1) Basi teoriche di spettroscopia molecolare: aspetti generali, simmetria delle molecole, spettroscopia di assorbimento elettronico ed emissione, dicroismo circolare, IR e FTIR, Raman e Raman risonante. Principi della diffrazione e strutturistica a raggi X.
Applicazioni in biologia atte ad ottenere informazioni strutturali e spettroscopiche di macromolecole.
2) termodinamica chimica, equilibri di fase e cinetica chimica.
Esercitazioni numeriche.
Elementi di chimica fisica - Atkins, de Paula - Anno 2018
P. Atkins, J. De Paula "Chimica Fisica" Zanichelli, settima edizione
P. Atkins, J. De Paula, Physical Chemistry
Oxford, eight edition
Donald A. McQuarrie, John D. Simon "Chimica Fisica, un approccio molecolare" Ed. Zanichelli
Per approfondimenti:
Walter J. Moore "Chimica Fisica" Piccin
Cantor and Schimmel "Biophysical Chemistry. Part II: Techniques for the study of biological structure and function" W.H. Freeman and Co, San Francisco.
Jeanne L. McHale "Molecular Spectroscopy" Prentice Hall, New Jersey
Gordon M. Barrow "Physical Chemistry" Sixth Edition, WCB, McGraw-Hill
Obiettivi Formativi
Comprensione dei principi della spettroscopia molecolare per favorirne l’utilizzo nell’identificazione e analisi della struttura dei farmaci, biomolecole, e della relazione struttura-funzione.
Comprensione dei fondamenti della termodinamica e cinetica chimica per favorirne l’applicazione ai sistemi biochimici, utilizzando le conoscenze empiriche sul comportamento macroscopico della materia e le proprietà note a livello atomico, molecolare e spettroscopico.
La prima parte del corso fornisce allo studente le basi della moderna spettroscopia per poter ottenere informazioni strutturali di molecole di interesse biologico.
La seconda parte estende i fondamenti della termodinamica introducendo i concetti fondamentali di entalpia, entropia ed energia libera di Gibbs per lo studio degli equilibri e delle reazioni chimiche.
Prerequisiti
Per poter dare l'esame è necessario il superamento dei seguenti esami: Fisica, Chimica generale ed inorganica, Chimica computazionale.
Metodi Didattici
Il corso è costituito di lezioni frontali ed esercitazioni numeriche.
Materiale didattico:
Dispense in formato pdf.
Le lezioni di teoria saranno svolte con l'ausilio di lavagna e proiezioni di diapositive. Le esercitazioni consistono nello svolgimento di esercizi numerici sia collettivamente insieme al docente, sia in gruppi di 2-4 studenti, sia individualmente.
Durante il corso saranno effettuate esercitazioni facoltative per risolvere esercizi numerici.
Alla fine del corso verrà organizzata una visita guidata al laboratorio di spettroscopia. Verranno mostrate le varie strumentazioni in funzione ed illustrato come si possono studiare con la spettroscopia le proprietà della materia, sulla base delle lezioni svolte.
Sono previste tre prove scritte in itinere durante il corso su:
1) Principi di spettroscopia e di simmetria; spettroscopie Elettroniche (UV-Vis, Fluorescenza, Fosforescenza, CD);
2) Spettroscopie vibrazionali (IR, FTIR, Raman, Raman risonante, microRaman), principi di strutturistica;
3) termodinamica chimica,equilibri di fase, cinetica.
Le prove in itinere hanno validità fino all’appello di Febbraio dell’anno AA in corso.
Per gli studenti che hanno superato le prove in itinere, la prova finale consiste in un esame orale su un argomento scelto dal docente della durata di circa 20 minuti. Può essere sostenuta solo dagli studenti che hanno superato gli esami propedeutici al corso (Fisica, Chimica Gen. Inorg, Chim. Computazionale).
Per gli studenti che non hanno superato le prove in itinere, o per gli studenti fuori corso che hanno seguito le lezioni negli anni precedenti, l’esame finale orale verte su tutto il programma del corso e lo studente è chiamato, alla lavagna, a descrivere ed applicare gli argomenti ed i concetti trattati a lezione.
Sono previsti 5 appelli ufficiali nella sessione estiva Giugno-Settembre, 2 appelli nella sessione invernale gennaio-febbraio. Inoltre sono previsti 2 appelli, uno per ogni periodo di silenzio didattico.
Programma del corso
Gli aspetti generali della spettroscopia
La simmetria delle molecole.
Spettroscopia di assorbimento UV-Vis
Decadimento radiativo: fluorescenza e fosforescenza;
Dicroismo circolare (la polarizzazione della luce, attività ottica);
Spettroscopia IR, FTIR, Raman e Raman risonante, MicroRaman.
La diffrazione a raggi X.
Applicazioni in biologia: informazioni strutturali e spettroscopiche delle macromolecole.
Esercitazioni numeriche.
Energia Interna, Entalpia, Entropia, Energia libera di Gibbs; Variazioni di entalpia e di entropia nelle reazioni chimiche.
Secondo e terzo principio della Termodinamica;
Equilibrio fisico e chimico. Equazione di van't Hoff.
Transizioni di fase. Diagrammi di fase.
Cinetica chimica. Equazioni di velocita'.
Teorie delle collisioni e dello stato di transizione.
Esercitazioni numeriche