L'insegnamento è composto da due moduli: Fondamenti di chimica organica e Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia. Ha i seguenti obiettivi formativi:
- la conoscenza della chimica organica necessaria per un ingegnere chimico, attraverso lo studio dei composti organici (struttura, nomenclatura, tecniche comuni di caratterizzazione spettroscopica) e della loro reattività e l'interpretazione razionale dei meccanismi di reazione (natura dei reagenti, intermedi, aspetti energetici, stereochimica)
The course consists of two modules and has the following educational objectives:
- the knowledge of organic chemistry necessary for a chemical engineer, through the in-depth study of organic compounds (relative molecular structure, nomenclature, isomers) and their reactivity as well as the rational interpretation of reaction mechanisms (nature of reagents, intermediates, energy aspects, stereochemistry)
L'obiettivo della prima parte dell'insegnamento è quella di sviluppare nello studente l'abilità di riconoscere le principali classi di composti organici e relative principali reazioni chimiche, interpretandole attraverso il concetto di legame chimico, struttura molecolare e come questi influenzino i meccanismi di reazione. Lo studente deve anche rendersi capace di usare la nomenclatura IUPAC per i composti organici e i concetti di isomeria, nonché di conoscere i fondamenti relativi ad alcuni metodi spettroscopici per l'identificazione di prodotti organici. Lo studente saprà riconoscere le principali classi di molecole e macromolecole (naturali e sintetiche), principalmente in ambito alimentare, nonché proporre delle strategie di preparazione di composti che richiedano processi semplici di sintesi. Attraverso il lavoro sperimentale in laboratorio verrà acquisita minima manualità in semplici operazioni sperimentali quali la preparazione e diluizione di soluzioni, la conduzione di analisi spettroscopiche (spettroscopia IR e UV-Vis) su una reazione chimica.
The aim of the first part of the course is to let the student develop the ability to recognize the main classes of organic compounds and their main chemical reactions, interpreting them through the concept of chemical bond, molecular structure and how these influence the reaction mechanisms. The student must also be able to use the IUPAC nomenclature for organic compounds and understand/manage the concepts of isomerism, as well as to know the fundamentals of some spectroscopic methods for the identification of organic products. The student will be able to recognize the main classes of molecules and macromolecules (natural and synthetic), mainly in the food sector, as well as propose strategies for the preparation of compounds that require simple syntheses. Through experimental work in the laboratory, basic manual skills will be acquired in simple operations such as the preparation and dilution of solutions, and the spectroscopic analysis (IR and UV-Vis spectroscopy) of chemical reactions.
Lo studente deve conoscere i fondamenti della chimica generale, in particolare i concetti di legami chimici primari e secondari, la stechiometria, gli equilibri chimici, nonché le basi della termodinamica, della fisica e della analisi matematica.
The student needs to know the fundamentals of general chemistry, in particular the concepts of primary and secondary chemical bonds, stoichiometry, chemical equilibria, as well as the basics of thermodynamics, physics and mathematical analysis.
Ibridizzazioni e legami primari del Carbonio, teoria VSEPR, orbitali atomici e molecolari, polarità di legami e molecole, forze intermolecolari, solubilità, acidità e basicità delle molecole organiche ed i fattori che le influenzano. I composti organici di base (idrocarburi alifatici e aromatici) e relativa nomenclatura IUPAC. Composti derivati: classificazione delle principali famiglie di composti contenenti ossigeno, azoto, zolfo e alogeno derivati. I composti eterociclici. Legami secondari (forze intermolecolari) dei composti organici: effetto sulle proprietà fisiche e sulla solubilità. Caratteristiche dei solventi e relative miscele. Isomeria dei composti organici: metamerie e stereoisomerie conformazionali, geometriche, ottiche. Stati energetici delle molecole organiche (stabilità, reattività) attraverso la teoria della risonanza: effetti elettronici dei gruppi funzionali organici. Cenno su racemi e loro risoluzione. Metodi spettroscopici: elementi di spettroscopia UV-visibile, infrarossa e di risonanza magnetica nucleare NMR, cenni ai fenomeni fisici alla base delle tecniche analitiche e utilizzo delle spettroscopie per il monitoraggio dello sviluppo di una reazione. Reazioni chimiche dei composti organici: classificazione secondo esito e secondo meccanismo di reazione. Reazioni di addizione con meccanismo radicalico, reazioni di addizione con meccanismo elettrofilo, addizioni nucleofile al carbonile. Reazioni di sostituzione elettrofile aromatiche. Reazioni di sostituzione con meccanismo radicalico su idrocarburi saturi, meccanismo radicalico di inibizione con composti organici antiossidanti; Sostituzioni nucleofile alifatiche con meccanismi Sn1 e Sn2, sostituzioni nucleofile aciliche. Eliminazioni unimolecolari e bimolecolari. Macromolecole: polimeri e polimerizzazione. Biomolecole: le principali molecole organiche di interesse biologico (amminoacidi, glucidi, acidi grassi): struttura e principali caratteristiche. Le macromolecole biologiche (polisaccaridi, lipidi, e proteine).
Hybridizations and primary bonds of carbon, VSEPR theory, atomic and molecular orbitals, polarity of bonds and molecules, intermolecular forces, solubility, acidity and basicity of organic molecules and related influencing factors. Main organic compounds (aliphatic and aromatic hydrocarbons) and their IUPAC nomenclature. Derivative compounds: classification of the main families of compounds containing oxygen, nitrogen, sulfur and halogen derivatives. Heterocyclic compounds. Secondary bonds (intermolecular forces) of organic compounds: effect on physical properties and solubility. Characteristics of solvents and mixtures thereof. Fundamentals of isomerism of organic compounds: conformational, geometric, optical metameries and stereoisomeres. Energy states of organic molecules (stability, reactivity) through resonance theory: electronic effects of organic functional groups. Outline on racemes and their resolution. Elements of UV-visible and infrared spectroscopy and NMR nuclear magnetic resonance, introduction to the physical phenomena underlying the analytical techniques and use of spectroscopies for monitoring the characteristics of a reaction. Chemical reactions of organic compounds: classification according to products and reaction mechanism. Addition reactions with radical mechanism, addition reactions with electrophilic mechanism, nucleophilic carbonyl additions. Aromatic electrophilic substitution reactions. Substitution reactions with radical mechanism on saturated hydrocarbons, radical inhibition mechanism with organic antioxidant compounds; Aliphatic nucleophilic substitutions with Sn1 and Sn2 mechanisms, acyl nucleophilic substitutions. Unimolecular and bimolecular eliminations. Macromolecules: polymers and polymerization. Biomolecules: the main organic molecules of biological interest (amino acids, carbohydrates, fatty acids): structure and main characteristics. Biological macromolecules (polysaccharides, lipids and proteins).
Relativamente a Fondamenti di chimica organica, oltre alle lezioni di teoria (48 h) e di esercitazioni in aula (9 h) è prevista una attività di laboratorio (3 h) sullo svolgimento di reazioni tipiche della chimica organica e determinazione quali-quantitativa di composti organici tramite spettroscopie, iodurazione e polarimetria. Se possibile, le attività di laboratorio saranno svolte in presenza nel secondo semestre in concomitanza con il modulo di Fondamenti di biologia molecolare e microbiologia, altrimenti verranno organizzate delle esperienze che gli studenti potranno svolgere in sicurezza presso il proprio domicilio.
Se possibile, è inoltre prevista una visita guidata in azienda alimentare operante nella produzione e/o trasformazione di oli e grassi animali grezzi, concimi e composti azotati.
During Fundamentals of organic chemistry course, in addition to the lessons of Theory (48 h) and Training in the classroom (9 h), a laboratory activity (3 h) is foreseen on carrying out some typical chemical reactions of organic molecules and the quali-quantitative determination of organic compounds through spectroscopy, iodination and polarimetry. If possible, lab activities will be held in presence and are scheduled for the second semester concurrently with the Fundamentals of molecular biology and microbiology module, otherwise some alternative experiments will be proposed to be carried out at home, in full safety.
If possible, a guided tour is also foreseen at a food company for manufacturing and/or transformation of crude animal oils and fats, fertilizers and nitrogen compounds.
Un elenco (non esaustivo) dei testi consigliati è proposto qui di seguito:
- T. W. Graham Solomons, Craig B. Fryhle, Chimica Organica, III Ed. Zanichelli (Testo avanzato completo)
- W.H. Brown, T. Poon, Introduzione alla Chimica Organica, V o VI Ed. EdiSES
- J. McMurry, Fondamenti di Chimica Organica, IV Ed. Zanichelli
- P. Y. Bruice, Elementi di Chimica Organica, II Ed. EdiSES
Per la parte specifica di chimica degli alimenti (facoltativo):
- L. Mannina, M. Daglia, A. Ritieni , La Chimica e gli Alimenti, I Ed. CEA (Casa Editrice Ambrosiana)
A non-exhaustive list of recommended textbooks is proposed below:
- T. W. Graham Solomons, Craig B. Fryhle, Chimica Organica, III Ed. Zanichelli (Advanced and exhaustive textbook)
- W.H. Brown, T. Poon, Introduzione alla Chimica Organica, V o VI Ed. EdiSES
- J. McMurry, Fondamenti di Chimica Organica, IV Ed. Zanichelli
- P. Y. Bruice, Elementi di Chimica Organica, II Ed. EdiSES
A specific textbook (optional) for the Food Chemistry section is:
- L. Mannina, M. Daglia, A. Ritieni , La Chimica e gli Alimenti, I Ed. CEA (Casa Editrice Ambrosiana)
Modalità di esame: Prova orale facoltativa; Prova scritta su carta con videosorveglianza dei docenti;
Per il modulo di Fondamenti di chimica organica la verifica prevede una prova scritta obbligatoria, della durata di 1 ora, con quesiti sia a risposta multipla che aperta ed esercizi. La prova si svolge in virtual classrooms parallele di non più di 30 studenti sorvegliati tramite piattaforma VC di ateneo (BBB). L'esame scritto potrà comprendere la valutazione dell'esperienza di laboratorio, con un massimo di 2 domande specifiche relative alle esperienze svolte, per un punteggio massimo di 4/30 sul voto finale dell'insegnamento.
Durante la prova non sarà ammesso nessun materiale didattico portato dallo studente. Eventuali tabelle necessarie allo svolgimento saranno fornite in anticipo, attraverso la sezione "Materiale" del portale della Didattica, dal docente responsabile.
La prova scritta determinerà l'attribuzione di un voto in trentesimi da 0 a 30 e lode che, se uguale o superiore a 18, potrà essere integrato con una prova orale facoltativa.
Il voto complessivo dell'insegnamento è la media pesata delle valutazioni ottenute per i due moduli (50% per la parte di Fondamenti di Chimica Organica e 50% per la parte di Fondamenti di Biologia molecolare e Microbiologia).
Exam: Optional oral exam; Paper-based written test with video surveillance of the teaching staff;
The evaluation of the Fundamentals of organic chemistry module is structured in a compulsory written examination, lasting 1 hour, with both multiple choice and open questions. The written test will occur in parallel virtual classrooms consisting of not more than 30 students, remotely surveilled using the VC platform of Polito (BBB). An evaluation of the laboratory experience with a maximum of 2 specific questions related to the experiences carried out, could also be part of the written examination and will contribute for a maximum of 4/30 on the final grade.
During the examination no external didactic material will be allowed. If needed, optional tables will be provided in advance, through the "Material" section of the course webpage, by the teacher.
The written test will yield a grade between 0 and 30 with merit that, if equal or higher than 18, can be integrated with an optional oral examination.
The overall mark will result from the average of the resulting evaluations of the two course's building modules (50% for the Fundamentals of organic chemistry module and 50% for the Fundamentals of molecular biology and microbiology).
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa; Prova scritta su carta con videosorveglianza dei docenti;
Per il modulo di Fondamenti di chimica organica la verifica prevede una prova scritta obbligatoria della durata di 1 ora (se possibile in presenza, altrimenti in remoto tramite piattaforma di virtual classroom di Ateneo (BBB), con quesiti sia a risposta multipla che aperta. L'esame scritto potrà comprendere la valutazione dell'esperienza di laboratorio, con un massimo di 2 domande specifiche relative alle esperienze svolte, per un punteggio massimo di 4/30 sul voto finale dell'insegnamento.
Durante la prova non sarà ammesso nessun materiale didattico portato dallo studente. Eventuali tabelle necessarie allo svolgimento saranno fornite in anticipo, attraverso la sezione "Materiale" del portale della Didattica, dal docente responsabile.
La prova scritta determinerà l'attribuzione di un voto in trentesimi da 0 a 30 e lode che, se uguale o superiore a 18, potrà essere integrato con una prova orale facoltativa.
Il voto complessivo dell'insegnamento è la media pesata delle valutazioni ottenute per i due moduli (50% per la parte di Fondamenti di Chimica Organica e 50% per la parte di Fondamenti di Biologia molecolare e Microbiologia).
Exam: Written test; Optional oral exam; Paper-based written test with video surveillance of the teaching staff;
The evaluation of the Fundamentals of organic chemistry module is structured in a compulsory written examination (if possible in a classroom, else using the University platform for Virtual Classroom (BBB) in remote), lasting 1 hour, with both multiple choice and open questions. An evaluation of the laboratory experience with a maximum of 2 specific questions related to the experiences carried out, could also be part of the written examination and will contribute for a maximum of 4/30 on the final grade.
During the examination no external didactic material will be allowed. If needed, optional tables will be provided in advance, through the "Material" section of the course webpage, by the teacher.
The written test will yield a grade between 0 and 30 with merit that, if equal or higher than 18, can be integrated with an optional oral examination.
The overall mark will result from the average of the resulting evaluations of the two course's building modules (50% for the Fundamentals of organic chemistry module and 50% for the Fundamentals of molecular biology and microbiology).
