ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| CHIMICA INORGANICA II | CHIM/03 | LEZIONI | 48 |
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Al termine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze avanzate nel campo della chimica inorganica, in particolare nei modelli di legame, le teorie dell'elettronegatività, della chimica dello stato solido e della chimica supramolecolare.
La verifica delle conoscenze sarà accertata mediante esame orale finale.
Altermine del corso lo studente sarà in grado di affrontare le tematiche applicative relative agli argomenti trattati, e di approfondirle tramite studio individuale su testi specializzati.
Lo studente verrà coinvolto durante la lezione con l'obiettivo di utilizzare le conoscenze acquisite durante le lezioni precedenti per collegarle alle tematiche esposte e proiettarle verso le loro applicazioni.
Lo studente sarà in grado di affrontare in modo autonomo e critico testi specializzati e letteratura primaria riguardanti gli argomenti trattati nel corso.
Le capacità di ragionamento e collegamento saranno verificate durante le lezioni.
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.
