ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| CHIMICA DEGLI ELEMENTI DI TRANSIZIONE | CHIM/03 | LEZIONI | 24 |
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Dopo aver seguito il corso e studiato il programma relativo, lo studente avrà acquisito una buona conoscenza delle principali classi di composti inorganici comprendenti elementi di transizione d, con particolare riferimento ad aspetti preparativi, strutturali e di reattività. Inoltre, lo studente avrà acquistito familiarità con le reazioni redox e conoscenze di base su corrosione e metallurgia.
The course provides the student with a good knowledge of the main types of inorganic compound featuring d-block elements. Preparative, structural and reactivity aspects will be given specific attention. The student will also become familiar with redox reactions and their relevance to corrosion and metallurgy.
Esame finale
Final exam
Dopo aver seguito il corso e studiato il programma relativo, lo studente avrà acquisito capacità di ipotizzare aspetti strutturali (natura del legame) e la reattività di un composto, oltre che l’eventuale (in)stabilità termodinamica dello stesso, in funzione del legante e del centro metallico considerato e dello stato di ossidazione. Viceversa, saprà indicare un composto metallico che mostri certe caratteristiche.
The course provides the student with skills to understand / predict structural and reactivity aspects of a given compound as well as its thermodynamic stability based on the type of ligand/s and metal center.
Esame finale
Final exam
Ai fini della comprensione degli argomenti trattati, è consigliato aver superato l’esame di "Chimica Generale" (I° anno CdL in Chimica o CIA) ed aver superato o almeno seguito l’esame di "Chimica Inorganica I" (II° anno, cdl in Chimica) / “Chimica Inorganica” (I° anno, CdL CIA)
To best understand the topics covered by the course, the student should have passed the “General Chemistry” exam (1st year for CHI-L and STC-L) and have passed or at least attended “Inorganic Chemistry I” (2nd year CHI-L) / “Inorganic Chemistry I” (1st year STC-L) exam.
Ioni metallici in soluzione acquosa: aquoioni e idrosso/ossocomplessi. Aspetti di solubilità, equilibri acido/base e redox. Ossoanioni e poliossometallati.
Ossidi e idrossidi dei metalli di transizione: aspetti strutturali, caratteristiche di solubilità, reattività acido/base. Ossidi & osso complessi come ossidanti o catalizzatori di ossidazione.
Cloruri dei metalli di transizione. Aspetti strutturali e relazione con lo stato di ossidazione del centro metallico. Reattività nei confonti dell’idrolisi. MClx quali importanti precursori metallici per la sintesi inorganica.
Fluoruri, bromuri, ioduri: energie di legame e potere ossidante dell’alogeno. Considerazioni sul massimo stato di ossidazione del metalli di transizione (confronto con ossidi). Considerazioni sul carattere ionico/covalente dei composti di coordinazione.
Solfati, nitrati e altri ossoanioni derivati da acidi forti. Capacità coordinante, confronto tra la struttura allo stato solido e in soluzione, considerazioni sugli stati di ossidazione. Reazioni di metatesi (scambio di controione).
Complessi con altri anioni di e triatomici: cianuro, tiocianato, azide, nitrito. Schemi degli orbitali molecolari e proprietà elettroniche dei leganti.
Ammoniaca e amminocomplessi. Reazioni redox e di sostituzione, confronto con aquocomplessi.
Solfuri. Confronto con ossidi. Acidità H2O/H2S, stabilizzazione stati di ossidazione. Princio hard/soft.
Ossidazione dei metalli. Ossigeno come agente ossidante: aspetti cinetici (passivazione) e termodinamici. Reazioni redox in soluzione acquosa. Diagrammi di Pourbaix: potenziali di riduzione e campo di stabilità dell’acqua. Acidi minerali come ossidanti. Acqua regia. Metalli nobili e non.
Corrosione: azione di O2/H2O sui metalli. Passivazione e resistenza alla corrosione. Corrosione del Ferro ed altri metalli. Corrosione galvanica. Metodi utilizzati per rallentare la corrosione.
Agenti riducenti in chimica inorganica: meccanismi e utilizzo. Aspetti cinetici e termodinamici. Riduzione di cationi metallici in soluzione acquosa. Idrometallurgia, pirometallurgia, elettrometallurgia. Produzione industriale di Fe, Al, Cu. Metallurgia dei metalli preziosi (Re, Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt)
Metal ions in aqueous solution: aquoions and hydroxo/oxocomplexes. Solubility and acid/base and redox equilibria involved. Oxoanions and polyoxometallates.
Oxides and hydroxides of transition metal: structural aspects. Solubility and acid/base reactivity. Oxides and oxocomplexes as oxidising agents or catalyst for oxidation reactions.
Transition metal chlorides. Structural aspects and trends with oxidation state of the metal center. Reactivity towards hydolysis. MClx as important precursors for inorganic synthesis.
Transition metal fluorides, bromides and chlorides: bond energy and oxidising characther of the halogen. Considerations on the highest oxidation state for transition metals (comparison with oxides). Considerations on the ionic/covalent character of coordination complexes.
Sulfates, nitrates and other oxoanions derived from strong acids. Coordinating ability, comparison between solid state and solution structure. Metathesis reactions (anion exchange).
Complexes featuring other di and triatomic anions: cyanide, thiocyanate, azide, nitrite. Molecular orbital scheme and electronic properties of the ligands.
Ammonia and amminocomplexes. Redox and substitution reaction, comparison with aquocomplexes.
Hydrogen sulfide and sulfides. Acidity and oxidation states: comparison with H2O/oxides. Reactivity (hard/soft principle).
Oxidation of metals. Dioxygen as oxidising agent: kinetic and thermodynamic aspects. Redox reactions in aqueous solution. Pourbaix diagrams: reduction potentials and water stability region. Mineral acids as oxidants. Aqua regia. Noble metals and base metals.
Corrosion: action of O2/H2O on metallic items. Passivation and corrosion resistance. Corrosion of Fe in different environments and corrosion of other metals. Galvanic corrosion. Strategies for corrosion protection / prevention.
Reducing agents in inorganic chemistry: kinetic and thermodynamic aspects. Reduction of metal cations in aqueous solutions. Hydrometallurgy, pyrometallurgy, electrometallurgy. Industrial production of base metals Fe, Al, Cu. Precious metal refining (Re, Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt).
Appunti presi a lezione / materiale incluso nelle slides delle lezioni come nota o materiale supplementare.
Inoltre, come integrazione possono essere consultati i seguenti testi:
Chemistry of the Elements, N.N. Greenwood, A. Earnshaw, 2nd Ed. 1997, cap. 19-29
Comprehensive Coordination Chemistry I, G. Wilkinson, 1st ed. 1987, cap. 12.1, 13.1.1-2, 13.4, 13.5.5, 16.1.1-4, 15.1, 16.3,18
Lesson notes and slides, including any supplementary material provided.
In addition, the following books can be consulted :
Chemistry of the Elements, N.N. Greenwood, A. Earnshaw, 2nd Ed. 1997, cap. 19-29
Comprehensive Coordination Chemistry I, G. Wilkinson, 1st ed. 1987, cap. 12.1, 13.1.1-2, 13.4, 13.5.5, 16.1.1-4, 15.1, 16.3,18
L'esame consiste in un colloquio tra il candidato e il docente circa gli argomenti trattati durante il corso. La prova orale è superata qualora lo studente dimostri una sufficiente comprensione e capacità di ragionamento circa gli argomenti oggetto del colloquio, particolarmente riguardo agli aspetti fondamentali
L’esame sarà svolto in aula in date stabilite.
The exams of an interview of the student about the topics covered during the course. The oral exam is passed if the student is familiar with the topics being discussed and has developed a critical knowledge, particularly with regard to fundamental aspects.
The exam will take place in the classroom in selected dates.
