboratorio (3 ore). Trattamento dei dati (2 ore) - Deviazione standard e varianza. Pesi. Media pesata. Il metodo dei minimi quadrati. Applicazione al caso della retta, pesata e non pesata. Retta vincolata. Propagazione dell’errore. Meccanismi di reazione (4 ore) - Processi globali e processi elementari. Molecolarità di una reazione. Reazioni successive; stato intermedio stazionario. Descrizione, a partire dagli articoli di letteratura originali, di alcuni meccanismi di reazione, con particolare riguardo alle reazioni a catena. Cinetica enzimatica e relative inibizioni.

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Teorie della velocità di reazione (5 ore) - Teoria delle collisioni: pressione di un gas; velocità rms; dimensioni molecolari; libero cammino medio; numero di urti; proprietà di collisione per l’azoto a 298 K e 1 atmosfera. La distribuzione delle velocità secondo Maxwell-Boltzmann. Teoria del complesso attivato. Superfici di energia potenziale. Il caso del sistema H2 + H. Ottenimento della costante di velocità secondo l’approccio termodinamico. Relazione tra energia di attivazione ed entalpia di attivazione per reazioni in fasi condensate ed in fasi gassose. Reazioni in soluzione: effetto gabbia. Esperienze di laboratorio (2,5 CFU per n. 40 ore) - Quattro esperienze di cinetica chimica da svolgere in 10 pomeriggi, con stesura di una relazione conclusiva comprendente un rapporto sull'esecuzione delle esperienze, l'elaborazione dei relativi dati ed una discussione sui risultati ottenuti. Testi consigliati: P.W. Atkins, "Physical Chemistry", Oxford University Press, , 6th Ed. ,1998 M. J. Pilling and P.W. Seakins, "Reaction Kinetics", Oxford University Press, 1995. CHIMICA BIOLOGICA

crediti didattici 7 (7 CFU di lezioni) - Modalità di esame: prova scritta Prof.ssa Renata Zippel Introduzione (ore 3): Scopo e campi di studi della biochimica. La cellula come unità fondamentale dei processi chimici negli organismi viventi. Ruolo dell’acqua nei processi biologici. Aspetti termodinamici dei processi biologici: composti ad alto contenuto energetico: ATP e composti ad alto potenziale di trasferimento di gruppo. Proteine (ore 10): Livelli di organizzazione strutturale delle proteine; struttura primaria, secondaria terziaria e quaternaria. Fattori determinanti la struttura secondaria e terziaria delle proteine. Alcuni esempi di proteine: mioglobina, emoglobina. Metodiche per la separazione delle proteine, per il sequenziamento di peptici e per la sintesi di oligopeptidi metodologie per lo studio della proteomica funzionale. Membrane biologiche (ore 2): Lipidi di membrana, struttura e funzione della membrana. Cenni sul trasporto di membrana. Enzimi (ore 10): Classificazione degli enzimi e funzione. Coenzimi e cofattori. Cinetica enzimatica , Inibizione enzimatica. Esempi di meccanismi di catalisi enzimatica. Regolazione dell’attività enzimatica: allosteria e modificazioni covalenti. Metabolismo (ore 14): Aspetti generali. Metabolismo dei carboidrati: Glicolisi e fermentazione alcolica. Regolazione della glicolisi. Processi ossidativi: ossidazione del piruvato, ciclo dell’acido citrico, vie anaplerotiche. Metabolismo dei pentosi fosfati Gluconeogenesi. Sintesi e degradazione del glicogeno. Ossidazioni biologiche: Catena respiratoria: trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa. Metabolismo dei lipidi: Ossidazione degli acidi grassi. Biosintesi degli acidi grassi. Acidi nucleici( ore 11): Struttura dei diversi tipi di DNA e livelli di organizzazione strutturale, stabilità della struttura. I diversi tipi di RNA. Metodiche per il sequenziamento del DNA, accenni alla genomica funzionale Flusso dell'informazione: Processi di replicazione e riparo del DNA. Processi di trascrizione: sintesi dell’RNA messaggero, dell’rRNA e tRNA, il codice genetico. Sintesi delle proteine (Numero ore 5). Ribosomi, il processo di traduzione: attivazione degli amminoacidi e formazione dei amminoacil tRNA, reazione di inizio, di allungamento e terminazione della traduzione. Elementi base di DNA ricombinante e biotecnologie (ore 1). Plasmidi ed enzimi di restrizione. Testo consigliato D.Nelson, M. Cox, I principi di Biochimica di Lehninger. Terza edizione 2002 Zanichelli CHIMICA DELL'AMBIENTE

Crediti didattici 6 Prof. Gianmaria Zanderighi E’ lo studio delle trasformazioni chimiche fondamentali che hanno luogo nel particolare “contenitore” all’interno del quale si colloca e si sviluppa ogni ecosistema. Siamo di fronte a sistemi molto complessi, punto di incontro di apporti multidisciplinari diversi, che devono essere scomposti (e quindi forzatamente semplificati) per renderne possibile la comprensione, e successivamente ricomposti per recuperare la completezza e la complessità del sistema che si vuole descrivere. Due potenti strumenti utilizzati sono l’analisi e la descrizione dei singoli comparti ambientali (atmosfera, idrosfera e litosfera) e la ricombinazione dei fenomeni nei cicli biogeochimici relativi a singole specie chimiche o a famiglie di queste.

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Cicli biogeochimici. Permettono di considerare la storia di un elemento, un composto o una famiglia di composti chimici come porzioni del sistema globale, con l'approssimazione dello stato stazionario (condizioni di sostanziale equilibrio del sistema), le correlazioni con e le influenze di altri cicli (chimici, biologici, geologici, naturali o dovuti ad attività antropica). Queste correlazioni e influenze reciproche si possono manifestare come perturbazioni delle condizioni di equilibrio, generando scompensi che richiedono tempi anche molto lunghi per ripristinare le precedenti o nuove condizioni di equilibrio (esempi quotidianamente sperimentabili di questo tipo di perturbazioni sono i fenomeni di inquinamento reversibili o irreversibili). Atmosfera Costituenti principali e gas presenti in tracce, aerosol, struttura fisica dell’atmosfera, dinamica, processi di trasporto e deposizione. Radiazione solare, sua importanza nella reattività atmosferica, cicli di reattività fondamentali, reazioni in fase omogenea e chimica eterogenea. Composti azotati, solforati e del carbonio, emissioni antropiche e naturali, processi di rimozione, perturbazioni ai cicli fondamentali, interazioni con il mondo biologico. Ozono stratosferico. Cicli di formazione e distruzione. Perturbazione antropica. Ozono troposferico. Meteorologia, fotochimica e precursori: ruolo combinato degli ossidi di azoto, dei composti organici volatili e della radiazione solare. Strategie di controllo. Dalla scala locale a quella globale: le connessioni tra chimica dell’atmosfera e clima, effetto serra e perturbazione antropica. Libri consigliati G. Restelli, G. Zanderighi – Chimica dell’atmosfera e dell’inquinamento atmosferico. Edizioni Unicopli, Milano, 2001

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