Corso di Chimica

Polimeri e nanomateriali di oggi e per il futuro

l corso è rivolto principalmente a chi intende avere una visione completa degli argomenti di base e avanzati della Chimica per acquisire le conoscenze necessarie per insegnare nella scuola media superiore. Esso fornisce anche una visione dello sviluppo attuale della Chimica nel campo dei polimeri e dei materiali nanostrutturati utile per comprendere la attuale evoluzione nel campo della Scienza dei Materiali.

Il corso fornisce 6 crediti formativi universitari necessari per completare la propria preparazione ed eventualmente poter accedere ai concorsi delle classi di insegnamento di Scienze.


Il corso è composto da 6 moduli:

per un totale di video registrazioni corrispondenti a circa 48 ore di lezioni tradizionali; in termini di Crediti Formativi Universitari (CFU) l'impegno necessario corrisponde a 6 CFU (dove 1 CFU corrisponde a 25 ore di impegno, tra lezioni, esercitazioni e studio).

Consulta le informazioni per iscriversi al corso.


Descrizione dei singoli moduli


Modulo Valutazioni energetiche - prof. Eugenio Torracca

Prof. Eugenio Torracca, Dipartimento di Scienze Università Roma Tre

Descrizione generale:
Al livello macroscopico: sostanze e processi.
Sistema e ambiente. Le funzioni di stato. L’energia libera. Sistemi a più componenti: il potenziale chimico. Lo stato standard. Il significato del dislivello di G. Gli effetti delle variazioni di T. Processi guidati dall’entropia. Interazione idrofobica. Il caso dell’ATP. Le reazioni acido – base.

Al livello microscopico: energia e interazioni molecolari.Interazoni nei gas: le evidenze sperimentali. Componenti attrattiva e repulsiva. Utilizzo del programma Avogadro per la rappresentazione delle strutture molecolari e della loro energia. Le conformazioni. Geometrie molecolari e momenti dipolari. Il legame idrogeno. Entropia dal punto di vista statistico.

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Modulo Chimica Organica di Base

Prof.ssa Daniela Tofani, Dipartimento di Scienze Università Roma Tre

Descrizione generale:
Cardini della chimica organica.
Concetto acido base, effetto induttivo e di risonanza. Nucleofili ed elettrofili.

Stereochimica.Carbonio asimmetrico e sue peculiarità. Rappresentazione secondo Fisher. Enantiomeri e distereoisomeri. Mesoforme. Proprietà degli alcheni e reattività del doppio legame. Addizione elettrofila, radicalica e nucleofila.

Sostituzioni ed eliminazioni. Sn1, Sn2, E1 ed E2. Gruppo uscente e nucleofilo. Meccanismo e competizioni. Stereochimica delle reazioni.

Reattività di carbonili ed acili. Proprietà dei gruppi carbonilici. Addizioni al carbonile di nucleofili forti e deboli. Acetali. Condensazioni aldoliche. Proprietà dei composti acilici. Reattività. Sostituzione nucleofila acilica. Condensazione di Claisen.

Reattività di dieni e isocianati. Caratteristiche energetiche dei dieni. Addizione elettrofila e radicalica a dieni coniugati. Reazioni di addizione sugli isocianati.

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Modulo Petrolio

Prof.ssa Daniela Tofani, Dipartimento di Scienze Università Roma Tre

Descrizione generale:

Origine del petrolio. Teoria abiotica. Regola di Kudryavtsev. Evidenze di termodinamica statistica. Teoria della biosfera profonda calda. Presenza extraterrestre di idrocarburi. Origine biotica. Ciclo del carbonio. Rocce madri. Diagenesi e Cherogene. Catagenesi e Metagenesi. Rocce serbatoio.

Storia ed estrazione. Il petrolio nell’antichità. Medioevo ed età moderna. Età contemporanea. Petrolio oggi. Giacimenti petroliferi: ricerca ed estrazione. Fracking. Trasporto.

Raffinazione del petrolio. Purificazione: dissalazione, desolforazione e idrodeazotazione. Raffinazione delle frazioni. Potere antidetonante. Cracking termico e cracking catalitico. Hydrocracking. Industria e inquinamento. Petrolchimica e filiera dell’etilene. Inquinamento ambientale. Bioaccumulo. Piogge acide. Effetto serra. Acidificazione degli oceani.

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Modulo Polimeri

Prof.ssa Daniela Tofani, Dipartimento di Scienze Università Roma Tre

Descrizione generale:

Classificazione dei polimeri. Materiali e polimeri. Definizione. Origine. Componenti. Reazione di formazione. Struttura e stereochimica. Proprietà. Impiego industriale.

Proprietà dei polimeri. Relazione struttura attività. Morfologia. Interazioni intramolecolari. Viscosità. Distribuzione dei pesi molecolari. Cristallinità. Caratteristiche termiche. Proprietà meccaniche.

Polimeri naturali e artificiali. Polimeri naturali. Polimeri artificiali. Gomma vulcanizzata. Nitrocellulosa Parkesine e Celluloide. Galalite. Acetato di cellulosa. Rayon e Cellophane.

Tecniche di produzione. Produzione di prodotti polimerici. Metodi di polimerizzazione Materiali polimerici. Prodotti industriali.

Polimeri di condensazione. Tipi di polimerizzazione. Polimerizzazione per condensazione. Poliesteri. Polietilentereftalato. Fibre di poliestere. Policarbonati. Poliammidi. Nylon. Kevlar.

Resine polimeriche. Polimerizzazione a stadi. Resine epossidiche. Resine cross-link. Poliuretani. Elastam. Resine fenolo-formaldeide. Resine resoliche. Resine Novolac.

Polimeri per addizione. Polimerizzazione per addizione. Polimerizzazioni radicaliche. Polietilene LDPE e HDPE. Polivinilcloruro. Teflon. Poliacrilammide. Polimerizzazioni cationiche. Poliisobutilene. Polimerizzazioni anioniche. Policianoacrilato.

Copolimeri. Copolimeri a blocchi. Gomma SBS. Copolimeri ad innesto. Termopolimero ABS. Copolimeri statistici. Gomma EDPM.

Polimeri stereoregolari. Stereochimica delle polimerizzazioni. Catalisi eterogenea. Idrogenazione di alcheni. Catalisi di Ziegler Natta. Storia. Catalizzatore. Meccanismo. Polipropilene. Polistirene.

Riciclo e polimeri ecocompatibili. Inquinamento da plastiche. Ciclo produttivo e riciclo. Riciclo: metodo meccanico e metodo chimico. Polimeri ecocompatibili. Polimeri biodegradabili. Biopolimeri di sintesi. Polilattico-glicolico. Poliaspartato. Biopolimeri da microorganismi. Poliidrossialcanoati.

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Modulo Nanomateriali: alcuni esempi

Prof. Eugenio Torracca, Dipartimento di Scienze Università Roma Tre

Descrizione generale:

Dimensioni e proprietà fisiche. Visibilità, colore, solubilità. Pressione interna e tensione di vapore nei liquidi. Energia di superficie e reattività. Film sottili. Proprietà elettriche dei solidi. I Quantum Dots.

Ossidi e metalli.Il diossido di titanio. TiO2 come sistema redox. Fotodecomposizione di H2O. Conversione energia solare. Superfici super-idrofile. Sensori per la Biologia. Veicolazione di farmaci. Filtri solari Il diossido di silicio. Metodi di preparazione. Silice mesoporosa. Interazione con le cellule. Nanoparticelle che rispondono a stimoli. NP luminescenti. Trasporto di farmaci. NP di oro e di argento. Metodi di preparazione. Applicazioni analitiche. Il problema della presenza di NP nell’ambiente.

Fullereni.La scoperta. La struttura. Le proprietà. Gli endofullereni. I derivati dei fullereni. Le applicazioni.

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Modulo Nanomateriali: uno sguardo alle applicazioni

Prof. Eugenio Torracca, Dipartimento di Scienze Università Roma Tre

Descrizione generale:

Grafene e nanotubi di C. Composti di intercalazione della grafite: le batterie agli ioni Li+. Dalla grafite al grafene: esfoliazione meccanica e chimica. La scoperta. Metodi di preparazione. Come si maneggia il grafene. Le proprietà del grafene. Le proprietà elettriche. Le applicazioni: come ‘filtro’; come materiale per sensori; per sequenziare il DNA; nei display. Grafene modificato chimicamente. Dal grafene ai nanotubi. La scoperta dei nanotubi di C. La struttura. Gli indici. Le proprietà meccaniche ed elettriche. Le applicazioni: film sottili, inchiostri, nanoreattori, nanopipette, nanofili; separazioni a livello molecolare; compositi con i polimeri.

Utilizzazioni e auto-assemblaggio.NP magnetiche per estrarre acqua. Gli idrogel: caratteristiche strutturali, un esperimento con i pannolini. Materiali intelligenti: risposta alle variazioni di T o di pH. Rendere l’acqua potabile con una bustina. Bagnabilità. Materiali superidrofobici. L’effetto ‘loto’ e ‘rosa’. Le gerarchie dimensionali. Come si prepara una superficie superidrofobica. Biomimetica: materiali che imitano la natura: la bardana, il bisso delle cozze, il geco. Strutture dissipative: le celle di Bénard. Il modello di Penrose. Copolimeri a blocchi. Autoassemblaggio con agenti templanti. Gli inizi della Chimica sopramolecolare. Polimeri sopramolecolari. Particelle Giano. Cristalli di colloidi. Autoassemblaggio a livello meso.

Last modified: Tuesday, 24 March 2020, 1:08 PM