Basi di chimica generale e inorganica.

Le lezioni frontali si svolgono con l'ausilio della lavagna, di slides e occasionalmente di filmati. Il materiale didattico è reso disponibile sul portale elettronico del corso. Le interazioni tra docente e studente avvengono durante la lezione, durante i ricevimenti e per via elettronica.

Parte 1 - L'atomo 

- Ripasso: atomo idrogenoide e atomo polielettronico. Principio di esclusione di Pauli. Principio di Aufbau, regola di Hund. Regole di Slater. Energia di ionizzazione.

Parte 2 - Modelli di legame ed elettronegatività

- Legame ionico: equazione di Born-Landé, ciclo di Born-Haber, limiti del modello elettrostatico.

- Teoria del legame di valenza: approssimazioni successive, concetto di risonanza, contributo delle strutture risonanti.

- Teoria dell’orbitale molecolare: metodo LCAO, molecole biatomiche omonucleari e inversione degli orbitali di frontiera.

- Teorie dell'elettronegatività: Metodi di Mulliken-Jaffé, Pauling, Allred-Rochow. Calcolo dell’elettronegatività di specie con cariche parziali. Effetto di ibridazione e sostituenti. Equalizzazione delle elettronegatività.

 - Teoria Hard/soft acid/base: Ripasso teorie acido-base. Forza acida e basica in fase gassosa. Acidi e basi hard e soft. Affinità tra leganti e cationi hard/soft. Classificazione di acidi e basi hard/soft. Simbiosi. Basi teoriche della teoria HASB.

Parte 3 - Struttura e proprietà elettroniche dei solidi inorganici

- Proprietà strutturali dei solidi: modello delle sfere rigide, regola del rapporto tra raggi, metodi empirici e semiempirici per prevedere la struttura dei solidi.

- Difetti: tipi di difetti, conducibilità ionica legata a difetti, caratteristiche delle gemme legate ai difetti.

- Struttura dei metalli: politipismo, polimorfismo, leghe e intermetallici. 

- Struttura elettronica dei solidi: teoria delle bande, livello di Fermi, densità di stati, analogia con il caso molecolare. Descrizione di metalli, semiconduttori e isolanti e dell'origine della conducibilità elettrica in termini di teoria delle bande.

- Magnetismo nei solidi: ripasso di magnetismo, origine di ferromagnetismo nei metalli, dell'antiferromagnetismo e del ferrimagnetismo (con esempi), magnetoresistenza.

- Superconduttori: fenomenologia, modello BCS, cenni sui superconduttori ad alta temperatura, applicazioni. 

Parte 4 - Cenni di nanoscienze

- Riduzione della dimensionalità e conseguenze. Rapporto superficie-volume.

- Effetti elettronici: quantizzazione dei livelli nei semiconduttori, quantizzazione della conducibilità in conduttori.

- Proprietà ottiche: emissione dipendente dalla dimensione in quantum dot, risonanza plasmonica.

- Proprietà magnetiche: nanoparticelle a singolo dominio, fenomenologia, applicazioni. 

Parte 5 - Chimica supramolecolare

- Riconoscimento molecolare: classi di composti di sintesi e confronto con analoghi naturali. Eteri corona e varianti, macrocicli contenenti eteroatomi, ciclodestrine, calixareni, ciclofani.

- Macchine molecolari: capacità dei sistemi supramolecolari di ricevere input e fornire output.

- Strutture autoassemblate complesse: rotaxani e catenani. Sintesi di catenani assistita da riconoscimento molecolare. Catenani e strutture più complesse supramolecolari.

- Self-assembled monolayers: descrizione ed esempi di sistemi supramolecolari ancorati a superfici.

- Unità logiche e di calcolo supramolecolari.

1) L'atomo, Modelli di legame, Struttura dei solidi (parte), Struttura elettronica dei solidi (parte):

James E. Huheey, Ellen A. Keiter, Richard L. Keiter

Inorganic Chemistry: Principles of Structure and Reactivity, Fourth Edition (*)

Harper Collins College Publishers, 1993

ISBN: 006042995X

Capitoli 2, 4, 5, 7.

2) Struttura dei solidi (parte), struttura elettronica dei solidi (parte):

Mark Weller, Tina Overton, Jonathan Rourke, Fraser Armstrong

Inorganic Chemistry, Seventh Edition (*)

Oxford University Press, 2018

ISBN: 9780198768128

Capitolo 4.

3) Proprietà magnetiche dei solidi, superconduttività, nanoscienze:

Lesley E. Smart, Elaine A. Moore

Solid State Chemistry: An Introduction, Fourth Edition

CRC Press, 2012

ISBN 9781439847909

Capitoli 8, 9, 10.

4) Chimica supramolecolare:

Katsuhiko Ariga, Toyoki Kunitake

Supramolecular Chemistry - Fundamentals and Applications

Springer, 2006

ISBN: 9783540261858

Capitoli 2, 3, 4, 5.

Non sono previste variazioni a programma e modalità di esame per gli studenti non frequentanti.

L'esame consiste in un'unica prova orale. Vengono valutate la conoscenza degli argomenti trattati nel corso, la capacità di collegare concetti e nozioni trasversali del programma e della chimica inorganica in generale. Proprietà di linguaggio e padronanza di terminologia sono requisiti aggiuntivi per il superamento della prova. L'esame non sarà considerato superato se il candidato mostrerà lacune significative nelle aree indicate sopra.