Guida degli insegnamenti

Syllabus

Partially translatedTradotto parzialmente
[3A476] - CHIMICA GENERALE E ORGANICAGENERAL AND ORGANIC CHEMISTRY
Patricia CARLONI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [AT03] SCIENZE E TECNOLOGIE ALIMENTARI First Cycle Degree (3 years) - [AT03] FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY
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

È richiesta una conoscenza dei concetti di base di matematica e fisica che si acquisisce nella maggior parte delle scuole secondarie di secondo grado.

An elementary knowledge of mathematics and physics that is acquired in the majority of secondary schools, is propaedeutic to the teaching.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEL CORSO DEVELOPMENT OF THE COURSE

Sono previste lezioni teoriche (8 CFU, 72 ore), di regola supportate da diapositive e presentazioni a video, ed esercitazioni in aula (4 CFU, 36 ore). Alla modalità convenzionale di erogazione della didattica si affianca l'utilizzo della modalità e-learning. Sulla piattaforma informatica di supporto è disponibile: il materiale didattico strutturato in unità di apprendimento; il materiale per le esercitazioni in aula e le relative istruzioni; test di autovalutazione e risultati; video dimostrativi.

The course consists of a balance of theoretical lectures (8 ECTS, 72 hours) and other activities, such as classroom practicals (4 ECTS, 36 hours). An e-learning course is available in parallel with the lectures. It includes: the educational material organised in learning units, the materials and instructions for the classroom practicals, self-evaluation tests and results, information, videos of laboratory experiments or supporting theoretic explanations.


RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI LEARNING OUTCOMES
Conoscenze e comprensione.

L’insegnamento dovrà permettere agli studenti di acquisire: (a) adeguata conoscenza e comprensione dei principi e delle nozioni fondamentali delle scienze sperimentali; (b) adeguate conoscenze scientifiche e metodologiche della chimica; (c) adeguata conoscenza della struttura della materia e dei principi termodinamici e cinetici che regolano la sua trasformazione (d) capacità di comprendere, dal punto di vista molecolare, le principali reazioni chimiche che avvengono in ambito alimentare; (e) adeguata conoscenza e comprensione delle principali classi di composti organici e della loro reattività.


Capacità di applicare conoscenze e comprensione.

Lo studente alla fine del Corso dovrà: (a) saper utilizzare le nozioni fondamentali sulle scienze sperimentali in modo da approcciare con profitto le discipline applicative; (b) avere la capacità di impostare bilanci di massa ed applicare l'analisi dimensionale alla loro verifica; (c) comprendere i principi chimici alla base delle tecniche di indagine strumentale e le leggi che li descrivono; (d) essere in grado di utilizzare i concetti di base di chimica generale e organica per il successivo sviluppo delle competenze specifiche nel settore delle tecnologie alimentari.


Competenze trasversali.

Lo studente dovrà acquisire: (a) autonomia di giudizio per l’analisi e la comprensione dei vari fenomeni chimici appresi; (b) capacità di analizzare criticamente i fenomeni chimici che avvengono in ambito alimentare (c) abilità comunicative per trasferire in modo chiaro ed esauriente la possibile utilizzazione delle scienze chimiche a interlocutori, specialisti e non, rappresentativi delle diverse e specifiche competenze coinvolte nelle filiere agro-alimentari (ingegnere, biologo, chimico, nutrizionista, amministratore).


Knowledge and Understanding.

At the end of the course, students will have achieved: (a) adequate knowledge of principles and fundamentals of the experimental sciences; (b) adequate scientific and methodological knowledge of chemistry; (c) appropriate knowledge of the structure of matter and of the thermodynamic and kinetic principles that rule its transformation; (d) ability to understand, from a molecular point of view, the main chemical reactions that occur in the food production; (e) appropriate knowledge of the main classes of organic compounds and ability to understand their reactivity.


Capacity to apply Knowledge and Understanding.

At the end of the course, students should: (a) know how to use the basic knowledge on experimental sciences to approach profitably applicative disciplines; (b) possess the ability to set the mass balances and apply dimensional analysis to verify them; (c) understand the chemical principles underlying the instrumental investigation techniques and the laws that describe them; (d) be able to use the basic concepts of general and organic chemistry for the subsequent development of specific skills in food.


Transversal Skills.

Students will acquire: (a) independent judgment for the analysis and understanding of the various learned chemical phenomena; (b) ability to critically analyze the chemical phenomena that occur in the food industry (c) communication skills to transfer clearly and thoroughly the possible use of chemical sciences to specialists and non-representative of the various and specific areas involved in the agro-food chains (engineer, biologist, chemist, nutritionist, administrator).



PROGRAMMA PROGRAM

M1. CHIMICA GENERALE - 5 CFU
Sez1A Miscugli eterogenei ed omogenei, separazione. Sostanze pure: Particelle, Elementi e Composti. Atomi, Molecole, Ioni. L’atomo: nucleo e elettroni, numero atomico e di massa, isotopi, unità di massa atomica, numeri quantici, orbitali s, p e d, configurazione fondamentale. La tavola periodica: gruppi e periodi; proprietà periodiche: dimensioni atomiche, energia di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività, carattere metallico.
Sez1B L'ottetto, legame ionico; legame covalente puro e polare, orbitali di legame, dipoli elettrici, legami σ e π, forma delle molecole; numero di coordinazione e simmetrie; ibridazione; legame di coordinazione, risonanza; legame metallico. Legami deboli, legame idrogeno. I composti: Ossidi. Idrossidi, Cationi metallici, Ossiacidi, Anioni poliatomici, Idracidi, Idruri, Perossidi, Sali, Composti di coordinazione, Particolarità di alcuni elementi. Il numero di Avogadro e la mole; peso molecolare. Reagenti e prodotti, coefficienti stechiometrici, peso equivalente, scomposizione. Reazioni acido-base e redox.
Sez1C Termodinamica Sistemi chiusi, aperti, isolati. Energia interna. Calore. Entalpia. Legge di Hess. Entropia, Energia libera. Gli stati della materia. I gas: idealità, equazione di stato. Lo stato solido. Lo stato liquido: tensione superficiale, viscosità, tensione di vapore. Passaggi di stato: Diagrammi isobari, Diagrammi di stato P/T: acqua e anidride carbonica. Temperatura critica. Le soluzioni, Solvatazione, Concentrazione: % P/P, V/V, P/V, molarità, molalità, frazione molare, ppm; Proprietà colligative
Sez1D Equilibrio chimico: Kp, Kc, Kx, Kn; Principio di Le Chatelier. Acidi e Basi. Arrhenius, Bronsted e Lowry, Lewis. Acidi e basi coniugati; Ionizzazione dell'acqua, Kw, scala del pH; Ka, Kb; idrolisi; Soluzioni tampone; Indicatori; Titolazioni acido-base; Equilibri di solubilità. Kps; Effetto dello ione comune.
Sez1E Elettrochimica: Il potenziale di pila, i potenziali standard; La legge di Nerst, il piaccametro, Cenni sull’elettrolisi. Cinetica: velocità di reazione, equazioni cinetiche, costanti cinetiche, ordine di reazione, diagramma energetico, complesso attivato, teoria delle collisioni, catalizzatori.
M1ES. STECHIOMETRIA - 3 CFU: Nomenclatura. Reazioni. Relazioni ponderali. Soluzioni. Reazioni redox. Reazioni acido-base. pH. Idrolisi. Prodotto di solubilità.
M2. CHIMICA ORGANICA - 3 CFU
Sez2A I gruppi funzionali. Le reazioni in chimica organica. Elettrofili, nucleofili e radicali. Alcani, gruppi alchilici, isomeria strutturale, cicloalcani, isomeria conformazionale e geometrica, ossidazione, alogenazione.
Sez2B Stereochimica: stereoisomeri, enantiomeri, centri chirali, polarimetro, convenzione +/-, formule prospettiche, proiezioni di Fisher, convenzione R/S, miscele racemiche, diastereoisomeri, composti meso.
Sez2C Alcheni, isomeria geometrica cis/trans ed E/Z, carbocationi, addizione elettrofila, idrogenazione, ossidazione; Alchini. Aromatici: benzene, risonanza, aromaticità, sostituzione elettrofila aromatica, effetto dei sostituenti.
Sez2D Alogenuri alchilici: sostituzione nucleofila, eliminazione. Alcoli: acidità e basicità, nucleofilicità, reattività verso i nucleofili, SN ed E (disidratazione). Fenoli: acidità e basicità, attività antiossidante, ossidazione. Eteri: scissione. Ammine: basicità, reazioni. Cenni sugli eterocicli.
Sez2E Aldeidi e chetoni: gruppo carbonilico, addizione nucleofila, ossidazione, riduzione, tautomeria cheto-enolica, condensazione aldolica. Acidi carbossilici e derivati: acidi, esteri, ammidi, alogenuri acilici ed anidridi, nitrili, sostituzione nucleofila acilica, ordine di reattività dei derivati, condensazione di Claisen.
M2ES. ES CHIMICA ORGANICA - 1 CFU: Nomenclatura e reattività dei composti organici

UNIT 1. General Chemistry 5 ECTS, 40 hours
S1A - Introduction to Matter: Elements and Compounds; Atoms, Molecules and Ions. Atomic Structure; Electronic Structure; Orbitals; Electronic Configurations. The Periodic Table: Periodic Properties; Sizes; Ionization Energy; Electronic Affinities; Group Trends.
S1B - Octet Rule. Ionic Bonding. Covalent bonding, Molecular Orbitals, Polarity of molecules, Multiple bonding: σ & π bonds, Delocalization of π electrons, Drawing Lewis Structures; Resonance Structures, The Shape of Molecules, Hybridization. Metallic bonding, Intermolecular Forces. Nomenclature: oxides, hydroxides, metallic cations, oxygenated acids, poliatomic anions, hydrides, peroxydes, salts, coordinations compounds. Calculation of formulas for compounds. The Mole Concept: Avogadro number, Stoichiometry. Reagents and products, Stoichiometric coefficients; Equivalent mass, Ionic Reactions, Redox reactions,
S1C Thermodynamics: Energy Thermochemistry: The first law, Heat capacity and specific heat, Enthalpy, Hess’s law, Second law of thermodynamics; Entropy; Gibbs free energy.The states of the matter. Gases. The Ideal Gas Equation; Gas Mixtures and Partial Pressures; Properties of Liquids: Viscosity and Surface Tension; Changes of State; Vapor Pressure; Phase Diagrams; Structures of Solids. Solutions & units of concentration; Colligative properties.
S1D - Chemical Equilibria: Equilibrium constant and reaction quotient, Le Chatelier’s principle. Aqueous equilibria; Acids and bases, Arrhenius, Brønsted-Lowry & Lewis acid-base equilibria, pH, Kw, Ka, Kb, Weak acids, weak bases, and salts, Hydrolysis, Buffer solutions; Solubility, Kps, Common ion effect.
S1E Electrochemistry: Oxidation and reduction; Cells, Half cell potentials, Nernst equation, pH meter, Electrolysis. Chemical Kinetics: Introduction, Rates of reactions, Rate equations, Collision theory, Arrhenius equation, Kinetics constant, Catalysis.
UNIT 1ES. PRACTICE OF GENERAL CHEMISTRY 3 ECTS, 24 hours.
Chemical language. Chemical Reactions. Reagents and products, Stoichiometric coefficients Equivalent mass, Acid-base reactions, Redox reactions, Solutions, pH of acidic and alkaline solutions, Hydrolysis. Balance of poorly soluble compounds: solubility product.
UNIT 2. ORGANIC CHEMISTRY 3 ECTS, 24 hours.
S2A Nucleophilicity & Basicity, Acid-Base Catalysis, The functional groups. Alkanes, Constitutional & Conformational Isomers, Combustion, Substitution, Cycloalkanes, Configurational Isomers, Stereoisomers,
S2B Stereochemistry, Chirality & Symmetry, Optical Activity, Configurational Compounds with Several Stereogenic Centers, Fischer Projection Formulas, Summary of Isomerism,
S2C Alkenes & Alkynes, Geometric Isomers, Carbocations, Electrophilic Additions, Reduction, Oxidation, Hydrogenation, Benzene & Derivatives, Resonance, Electrophilic Substitution, Reactions of Substituted Benzenes,
S2CD Alkyl Halides, Nucleophilic Substitution, Elimination. Alcohols, Nomenclature, Reactions of Alcohols, Substitution, Elimination, Oxidation, Reactions of Phenols, Acidity of Phenols, Oxidation to Quinones, Antioxidant activity, Ethers, Acid Cleavage, Amines, Properties of Amines, Basicity of Nitrogen Compounds, Reagent Bases, Reactions of Amines.
S2E Aldehydes & Ketones, Reversible Addition Reactions, The Aldol Reaction, Ambident Enolate Anions, Carboxylic Acids, Nomenclature, Related Derivatives, Acidity, Substitution of Hydroxyl Hydrogen, Substitution of the Hydroxyl Group, Reduction & Oxidation, Carboxylic Derivatives, Nomenclature, Reactions of Carboxylic Acid Derivatives, Acylic nucleophilic Substitution, Mechanism, Acidity of α C–H, The Claisen Condensation.
UNIT 2ES. PRACTICE OF ORGANIC CHEMISTRY 1 ECTS, 8 hours. Nomenclature and reactivity of organic compounds.


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

L’apprendimento verrà valutato mediante la somministrazione di una prova scritta. La valutazione del modulo M1 comprende una domanda di teoria a risposta aperta, tre di esercizi di stechiometria e 9 quiz a risposta multipla; per il Modulo M2 comprende invece una domanda di teoria a risposta aperta, e 8 quiz a risposta multipla. La valutazione dei due Moduli potrà essere fatta, su richiesta degli studenti, anche separatamente alla fine del semestre di competenza.
La prova scritta dovrà essere discussa con il docente.
Sono previste prove facoltative di auto-valutazione in itinere, attraverso test e questionari pubblicati sulla piattaforma e-learning, il cui unico scopo è di fornire allo studente una indicazione sulla progressione del suo grado di preparazione.


Criteri di valutazione dell'apprendimento.

Lo studente dovrà dimostrare di possedere una conoscenza approfondita dei contenuti, esposti in maniera sufficientemente corretta con utilizzo di adeguata terminologia e la capacità di applicare tale conoscenza per la risoluzione di problemi semplici.


Criteri di misurazione dell'apprendimento.

Il voto finale è attribuito in trentesimi e nel caso di prove separate è dato dalla somma dei due punteggi ottenuti. L’esame si intende superato quando il voto è maggiore o uguale a 18 (nel caso di prove separate 12 per il modulo M1 e 6 per il modulo M2). È prevista l’assegnazione del massimo dei voti con lode (30 e lode).


Criteri di attribuzione del voto finale.

Per ogni domanda ed esercizio viene dato un punteggio modulato sulla base della completezza e dell'esattezza delle risposte, che può variare da 0 a 3 punti. Per quanto riguarda il test a risposta multipla, per ogni risposta esatta sarà attribuito 1 punto e per ogni risposta sbagliata 0 punti. Per il superamento dell'esame la somma di tutti punteggi non dovrà essere minore di 18. La discussione della prova scritta può modificare al massimo di due punti il punteggio della prova scritta sia in positivo che in negativo. La lode viene attribuita quando il punteggio ottenuto dalla precedente somma superi il valore 30 e contemporaneamente lo studente abbia dimostrato piena padronanza della materia.


Learning Evaluation Methods.

The exam consists in a written test. The learning assessment of Unit 1 includes one open-ended question, three stoichiometric exercises on the topics of practicals and 9 multiple choice quizzes; for Unit 2 it includes one open-ended question and 8 multiple choice quizzes. The evaluation of the two Unit can be done, if requested by students, even separately at the end of the related semester. The written test must be discussed with the teacher.
Optional tests of self-evaluation through exercises and questionnaires are available on the e-learning platform, which aims to provide students useful information about their skill level.


Learning Evaluation Criteria.

The student has to demonstrate a thorough knowledge of the contents of the course, with the use of appropriate lexicon and the ability to apply that knowledge for solving simple problems.


Learning Measurement Criteria.

The final mark is awarded out of thirty. The exam is passed when the grade is equal or greater than 18 (in the case of separate tests 12 for the Unit 1 and 6 for the Unit 2). It is possible to be awarded with the highest marks with honors (30 cum laude).


Final Mark Allocation Criteria.

For each question and exercise a score, that ranges from 0 to 3 points modulated on the completeness and accuracy of the answers, is given. As for the multiple-choice tests 1 point for each correct answer and 0 points for each wrong answer will be assigned. To pass the exam the sum of all scores will not be less than 18. The discussion of the written text can change the total score for a maximum of two points (both positive or negative). Praise is attributed when the score obtained from the previous sum exceeds the value 30 and the student has demonstrated full mastery of the subject.



TESTI CONSIGLIATI RECOMMENDED READING

Chimica Generale
• Chang, Goldsby • Fondamenti di Chimica Generale 2Ed • ISBN 9788838615139 • McGraw-Hill Education, Milano, (2015) € 69,00.
• Atkins -Jones • Principi di chimica• ISBN 9788808061393 • Zanichelli, Bologna, (2012) € 95,50.
Chimica Organica
• Hart , Hadad , Craine , Hart • Chimica Organica 7Ed • ISBN 9788808193506 • Zanichelli, 2012, € 42,90.
• Gorzynski Smith • Fondamenti di chimica organica 3/ed • ISBN: 9788838694431 • McGraw-Hill Education, Milano, (2018) € 66,00.
• Wade • Fondamenti di Chimica Organica • ISBN: 978-88-299-2300-7 • Piccin, 2013 € 35,00

Il materiale didattico utilizzato nel corso delle lezioni e materiale didattico addizionale, inclusi contenuti multimediali e test di autovalutazione, sono a disposizione sulla piattaforma e-learning.

General Chemstry
• Chang, Goldsby • Fondamenti di Chimica Generale 2Ed • ISBN 9788838615139 • McGraw-Hill Education, Milano, (2015) € 69,00.
• Atkins -Jones • Principi di chimica• ISBN 9788808061393 • Zanichelli, Bologna, (2012) € 95,50.
Organic Chemstry
• Hart , Hadad , Craine , Hart • Chimica Organica 7Ed • ISBN 9788808193506 • Zanichelli, 2012, € 42,90.
• Gorzynski Smith • Fondamenti di chimica organica 3/ed • ISBN: 9788838694431 • McGraw-Hill Education, Milano, (2018) € 66,00.
• Wade • Fondamenti di Chimica Organica • ISBN: 978-88-299-2300-7 • Piccin, 2013 € 35,00

All other educational material is available on the e-learning web platform.


E-LEARNING E-LEARNING

https://learn.univpm.it/course/view.php?id=6959

https://learn.univpm.it/course/view.php?id=6959


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

 


Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
P.I. 00382520427