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 di 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 gli aspetti chimici alla base dei fenomeni di corrosione e dei processi metallurgici.
The course provides the student with a good knowledge of the main types of inorganic compound of 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 metallurgical processes.
Esame finale (orale), che prevede il ragionamento sulla base delle conoscenze fornite
Final exam (oral), which involves reasoning based on the provided knowledge
Dopo aver seguito il corso e studiato il programma relativo, lo studente avrà acquisito capacità di discutere la natura del legame, la struttura, proprietà chimico-fisiche e la reattività di un composto metallico, inclusa l’eventuale (in)stabilità termodinamica dello stesso, in funzione del legante/anione, 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 discuss the nature of chemical bonding, strucutre, phisico-chemical properties and reactivity aspects of a given metal compound, including its thermodynamic (in)stability, based on the type of ligand/anion and metal center.
Esame finale (orale), che prevede il ragionamento sulla base delle conoscenze fornite
Final exam (oral), which involves reasoning based on the provided knowledge
Lo studente potrà acquisire e/o sviluppare sensibilità riguardo ai numerosi e svariati ambiti in cui trovano applicazione i composti di metalli di transizione nella nostra società e le relative problematiche.
Students will acquire and/or develop awareness of the various fields of applications of transition metal compounds in our society and the associated issues.
Discusione e sugli argomenti trattati durante le lezioni
Open discussion during each lesson
Propedeuticità : Esame di “Chimica Generale” (003CC I° anno, cdl in Chimica / 269CC I° anno, cdl in CIA)
Inoltre, per una migliore comprensione degli argomenti trattati, è opportuno avere seguito il corso di "Chimica Inorganica I" (II° anno, cdl in Chimica) / “Chimica Inorganica” (I° anno, cdl in CIA).
Mandatory prerequisite: “General Chemistry” I° year exam exam
Moreover, in order to understand better the topics covered by the course, the student should have attended “Inorganic Chemistry I” (2nd year CHI-L) / “Inorganic Chemistry I” (1st year STC-L) courses.
Approfondimento della chimica inorganica/di coordinazione dei metalli di transizione d, con particolare riferimento alla natura e proprietà dei leganti/anioni più comuni. Per ciascuna classe di composti, saranno presentati:
1) distribuzione nella tavola periodica, in particoare nel blocco d
2) considerazioni sulla natura del legame e sulla struttura; e conseguenti proprietà chimico-fisiche
3) principali reazioni di sintesi/formazione e reattività (acido/base, redox)
4) esempi applicativi, in particolare riguardanti le tematiche della corrosione e metallurgia
Gli aspetti 1-3 ed il loro andamento in funzione del centro metallico scelto (lungo il gruppo, lungo il periodo e rispetto allo stato di ossidazione) sarà presentato/discusso con riferimento alle proprietà dei leganti (dimensioni atomiche, elettronegatività, proprietà elettroniche) e dati termodinamici (energia di legame, costanti di equilibrio, potenziali di riduzione).
Metal ions in aqueous solution: aquoions, hydroxo and oxocomplexes. Solubility, acid/base and redox equilibria.
Metal oxides. Structural aspects and trends with the oxidation state of the metal center. Synthesis/formation, solubility and acid/base reactivity.
Metal chlorides. Structural aspects and trends with the oxidation state of the metal center. Lewis acidity. Reactivity towards hydolysis. Chlorocomplexes [MClx]n-.
Metal fluorides, bromides and chlorides: bond energy and oxidising character of the halogen. Considerations on the highest oxidation state for transition metals halides and comparison with oxides. Considerations on the ionic/covalent character of coordination complexes.
Metal sulfates, nitrates and related species. Coordinating ability, comparison between solid state and solution structure. Anhydrous and hydrate species and comparison with metal halides. Synthesis, acid/base and redox reactivity.
Cyanocomplexes and metal cyanides. Cyanide ion: general features and interaction with metal centers. Formation / hydrolysis of cyanocomplexes and relation with M-CN bond strenght.
Ammonia: acid/base reactivity, in Bronsted and Lewis terms. Aminocomplexes: formation constants, hydrolysis and competitive Bronsted basicity. Comparison with H2O and aquocomplexes.
Metal sulfides. Sulfur/oxygen comparison: electronegativity, acidity of H2O vs H2S, hard/soft principles. Sulfide vs oxide: interaction with metal centers and trends with oxidation states. Structural, bonding type, solubility and acid/base reactivity of metal sulfides.
Oxidation of metals: “Noble” and “base” metals, kinetic and thermodynamic aspects. O2 and H+ as oxidising agents: redox reactions in aqueous solution. Common mineral acids, aqua regia and their reactivity with metals.
The chemistry of corrosion (introduction). General aspects (kinetic & thermodynamic), Pourbaix diagrams. Corrosion of iron. Galvanic corrosion. Strategies for corrosion protection / prevention.
Chemical aspects of metallurgy. From the mineral to the metal: general principles of reactivity to separate, reduce (oxidise) and purify transition metals. Industrial production of V, Cu, Au. Precious metal refining (Re, Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt).
Appunti presi a lezione, materiale incluso nelle slides delle lezioni e materiale supplementare disponibile sulla piattaforma Moodle / Elearning.
Come approfondimento/riferimento può essere consultato il seguente testo:
Chemistry of the Elements, N.N. Greenwood, A. Earnshaw, 2nd Ed. 1997, cap. 19-29
Lesson notes and slides, and supplementary material provided on the Moodle / Elearning website.
In addition, the following book can be consulted :
Chemistry of the Elements, N.N. Greenwood, A. Earnshaw, 2nd Ed. 1997, cap. 19-29
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 chimici fondamentali.
L’esame sarà svolto, in date stabilite, in presenza (aula del Dipartimento di Chimica), oppure in modalità online sulla piattaforma Microsoft Teams.
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, and ability to reason with regard to fundamental chemical aspects.
The exam will take place in selected dates in the classroom at the Department of Chemistry or online via Microsoft Teams.
