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    Lucio QUAGLIUOLO

    Insegnamento di CHIMICA E PROPEDEUTICA BIOCHIMICA

    Corso di laurea in TECNICHE DI LABORATORIO BIOMEDICO (ABILITANTE ALLA PROFESSIONE SANITARIA DI TECNICO DI LABORATORIO BIOMEDICO)

    SSD: BIO/10

    CFU: 5,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 50,00

    Periodo di Erogazione: Primo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    Italiano

    Testi di riferimento

    - Elementi di Chimica e Biochimica Autore: R. Roberti, G.A.Bistocchi Ed.: McGraw-Hill- - Chimica e Biochimica Autore: M. Samaja e Paroni Ed.: Piccin

    Obiettivi formativi

    - Conoscenza dei concetti essenziali sulla struttura della materia a livello atomico e molecolare. Acquisizione del concetto di mole e della capacità di eseguire elementari calcoli stechiometrici.
    - Conoscenza delle proprietà delle soluzioni con particolare riguardo ai metodi per esprimere la concentrazione, alle caratteristiche delle soluzioni acquose di elettroliti, alla pressione osmotica.
    - Conoscenza della nomenclatura ufficiale dei composti chimici organici e inorganici. Capacità di dedurre, per i più comuni di tali composti, i nomi delle formule e viceversa.
    - Conoscenza dei vari tipi di reazioni chimiche (reazioni acido-base, reazioni redox, reazioni di precipitazione e di complessazione)
    - Conoscenza e capacità di interpretare ed applicare le leggi che governano l'equilibrio chimico e la velocità delle reazioni, sia in fase gassosa che in soluzione, con particolari approfondimenti sulle reazioni acido-base. Comprensione delle basi termodinamiche che regolano le reazioni chimiche.
    - Conoscenza della struttura e delle principali proprietà delle più importanti classi di composti organici.

    Metodologie didattiche

    Lezioni frontali, esercitazioni e attività laboratoriali

    Metodi di valutazione

    Esame con prova scritta

    Programma del corso

    Chimica generale:
    Struttura della materia, unità di misura, radiazioni elettromagnetiche, teoria quantistica, interazione luce-materia: effetto fotoelettrico, fondamenti di struttura atomica, massa atomica, tavola periodica, livelli energetici, configurazione elettronica.
    legame chimico: legame ionico e covalente, elettronegatività, nomenclatura dei composti binari, simboli di Lewis, esempi di formazione di molecole poliatomiche, valenza e superamento dell’ottetto.
    Reazioni fotochimiche, interazioni di van Der Waals, dipolo – dipolo, dipolo indotto, forze di London, punto di ebollizione e caratteristiche della molecola, la molecola dell’acqua, comportamento delle molecole polari, il legame idrogeno e sue implicazioni, catena protonica, legame idrofobico, solubilità.
    Ioni poliatomici, solubilità dei gas, legge di Herry, colloidi e sospensioni, concetto di mole, modi per esprimere la concentrazione: percentuale, molarità, molalità e ppm, fattori che regolano la solubilità, capacità termica molare.
    Reazioni chimiche, tipi di reazioni chimiche, reazioni di precipitazioni, regole di solubilità, reazioni di ossido-riduzione, numero di ossidazione ed esempi di calcolo, potenziali di ossido-riduzione, il NAD(P)+, fotometria e curve di assorbimento, energia di attivazione, velocità di reazione, velocità istantanea, fattori che influenzano la velocità di reazione, la legge cinetica, ordine di reazione.
    Reazioni a più stadi, il complesso attivato, effetto della temperatura sulla velocità di reazione, il catalizzatore e i suoi effetti, effetto sterico e dei vari tipi di legame sulla velocità, equilibrio e relativa espressione della costante, principio di Le Chatelier, condizioni che possono alterare un sistema in equilibrio, prodotto di solubilità Kps.
    Effetto dello ione comune, acidi e basi: Arrhenius e Bronsted e Lowry, lo ione idronio, acidi e basi coniugate, forza degli acidi e delle basi, ossiacidi, proprietà acido-base delle soluzioni saline, specie anfiprotiche. Equivalente, normalità, la costante acida e relativi esercizi, autoionizzazione dell’acqua, la KW, pH e pOH, reazione di neutralizzazione, i sali, il sistema tampone, equazione di Henderson e Hasselbalch.
    Termochimica - Calore nelle reazioni chimiche: unità di misura e significato stechiometrico; reazioni esotermiche ed endotermiche; calore di reazione e di formazione; prima legge della termochimica (principio di Lavoisier-Laplace); seconda legge della termochimica (legge di Hess) e sue applicazioni; funzioni termodinamiche; concetto di funzione di stato; entalpia e sua variazione; concetti di entropia e di energia libera e relazione tra queste grandezze; fattori energetico e statistico; reazioni spontanee e non spontanee.
    Composti idrati, agenti chelanti, acidi e basi poliprotiche, proprietà colligative. Chimica organica:
    l’atomo di C, classificazione degli idrocarburi, l’ibridazione sp3 del C, gli Alcani: classificazione e proprietà fisiche, isomeri e stereoisomeri , nomenclatura.
    Sistema di nomenclatura IUPAC, esercizi, Cicloalcani: nomenclatura e struttura, legami assiali ed equatoriali,
    isomeri cis e trans, reazioni di combustione e di alogenazione.
    Reazione di sostituzione radicalica, stabilità dei radicali, elettrofilo e nucleofilo, reazione di sostituzione, meccanismo SN2.
    Reazione SN1, metilanti biologici, alcheni, ibridazione sp2, esempi di composti.
    Nomenclatura degli alcheni, gruppo vinilico e allilico, isomeria cis-trans, nomenclatura Z-E, reazioni degli alcheni, addizione elettrofila, regola di Markovnikov, stabilità dei carbocationi, trasposizione dei carbocationi, riarrangiamento, Alchini: ibridazione sp.
    Nomenclatura degli alchini, dieni, proprietà degli idroc. insaturi, idrocarburi aromatici, elettonegativ., delocalizzazione elettronica, regola di Huckel, reazione di sostituzione elettrofila aromatica, meccanismo di reazione, alogenazione e tiroxina, acilazione di Friedel-Crafts, Benzene: nomenclatura mono-bisostituiti
    Nomenclatura dei benzeni bi e polisostituiti, il gruppo Fenil e Benzil,
    effetto induttivo e di risonanza dei gruppi sostituenti, gruppi orientanti nell’anello del benzene, composti eterociclici aromatici, il carbonio chirale, enantiomeri e relativa denominazione (S ed R).
    Rappresentazione di Fischer, caratteristiche chimico-fisiche degli enantiomeri, la luce polarizzata, i composti meso, reazione degli enantiomeri con reagenti chirali, azoto e fosforo come centri chirali, la notazione D e L.
    Idrocarburi benzenoidi policiclici e reazioni di sostituzione elettrofila, epossidi: nomenclatura.
    I gruppi funzionali, gli alcoli: nomenclatura e proprietà chimico-fisiche.
    Alcoli: reazione di sostituzione nucleofila e di eliminazione, relativi meccanismi SN1 – SN2 – E1 – E2, acidità del fenolo, esercitazione su nomenclatura, equilibrio e pH. Ossidazione e riduzione degli alcoli, alcol etilico denaturato, i composti carbonilici, aldeidi e chetoni: nomenclatura e reazioni, emiacetale e acetale, emichetale e chetale, stereochimica delle reazioni di add. nucleofila, reazioni al C alfa e acidità dell’H, enolo e tautomeria cheto-enolica.
    Addizione alcolica, Eteri: nomenclatura e reaz. di sostituzione, eteri corona, Acidi Carbossilici: nomenclatura e proprietà, decarbossilazione, reaz. di sost. nucleofila acilica, Esteri: nom. e reazioni (idrolisi, azione dell’aspirina), Ammine: nom., proprietà e reazioni, Ammidi: nom., proprietà e reazioni, Tioli, solfuri e Tioesteri, eterociclici.

    English

    Teaching language

    Italian

    Textbook and course materials

    Elements of Chemistry and Biochemistry Author: R. Roberti, G.A.Bistocchi Ed .: McGraw-Hill-
    - Chemistry and Biochemistry Author: M. Samaja and Paroni Ed .: Piccin

    Course objectives

    - Knowledge of the essential concepts on the structure of matter at the atomic and molecular level. Acquisition of the concept of bulk and the ability to perform elementary stoichiometric calculations.
    - Knowledge of the properties of the solutions with particular regard to the methods for expressing the concentration, to the characteristics of the aqueous solutions of electrolytes, to the osmotic pressure.
    - Knowledge of the official nomenclature of organic and inorganic chemical compounds. Ability to deduce, for the most common of these compounds, the names of the formulas and vice versa.
    - Knowledge of the various types of chemical reactions (acid-base reactions, redox reactions, precipitation and complexation reactions)
    - Knowledge and ability to interpret and apply the laws that govern chemical equilibrium and the speed of reactions, both in the gas phase and in solution, with particular insights on acid-base reactions. Understanding of the thermodynamic bases that regulate chemical reactions.
    - Knowledge of the structure and the main properties of the most important classes of organic compounds.

    Teaching methods

    Lectures, exercises and laboratory activities

    Evaluation methods

    Exam with written test

    Course Syllabus

    General chemistry:
    Structure of matter, unit of measurement, electromagnetic radiation, quantum theory, light-matter interaction: photoelectric effect, foundations of atomic structure, atomic mass, periodic table, energy levels, electronic configuration.
    chemical bond: ionic and covalent bond, electronegativity, nomenclature of binary compounds, Lewis symbols, examples of formation of polyatomic molecules, valence and overcoming of the octet.
    Photochemical reactions, van der Waals interactions, dipole - dipole, induced dipole, London forces, boiling point and molecule characteristics, water molecule, polar molecule behavior, hydrogen bonding and its implications, proton chain, bond hydrophobic, solubility.
    Polyatomic ions, gas solubility, Herry's law, colloids and suspensions, concept of mole, ways to express the concentration: percentage, molarity, molality and ppm, factors that regulate solubility, molar thermal capacity.
    Chemical reactions, types of chemical reactions, precipitation reactions, solubility rules, oxidation-reduction reactions, oxidation number and calculation examples, oxidation-reduction potentials, NAD (P) +, photometry and absorption curves, energy of activation, reaction speed, instantaneous speed, factors influencing reaction speed, kinetic law, reaction order.
    Multi-stage reactions, the activated complex, the effect of temperature on the reaction rate, the catalyst and its effects, steric effect and the various types of binding on velocity, equilibrium and relative expression of the constant, Le Chatelier's principle, conditions that can alter a balanced system, Kps solubility product.
    Effect of the common ion, acids and bases: Arrhenius and Bronsted and Lowry, the hydronium ion, conjugated acids and bases, strength of acids and bases, oxyacids, acid-base properties of salt solutions, amphiphotic species. Equivalent, normality, acidic constant and related exercises, water self-ionization, KW, pH and pOH, neutralization reaction, salts, the buffer system, Henderson and Hasselbalch equation.
    Thermochemistry - Heat in chemical reactions: unit of measure and stoichiometric meaning; exothermic and endothermic reactions; reaction and training heat; first law of thermochemistry (Lavoisier-Laplace principle); second law of thermochemistry (Hess law) and its applications; thermodynamic functions; status function concept; enthalpy and its variation; concepts of entropy and free energy and relationship between these quantities; energy and statistical factors; spontaneous and not spontaneous reactions.
    Hydrate compounds, chelating agents, polyprotic acids and bases, colligative properties.
    Organic chemistry:
    C atom, classification of hydrocarbons, sp3 hybridization of C, Alkanes: classification and physical properties, isomers and stereoisomers, nomenclature.
    IUPAC nomenclature system, exercises, Cycloalkanes: nomenclature and structure, axial and equatorial bonds,
    cis and trans isomers, combustion and halogenation reactions.
    Reaction of radical replacement, stability of the radicals, electrophile and nucleophile, substitution reaction, SN2 mechanism.
    Reaction SN1, biological methylating agents, alkenes, sp2 hybridization, examples of compounds.
    Nomenclature of alkenes, vinyl and allylic group, cis-trans isomerism, Z-E nomenclature, alkenes reactions, electrophilic addition, Markovnikov rule, carbocations stability, carbocation transposition, rearrangement, Alchini: hybridization sp.
    Nomenclature of alkynes, dienes, properties of hydrocarbons. unsaturated, aromatic hydrocarbons, electronegative, electronic delocalization, Huckel rule, aromatic electrophilic substitution reaction, reaction mechanism, halogenation and thyroxine, Friedel-Crafts acylation, Benzene: mono-bisubstituted nomenclature
    Nomenclature of the bi and polysubstituted benzenes, the Fenil and Benzil group,
    inductive and resonance effect of the substituent groups, groups orienting in the benzene ring, aromatic heterocyclic compounds, chiral carbon, enantiomers and relative denomination (S and R).
    Fischer representation, chemical-physical characteristics of enantiomers, polarized light, meso compounds, reaction of enantiomers with chiral reagents, nitrogen and phosphorus as chiral centers, notation D and L.
    Polycyclic benzenoids hydrocarbons and electrophilic substitution reactions, epoxides: nomenclature.
    Functional groups, alcohols: nomenclature and chemical-physical properties.
    Alcohols: nucleophilic substitution and elimination reaction, related mechanisms SN1 - SN2 - E1 - E2, acidity of phenol, exercise on nomenclature, equilibrium and pH. Oxidation and reduction of alcohols, denatured ethyl alcohol, carbonyl compounds, aldehydes and ketones: nomenclature and reactions, hemiacetal and acetal, hemichetal and

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