L’insegnamento è composto da due moduli e ha i seguenti obiettivi formativi: - la conoscenza della chimica organica necessaria per lo studio dei materiali a base di carbonio quali i polimeri, ovvero la conoscenza dei composti organici (struttura, nomenclatura, tecniche comuni di caratterizzazione spettroscopica) e della loro reattività con l'interpretazione razionale dei meccanismi di reazione (natura dei reagenti, intermedi, aspetti cinetici e termodinamici, stereochimica); la conoscenza della letteratura scientifica chimica - la conoscenza di base dei meccanismi di trasporto di quantità di moto e di calore; la capacità di prevederne quantitativamente la velocità e l'entità

L'obiettivo della prima parte dell’insegnamento è sviluppare nell'allievo l'abilità di riconoscere le principali classi di composti organici e le principali reazioni chimiche, interpretandole attraverso i meccanismi di reazione. L'allievo deve anche rendersi capace di usare la nomenclatura IUPAC per i composti organici, applicare metodi spettroscopici per l'identificazione di prodotti organici, reperire dati attraverso le fonti della letteratura scientifica. Quindi al termine dell'insegnamento si chiederà allo studente di: - conoscere le classi dei composti organici e la loro nomenclatura IUPAC - conoscere i meccanismi principali delle reazioni chimiche di base - conoscere le spettroscopie e la loro applicabilità per l'identificazione dei composti organici e il controllo delle loro reazioni - conoscere l'organizzazione della letteratura scientifica - aver acquisito manualità in semplici operazioni di laboratorio (preparazione e diluizione di soluzioni, conduzione di analisi spettrocopiche (spettroscopia UV-Vis) La seconda parte dell’insegnamento porta l'allievo a conoscere i meccanismi diffusivi e convettivi del trasporto di proprietà. La trattazione sarà volta a fornire all'allievo la capacità di valutare quantitativamente questi fenomeni. Pertanto al termine dell'insegnamento l'allievo dovrà essere in grado di impostare in modo matematicamente corretto i problemi di scambio di calore e di quantità di moto, e di risolvere tali problemi per geometrie semplici. Ai fini dell'autonomia di giudizio e della comunicazione tecnica l'allievo deve essere inoltre in grado di - redigere una relazione di laboratorio - consultare la letteratura scientifica - conoscere la terminologia internazionale, in particolare quella inglese. Queste conoscenze e abilità vengono acquisite attraverso le esercitazioni di laboratorio e la preparazione di una ricerca bibliografica semplice.

L'allievo 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.

Prima parte: Fondamenti di chimica organica Ibridizzazioni e legami primari del C. I composti organici di base e relativa nomenclatura essenziale. I composti eterociclici. Composti derivati: classificazione delle principali famiglie di composti contenenti ossigeno e di composti contenenti azoto. Regole principali di nomenclatura IUPAC sostitutiva. Composti organici reattivi in polimerizzazione. Legami secondari dei composti organici: effetto sulle proprietà fisiche e sulla solubilità. Classificazione dei solventi. I tensioattivi. 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. Composti acidi e basici secondo Arrehnius, Bronsted-Lowry, Lewis. Equilibrio acido-base nei composti organici. Elementi di spettroscopia UV-visibile: transizioni elettroniche tipiche, gruppi cromofori e batocromici, il colore. Elementi di spettroscopia infrarossa: cenni ai fenomeni fisici a base della tecnica analitica, modi di risonanza ( stretching, bending). Elementi di spettroscopia di risonanza magnetica nucleare NMR: cenni ai fenomeni fisici a base della tecnica analitica, chemical shifts, regole per la previsioni dei segnali di risonanza e della loro molteplicità. Determinazioni quantitative con tecniche spettroscopiche: legge di Lambert-Beer, metodi della retta di taratura, metodo delle aggiunte standard. Utilizzo delle spettroscopie per il monitoraggio della cinetica 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. Cenni sulla reazione di polimerizzazione radicalica e relativo meccanismo (a completare la spiegazione sul meccanismo delle addizioni radicaliche). Reazioni di sostituzione: sostituzioni elettrofile aromatiche, sostituzioni con meccanismo radicalico su idrocarburi saturi, sostituzioni nucleofile alifatiche con meccanismi Sn1 e Sn2, sostituzioni nucleofile aciliche. Eliminazioni unimolecolari e bimolecolari. La letteratura scientifica: sorgenti primarie e secondarie, cenni di ricerca bibliografica. Seconda parte: Fenomeni di trasporto e sicurezza Bilanci di proprietà globali e locali Trasporto di energia: Conduzione, legge di Fourier e conducibilità termica; Convezione, proprietà dei fluidi, interazioni fluido-parete, legge di Newton, coefficienti di scambio; Irraggiamento, interazione radiazione-superfici, scambio di energia tra corpi neri e grigi, fattori di forma. Trasporto di quantità di moto: trasporto molecolare e legge di Newton; Viscosità nel caso di fluidi Newtoniani e non Newtoniani: gas, liquidi (polimerici e non), sospensioni ed emulsioni; trasporto per convezione; interazioni fluido-parete; definizione di coefficiente di attrito; Problemi di trasporto di quantità di moto per geometrie semplici; Impostazione generale delle equazioni di trasporto. La sicurezza in laboratorio.

Il principio guida di questo corso elementare è presentare la chimica organica come una disciplina basata su idee e concetti unificanti, scoraggiando la pura memorizzazione. Pertanto si enfatizzeranno le relazioni tra le strutture e le proprietà dei composti; inoltre si discuterà molto di meccanismi di reazione, presentando i processi di sintesi per similarità meccanicistica e non per gruppo funzionale. Ciò significa, ad esempio, trattare la reattività degli alcheni, illustrando la sintesi di molti diversi composti ottenibili a partire da essi (si tratterà soprattutto di reazioni di addizione elettrofila), ma escludendo la preparazione degli alcheni; d'altra parte la sintesi degli alcheni sarà trattata discutendo di reazioni di eliminazione che si basano sulla reattività di alcoli o alogenuri alchilici. La trattazione teorica sarà integrata da esercitazioni in aula, con esercizi sull'identificazione dei composti organici, la loro nomenclatura, i loro spettri (UV, IR e NMR) e con problemi sulle reazioni chimiche e i loro meccanismi, mettendo a punto strategie per la soluzione di problemi di preparazione di composti (retrosintesi) limitatamente a processi che richiedano non più di due passaggi sintetici. Sono previste delle esercitazioni di laboratorio, in cui gli allievi a piccoli gruppi, si applicano in modo diretto all'esecuzione di esperienze qualitative e quantitative di caratterizzazione chimica-fisica di composti organici (polarimetria, tensiometria, spettroscopia), in particolare monomeri o oligomeri utilizzati per la sintesi di polimeri. Gli studenti eseguiranno anche una piccola ricerca bibliografica su un tema a scelta.

Attraverso il Portale della Didattica saranno messe a disposizione degli studenti dispense riguardanti tutti gli argomenti dell’insegnamento, e schede a guida del lavoro in laboratorio e della ricerca bibliografica. I testi di riferimento consigliati sono: J. Smith Gorzynski, Fondamenti di chimica organica, II edizione, McGraw-Hill, Milano, 2014 (o edizione precedente) W.H. Brown, Introduzione alla chimica organica, V edizione, Edises, Napoli, 2014 (o edizioni precedenti). W.H. Brown, Guida alla risoluzione dei problemi da Introduzione alla chimica organica, IV edizione, Edises, Napoli, 2011 (o edizioni precedenti) Il testo per approfondimenti è: M.B. Smith, J. March, March's Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms and Structure, VII Edizione, Wiley, New York, 2013 (o edizioni precedenti)

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova pratica di laboratorio; Elaborato scritto prodotto in gruppo;

Exam: Written test; Practical lab skills test; Group essay;

... La prova scritta (durata 1,5 ore) verte sulla parte di chimica organica e accerta l'acquisizione delle conoscenze sugli argomenti elencati nel programma: consiste in sei domande. La valutazione della prova scritta è integrata dalla valutazione degli elaborati relativi alle esercitazioni di laboratorio e della piccola ricerca bibliografica, ad accertamento dell’acquisizione di competenze sperimentali di laboratorio e di conoscenze riguardo la letteratura scientifica. Il peso della prova scritta è 80%, il peso delle altre valutazioni è 10% Il voto è la media pesata delle valutazioni ottenute per le due parti del corso (50% per la parte di Chimica Organica e 50% per la parte di Fenomeni di Trasporto e Sicurezza). Per le prove scritte non è consentito l'uso di appunti o libri se non determinate tavole indicate dal docente e fornite durante il corso.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.