Guida degli insegnamenti

Syllabus

Partially translatedTradotto parzialmente
[3A476] - CHIMICA GENERALE E ORGANICAGENERAL AND ORGANIC CHEMISTRY
Mario ORENA
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [AT01] SCIENZE E TECNOLOGIE AGRARIE (Curriculum: TECNOLOGIE AGRARIE) First Cycle Degree (3 years) - [AT01] AGRICULTURAL SCIENCE (Curriculum: TECNOLOGIE AGRARIE)
Dipartimento: [040027] Dip.Scienze Agrarie,Alimentari e AmbientaliDepartment: [040027] Dip.Scienze Agrarie,Alimentari e Ambientali
Anno di corsoDegree programme year : 1 - Annualità Singola
Anno offertaAcademic year: 2018-2019
Anno regolamentoAnno regolamento: 2018-2019
Obbligatorio
Crediti: 12
Ore di lezioneTeaching hours: 108
TipologiaType: A - Base
Settore disciplinareAcademic discipline: CHIM/06 - CHIMICA ORGANICA

LINGUA INSEGNAMENTO LANGUAGE

ITALIANO

Italian


PREREQUISITI PREREQUISITES

Conoscenza di elementi di base della Chimica e della Fisica.

Knowledge of some chemistry topics including either molecular structure and types of chemical bonds.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEL CORSO DEVELOPMENT OF THE COURSE

Sono previste lezioni teoriche (12 crediti, 108 ore) nel corso delle quali verranno anche presentati quesiti a soluzione guidata circa i più significativi argomenti. Al corso frontale è affiancata un’attività didattica in modalità e-learning contenente tutte le diapositive discusse a lezione e i files audio delle lezioni, insieme con problemi proposti nelle prove scritte, e relative soluzioni che permettono agli studenti di valutare il proprio livello di preparazione.

Lectures are planned (12 credits, 108 hours) concerning the most important topics of General Chemistry and most significant reaction mechanisms of Organic Chemistry. The lectures’ educational activity is supported in e-learning mode with all slides discussed in class and audio files of all the lectures; the final examinations texts with solutions are also given, thus allowing students to assess their level of preparation.


RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI LEARNING OUTCOMES
Conoscenze e comprensione.

L’insegnamento consente agli studenti di acquisire le conoscenze di base dei meccanismi delle trasformazioni e delle interazioni delle relative tematiche nel settore della chimica generale e della chimica organica allo scopo di fornire elementi atti a comprenderne l’azione negli organismi viventi vegetali ed animali.


Capacità di applicare conoscenze e comprensione.

Lo studente dovrebbe acquisire la capacità di interpretare e definire meccanismi di reazione in modo da applicare successivamente queste conoscenze all’interno di altri corsi a soggetto chimico, come chimica biologica e chimica agraria.


Competenze trasversali.

La soluzione dei problemi proposti, con procedura singola e di gruppo, contribuisce a migliorare nello studente sia l’intuizione che la capacità comunicativa che deriva anche dal lavoro in gruppo e la capacità di apprendimento.


Knowledge and Understanding.

The course enables students to acquire the basic knowledge about the fundamental topic of Chemistry and reactions mechanisms of most relevant organic compounds present in biological systems, in order to understand their action in living organisms.


Capacity to apply Knowledge and Understanding.

The student should acquire the ability to define chemical ideas so that he can apply this knowledge within other courses, in particular those dealing with biological chemistry and molecular biology.


Transversal Skills.

The solution of selected problems, with single and group work, can improve the student insight together with the ability to communicate stemming from teamwork.



PROGRAMMA PROGRAM

CHIMICA GENERALE - Proprietà fisiche e chimiche della materia. Unità di misura. Massa atomica e numero di Avogadro. Reazioni chimiche ed equazioni chimiche. La tavola periodica. Molecole e ioni. Formule chimiche. Nomenclatura. L’atomo di idrogeno. I numeri quantici. Orbitali atomici e configurazione elettronica. . Variazione periodica delle proprietà. Energia di ionizzazione. Affinità elettronica. Variazione delle proprietà chimiche in elementi significativi. Strutture di Lewis. Legame ionico e legame covalente. L’elettronegatività. Entalpia di legame. Geometrie molecolari. Orbitali ibridi. Le leggi dei gas. L’equazione dei gas ideali. Teoria cinetica molecolare dei gas. Le soluzioni acquose. Reazioni acido-base. Reazioni redox. Concentrazione delle soluzioni. Unità di concentrazione. Proprietà colligative. Variazioni di energia nelle reazioni chimiche. Introduzione alla termodinamicachimica . Entalpia ed entalpia standard di formazione e di reazione. Le tre leggi della termodinamica. Entropia. Energia libera di Gibbs. Energia chimica ed equilibrio chimico. Leggi della velocità di reazione. Energia di attivazione e coordinata di reazione. Stati di transizione e intermedi. La catalisi. Il concetto di equilibrio. Modi di esprimere le costanti di equilibrio. Fattori che influenzano l’equilibrio chimico. Acidi e basi di Brønsted. Le proprietà acido-base dell’H2O. Il pH come misura dell’acidità. Forza di acidi e basi. Acidi deboli e loro costanti di ionizzazione. Basi deboli e loro costanti di ionizzazione. La relazione fra le costanti di ionizzazione acido-base coniugata. Equilibri omogenei ed eterogenei. Soluzioni tampone. Titolazioni acido-base. Indicatori acido-base. Equilibri di solubilità. Reazioni redox. Celle galvaniche. Potenziali di riduzione standard. Termodinamica delle reazioni redox. CHIMICA ORGANICA- Introduzione alla struttura delle molecole organiche e ai tipi di legami. Come disegnare una struttura organica. Teoria dell’orbitale molecolare. La mesomeria. Interazioni non covalenti. Nomenclatura e strutture dei principali gruppi funzionali e degli amminoacidi naturali Equilibri conformazionali. Stereochimica statica e stereoisomeria. I processi acido-base. Effetti strutturali. Effetti elettronici: effetto mesomerico, iperconiugativo e induttivo. Proprietà di alcuni composti eterociclici aromatici: piridina, pirrolo, imidazolo e tiazolo. La sostituzione nucleofila al carbonio sp3. Sostituzioni SN2 ed SN1. Effetti sterici ed elettronici. Un esempio dalla natura: la metilazione attraverso la SAM (S-adenosilmetionina). Reazioni di eliminazione e formazione di doppi legami. Meccanismi E1 ed E2. I sistemi π come basi e come nucleofili. Stabilizzazione dei cationi per effetto mesomerico o iperconiugativo. Cationi intermedi nelle reazioni di alchilazione di sistemi aromatici. Trasferimento di gruppi fosfato. Scissione di esteri fosfato. Chimica di molecole significative in sistemi biologici: ATP, PEP, DHP, G6P e F6P. Addizione di nucleofili al carbonio carbonilico. Tautomeria cheto-enolica. Addizione intramolecolare nel glucosio. Nucleofili al carbonio: gli anioni enolato. La reazione aldolica, la reazione retroaldolica e la condensazione aldolica. Addizione di nucleofili al carbonio carbonilico con eliminazione. Nucleofili all’idrogeno, all’azoto e all’ossigeno. Nucleofili al carbonio e reazioni Claisen e retro-Claisen. Esteri e tioesteri. Formazione del β-chetoacil-SCoA e sua reattività. Addizione di nucleofili a sistemi α,β-insaturi. Esempi dai sistemi biologici. Coenzimi piridinici e flavinici e reazioni redox. Meccanismo di azione: regio e stereoselettività. Coenzimi PLP, TPP, THF e lipoammide e loro meccanismo di azione.

GENERAL CHEMISTRY - Physical and chemical properties of matter. Measurement units. Atomic mass. The Avogadro’s number. Chemical reactions and chemical equations The periodic table. Molecules and ions. Chemical formulas. Naming compounds. The hydrogen atom. The dual nature of the electron. Quantum numbers. Atomic orbitals. Ionization energy. Electron affinity. Variation in chemical properties of the representative elements. Lewis dot symbols. The ionic bond. The covalent bond. Electronegativity. Molecular geometry. The gas laws. The ideal gas equation. The kinetic molecular theory of gases. The aqueous solutions. Acid-base reactions. Redox reactions. Concentration of solutions and concentration units. Colligative properties. Energy changes in chemical reactions. Standard enthalpy of formation and reaction. The three laws of thermodynamics. Entropy. Gibbs free energy and chemical equilibrium. Catalysis. The rate of a reaction and the rate laws. Transition states and intermediates. Modes of expressing equilibrium constants. Factors that affect chemical equilibrium. Brønsted acids and bases. pH - A measure of acidity. Strength of acids and bases. Weak acids and weak bases and ionization constants. Lewis acids and bases. Buffer solutions. Acid-base titrations. Acid-base indicators. Solubility equilibria. Redox reactions. Galvanic cells. Standard reduction potentials. Thermodynamics of redox reactions. ORGANIC CHEMISTRY- Introduction to the structure of organic molecules. The chemical bonds. The rendering of an organic structure. Molecular orbitals. Resonance structures. Non-covalent interactions. The nomenclature of significant functional groups and natural amino acids. Conformational equilibria. Static stereochemistry and stereoisomerism. The acid-base processes. Structural, mesomeric and hyperconjugative effects. Inductive effect. Properties of some aromatic heterocycles: pyridine, pyrrole, imidazole and thiazole. The acido-base catalysis. The nucleophilic substitution to sp3 carbons. SN2 and SN1 mechanisms. Steric and electronic effects. Leaving groups. The SN1 o SN2 mechanism can be provided starting from structural considerations. Nucleophilic substitution in biological systems: the SAM (S-adenosylmethionine). Elimination reactions leading to double bonds. E1 and E2 mechanisms. The π moieties as bases and nucleophiles. Cations stabilized by mesomeric or hyperconiugative effect. Regioselection and stereoselection of addition processes. Cations as intermediates within isomerization reactions and alkylation of aromatic substrates. Transfer of phosphate groups. The cleavage of phosphate esters: inter and intramolecular processes. Significant molecules for biological systems: ATP, PEP, DHP, G6P e F6P. Addition of nucleophiles to the carbonyl group. Keto-enolic tautomerism. Intramolecular addition in glucose leading to the anomers formation. Carbon nucleophiles: the enolate anions. Aldol reaction, retroaldol reaction and aldol condensation. Addition of nucleophiles to the carbonyl group followed by removal of a leaving group. Nucleophiles at hydrogen, nitrogen, and oxygen. Nucleophiles at carbon leading to β-dicarbonyl compounds. The reactivity of β-ketoacyl-SCoAs. Comparison between ester and thioester reactivity. Addition of nucleophiles to αβ-unsaturated systems. Processes occurring under kinetic and/or thermodynamic control. Examples from biological processes. Redox reactions in organic chemistry.NADH and FADH2. Structures and mode of action. Mechanisms involving selected coenzymes: PLP, TPP, THF and lipoamide and their behaviour.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME DEVELOPMENT OF THE EXAMINATION
Modalità di valutazione dell'apprendimento.

L’esame prevede una prova scritta ed una prova orale. Nella prova scritta verranno proposti sei esercizi relativi a concetti di base della chimica generale. A ciascun esercizio verrà dato un voto da zero a cinque. Per poter essere ammesso alla prova orale, lo studente dovrà ottenere un voto non inferiore alla metà dei punti disponibili. L’esame si considera superato quando, dopo la prova orale, il punteggio finale è uguale o superiore a 18.


Criteri di valutazione dell'apprendimento.

Nella prova scritta lo studente deve dimostrare conoscenza dei principali argomenti della Chimica Generale. Nell’ambito della prova orale verrà discusso l’elaborato scritto e quindi verranno proposti e discussi argomenti inerenti tre slides di Chimica Organica presentate a lezione.


Criteri di misurazione dell'apprendimento.

L’esame si considera superato quando, dopo la prova orale, il punteggio finale è uguale o superiore a 18. Il voto finale è in trentesimi. E’ previsto anche il voto di eccellenza pari al più alto punteggio con onore (30 e lode).


Criteri di attribuzione del voto finale.

Il voto finale viene formulato aggiungendo a quello della prova scritta quello ottenuto alla prova orale fino ad un massimo di sei punti. La lode si attribuisce nel caso che la somma fra scritto e orale sia superiore a 30 e questo nel caso che lo studente dimostri una soddisfacente preparazione e completa padronanza della materia.


Learning Evaluation Methods.

The examination consists of a written test and oral discussion with commentary of the written test results and explanation of three slides of Organic Chemistry presented within the lectures. In the task there are six exercises concerning concepts of general chemistry. For each response is given a score between zero and five. In order to overrun the written test, the student must attain a score not less than half of the available points. The exam is passed when after the oral test final vote is greater than or equal to 18.


Learning Evaluation Criteria.

Within the written test, the student must demonstrate knowledge of the major chemical reaction mechanisms and to have acquired basic knowledge about the reactivity of the most common class of compounds.


Learning Measurement Criteria.

The final mark is awarded out of thirty. The examination is passed when the grade is greater than or equal to 18. It is expected to be awarded the highest marks with honors (30 cum laude).


Final Mark Allocation Criteria.

The final grade is given by adding to the written score the evaluation of the oral interview, up to a maximum of five points. Praise is attributed when the score obtained from the previous sum exceeds the value 30, while the student has demonstrated full mastery of the subject.



TESTI CONSIGLIATI RECOMMENDED READING

1. Appunti di lezione. 2.Whitten, K.W.; Davis, R.E.; Peck, M.L.; Stanley, G.G. “Chimica Generale”, VII Ed., Piccin 3. Hart, H.; Craine, L.E.; Hart D. J. “Chimica Organica” Zanichelli

1. Lesson keynotes. 2.Whitten, K.W.; Davis, R.E.; Peck, M.L.; Stanley, G.G. “Chimica Generale”, VII Ed., Piccin 3. Hart, H.; Craine, L.E.; Hart D. J. “Chimica Organica” Zanichelli


Scheda insegnamento erogato nell’A.A. 2018-2019
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento.
Academic year 2018-2019

 


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