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Oggetto:
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CHIMICA INORGANICA - Corso A (cognomi A-K)

Oggetto:

INORGANIC CHEMISTRY

Oggetto:

Anno accademico 2023/2024

Codice attività didattica
MFN1169
Docenti
Mario Chiesa (Titolare)
Claudio Garino (Titolare)
Corso di studio
Chimica e Tecnologie Chimiche
Anno
2° anno
Periodo
Annuale
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
12
SSD attività didattica
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti
Chimica generale, termodinamica. L'esame può essere sostenuto solo DOPO avere superato l'esame di Chimica Generale e Inorganica con Laboratorio.
The final test can only be taken AFTER passing the examination of General and Inorganic Chemistry with Laboratory.
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Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Far acquisire i concetti fondamentali della chimica dei gruppi principali della tavola periodica, degli elementi di transizione e dei loro composti, con particolare riferimento ai composti di coordinazione (CC), in relazione alle proprietà di legame e al comportamento chimico. Fornire gli strumenti necessari alla verifica sperimentale delle proprietà dei complessi metallici che verrà affrontata nei corsi di laboratorio successivi.

To provide the fundamental concepts of the chemistry of the main groups of the periodic table, of the transition metals and their compounds, with special attention to the coordination compounds, with regard to bond properties and the chemical behaviour. To provide the necessary tools for the experimental verification of the properties of metal complexes, which will be treated in the following laboratory courses.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione. Alla fine dell’insegnamento occorrerà possedere le conoscenze necessarie a comprendere e applicare i concetti della chimica inorganica, relativamente allo studio delle principali proprietà degli elementi dei gruppi principali della tavola periodica, degli elementi di transizione e dei loro composti, con particolare riferimento ai composti di coordinazione (CC). Conoscenza critica delle teorie di legame nei CC. Le conoscenze acquisite saranno quindi utilizzate dallo studente per affrontare successivi insegnamenti di chimica inorganica, organometallica e dei materiali.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Al termine dell’insegnamento occorrerà possedere la capacità di applicare le conoscenze teoriche relative alla chimica inorganica alla risoluzione di esercizi e di problemi. In particolare, occorrerà saper scrivere le formule molecolari e di struttura dei principali composti inorganici e dei complessi dei metalli di transizione, specificando la geometria e la simmetria. Si dovranno inoltre conoscere i fondamenti della struttura dei solidi cristallini, occorrerà sapere correlare le proprietà di legame dei composti inorganici con la reattività acido-base e ossido-riduttiva. Infine, si dovranno conoscere i fondamenti di base della spettroscopia NMR e sapere interpretare uno spettro NMR semplice.

Autonomia di giudizio. Alla fine dell’insegnamento si dovrà avere una chiara visione della struttura della materia e del suo comportamento, in base anche a considerazioni termodinamiche e cinetiche.

Abilità comunicative. Al termine dell’insegnamento, gli studenti e le studentesse sapranno utilizzare un linguaggio chimico rigoroso, sia nella forma scritta che orale, unitamente all'utilizzo di linguaggi grafici e formali per rappresentare i modelli descrittivi della materia.

Capacità di apprendimento. Alla fine dell’insegnamento le studentesse e gli studenti sapranno comprendere e prevedere l’esito della maggior parte delle reazioni inorganiche, discutere i fattori che influenzano il legame nei composti inorganici e organometallici utilizzando semplici modelli teorici, mettendoli in relazione con le proprietà dei composti, descrivere i materiali allo stato solido a livello atomico, in particolare per quanto riguarda le strutture cristalline semplici, spiegare la stabilità, la geometria e le proprietà magnetiche dei composti inorganici.

Knowledge and understanding. At the end of the lectures, the student must have acquired the knowledge necessary to understand and apply the concepts of inorganic chemistry, with regard to the study of the properties of the elements of the main groups of the periodic table, the transition elements and their compounds, with particular reference to coordination compounds (CC). Critical knowledge of the bond theories of CC. The acquired knowledge will then be used to address subsequent inorganic, organometallic and materials chemistry courses.

Applying knowledge and understanding. At the end of the teaching period the student must have matured the ability to apply the theory of inorganic chemistry to the solution of exercises and problems. In particular, the student should be able to write the molecular and structural formulae of the main inorganic compounds and of transition metal complexes, specifying their geometry and symmetry. The student should also know the fundamentals of the structure of crystalline solids and be able to relate the bonding properties of inorganic compounds to acid-base and oxidation-reduction reactivity. Finally, the student should know the basic principles of NMR spectroscopy and be able to interpret a simple NMR spectrum.

Making judgements. At the end of the teaching period the student must have gained a clear vision on the structure of the matter and its behavior, including insights on thermodynamics and kinetics.

Communication skills. At the end of the teaching sessions the student will be able to use a rigorous chemical language, both in written and oral form, together with the use of graphic and formal languages to represent the descriptive models of the matter.

Learning skills. At the end of the teaching sessions the student will be able to understand and predict the outcome of the most inorganic reactions, discuss factors that affect the bonding in inorganic compounds by using simple theoretical models, relate this bonding to trends in the properties of inorganic chemistry compounds, describe solid state materials at the atomic level, particularly regarding simple crystal structures, explain stability, geometry, and magnetic properties for metal complexes by means of bonding models.

Oggetto:

Programma

I parte, 8 CFU - Prof. Mario CHIESA

  • Strutture dei solidi, fattori che determinano la struttura, aspetti energetici del legame ionico.
  • Acidi e Basi (di Broensted, di Lewis), aquoacidi, ossidi, acidi hard e soft.
  • Ossidazione e riduzione. Diagrammi di Latimer, Frost, Ellingham.
  • Estrazione chimica degli elementi.
  • Composti di coordinazione.
  • Definizione. Tipologie di leganti. Nomenclatura (e abbreviazioni utilizzate).
  • Struttura e geometria. Numeri di coordinazione bassi, intermedi ed elevati (con esempi). Complessi polimetallici.
  • Isomeria e chiralità: complessi planari quadrati, complessi tetraedrici, complessi ottaedrici.
  • Chimica degli elementi dei gruppi 1,2,13,14,15,16,17,18 e degli elementi del blocco d.
  • Struttura elettronica dei complessi: teoria del campo cristallino; serie spettrochimica dei leganti; energia di stabilizzazione del campo dei leganti; proprietà magnetiche dei complessi: suscettività magnetica e sua misura; correlazione con la configurazione elettronica. Applicazioni alla geometria ottaedrica, tetraedrica, planare quadrata (con esempi). Effetto Jahn-Teller. Serie di Irving-Williams. Teoria del campo dei leganti: il legame sigma e il legame pi greco. Basi sigma; acidi e basi pi greco.

II parte, 4 CFU - Prof. Claudio GARINO

  • Chimica organometallica, configurazioni elettroniche stabili e conteggio elettronico.
  • Principali reazioni dei composti organometallici (sostituzione dei leganti, trasferimento elettronico, addizione ossidativa, eliminazione riduttiva, inserzione migratoria, β-eliminazione, metatesi…).
  • Metallo-idruri, complessi del diidrogeno, interazioni agostiche.
  • Complessi con leganti alchilici, alchenilici, alchinilici, arilici.
  • Metallo-alcheni e metallo-alchini.
  • Metallo-carbeni e metallo-carbini.
  • Metallo-carbonili.
  • Leganti fosfinici e angolo di Tolmann.
  • Leganti azotati. Complessi di diazoto.
  • Cicli catalitici di idrogenazione, idroformilazione, carbonilazione, metatesi, polimerizzazione, coupling, ossidazione.
  • Cenni di spettroscopia NMR (fondamenti, chemical shift, costanti di accoppiamento, interpretazione di spettri protonici).

Part I, 8 CFU - Prof. Mario CHIESA

  • Structures of solids, factors determining structure, energy aspects of ionic bonding.
  • Acids and bases (Broensted, Lewis), aquoacids, oxides, hard and soft acids.
  • Oxidation and reduction. Latimer, Frost, Ellingham diagrams.
  • Chemical extraction of elements.
  • Coordination compounds.
  • Definition. Bonding types. Nomenclature (abbreviations used).
  • Structure and geometry. Low, intermediate and high coordination numbers (with examples). Polymetallic complexes.
  • Isomerization and chirality: square planar complexes, tetrahedral complexes, octahedral complexes.
  • Chemistry of the elements of groups 1,2,13,14,15,16,17,18 and of the d-block elements.
  • Electronic structure of complexes: crystal field theory; spectrochemical series of ligands; field stabilisation energy of ligands; magnetic properties of complexes: magnetic susceptibility and its measurement; correlation with electronic configuration. Applications to octahedral, tetrahedral, square planar geometry (with examples). Jahn-Teller effect. Irving-Williams series. Field theory of ligands: the sigma bond and the pi bond. Sigma bases; acids and pi bases.

Part II, 4 CFU - Prof. Claudio GARINO

  • Organometallic chemistry, electronic configurations and electron counting.
  • Main reactions of organometallic compounds (ligand substitution, electron-transfer processes, oxidative addition, reductive elimination, migratory insertion, β-elimination, metathesis...).
  • Metal-hydrides, dihydrogen complexes, agostic interactions.
  • Complexes with alkyl, alkenyl, alkyne and aryl ligands.
  • Metal-alkenes and metal-alkynes
  • Metal-carbenes and metal-carbynes.
  • Metal-carbonyls.
  • Phosphine and related ligands, Tolmann's angle.
  • Nitrogen containing ligands. Dinitrogen complexes.
  • Catalytic cycles of hydrogenation, hydroformylation, carbonylation, metathesis, polymerization, coupling, oxidation.
  • Hints of NMR spectroscopy (fundamentals, chemical shift, coupling constants, interpretation of protonic spectra).
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Modalità di insegnamento

L'insegnamento verrà erogato in presenza. La metodologia didattica impiegata consiste in 96 ore di didattica frontale, 64 durante il primo periodo (Prof. Chiesa) e 32 durante il secondo periodo (Prof. Garino).

Materiale didattico pubblicato su Moodle.

All lessons will be delivered in presence. The teaching methodology employed consists of 96 hours of frontal teaching, 64 during the first period (Prof. Chiesa) and 32 during the second period (Prof. Garino).

Learning resources published on Moodle.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Le conoscenze acquisite sono verificate mediante una prova orale, in due parti (una relativa alla parte I del corso, 8 CFU, e una relativa alla parte II, 4 CFU). L'esame è incentrato sulla verifica dell'avvenuta comprensione dei principi fondamentali della correlazione legame-struttura-reattività nei composti inorganici. Occorrerà essere in grado di scrivere correttamente le formule molecolari e di struttura dei più comuni composti inorganici, e sapere riconoscerne il tipico comportamento chimico. Viene valutata la capacità di organizzare la conoscenza sia discorsivamente che tramite l'impiego di formule, diagrammi e schemi. La valutazione tiene conto della capacità di ragionamento critico sugli argomenti studiati e dell'uso di un lessico appropriato.
Il voto è espresso in trentesimi, ed è dato dalla media pesata sui CFU dei voti delle due parti che costituiscono l’insegnamento.

Gli esami si svolgeranno in presenza.

The acquired knowledge is tested by means of an oral test, in two parts (one relating to part I of the course, 8 CFU, and the other relating to part II, 4 CFU). The examination focuses on the understanding of the basic principles of bond-structure-reactivity correlation in inorganic compounds. The student must be able to correctly write the molecular and structural formulae of the most common inorganic compounds, and recognise their typical chemical behaviour. The ability to organise knowledge, both discursively and through the use of formulae, diagrams and schemes is assessed. The evaluation takes in consideration the capability of critical reasoning about the studied opics and the employ of a suitable lexicon.
The mark is espressed in thirtieths, and is obtaine by the weighed average on the CFU of the marks of the two parts of the course.

Exams will take place in presence.

Oggetto:

Attività di supporto

Ripassi e chiarimenti/approfondimenti sugli argomenti dei moduli su richiesta, previo appuntamento via mail (singoli o piccoli gruppi).

Clarification/further information on the topics of the course at the request of students by appointment via e-mail (individual or small groups).

Testi consigliati e bibliografia



Oggetto:
Libro
Titolo:  
Chimica Inorganica Descrittiva
Anno pubblicazione:  
2017
Editore:  
EdiSES
Autore:  
G. Rayner-Cahham, T. Overton
ISBN  
Permalink:  
Capitoli:  
2, 3 (Lewis, VSEPR), 5-8, 9.1-9.2-9.5, 10-17, 19, 20, 22
Obbligatorio:  
No


Oggetto:
Libro
Titolo:  
La Chimica Inorganica di Atkins
Anno pubblicazione:  
2021
Editore:  
Zanichelli
Autore:  
M. Weller, T. Overton, J. Rourke, F. Armstrong
ISBN  
Obbligatorio:  
No


Oggetto:
Libro
Titolo:  
Chimica Inorganica
Anno pubblicazione:  
2012
Editore:  
PICCIN
Autore:  
G.L. Miessler, D.A. Tarr
ISBN  
Permalink:  
Capitoli:  
6-10, 12-15
Obbligatorio:  
No


Oggetto:
Libro
Titolo:  
Chimica inorganica : principi, strutture, reattività
Anno pubblicazione:  
1999
Editore:  
PICCIN
Autore:  
J.E. Huheey, E.A. Keiter, R.L. Keiter
ISBN  
Permalink:  
Capitoli:  
4, 7, 9-13, 15
Obbligatorio:  
No
Oggetto:

Materiale didattico presentato durante il corso, necessariamente integrato con un libro di testo.

Altri testi di riferimento per gli argomenti svolti:

• L. Pauling, La natura del legame chimico e la struttura delle molecole dei cristalli: introduzione alla strutturistica chimica moderna (collocazione in biblioteca: SCAFF II 675 1).
• N. N. Greenwood, A. Earnshaw, Chimica degli elementi, Piccin (collocazione in biblioteca: BIB . 513 1).
• F. A. Cotton, La teoria dei gruppi in chimica, Tamburrini (collocazione in biblioteca: BIB . 41).
• L. E. Orgel, An introduction to transition-metal chemistry : ligand-field theory (biblioteca Ponzio, Chimica; collocazione: SCAFF IV 115).
• M. Hesse, H. Meyer, B. Zeeh, Metodi Spettroscopici in chimica organica, Edises (biblioteca Ponzio, Chimica; collocazione BIB 00 0000492).
• A. Randazzo, Guida Pratica alla Interpretazione di Spettri NMR, Ed. Loghia (biblioteca Ponzio, Chimica).

Sitografia

Un sito per visualizzare gli elementi di simmetria delle molecole: http://symmetry.otterbein.edu/index.html

La modellazione della geometria molecolare verrà svolta in aula con l'ausilio dell' APP per smartphone e tablet (IOS e Android) WebMO, ottenibile gratuitamenta dal sito webmo.net



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Note

Frequenza libera (consigliata).

Gli/le studenti/esse con disturbi dell’apprendimento o disabilità, sono pregati di prendere visione delle modalità di supporto (https://www.unito.it/servizi/lo-studio/studenti-con-disabilita) e di accoglienza (https://www.unito.it/accoglienza-studenti-con-disabilita-e-dsa) di Ateneo, ed in particolare delle procedure necessarie per il supporto in sede d’esame (https://www.unito.it/servizi/lo-studio/studenti-con-disabilita/supporto-agli-studenti-con-disabilita-sostenere-gli-esami).

Attendance: free (suggested).

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Ultimo aggiornamento: 06/03/2024 11:12
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