Chimica e tecnologia farmaceutiche

Nozioni introduttive. Oggetto della ricerca chimica. Fenomeni chimici. Leggi fondamentali della chimica. Simboli e notazione chimica. La mole. Teoria atomica. Atomi e loro proprietà. Massa e peso atomico. Numero di Avogadro. Struttura atomica. Spettri atomici. Modello di Bohr. Natura corpuscolare ed ondulatoria dell’elettrone. Numeri quantici. Orbitali atomici. Configurazione elettronica. Legame chimico: concetto di valenza. I diversi tipi di legame e loro proprietà: ordine, energia, distanza di legame, momento dipolare. Teoria del legame di valenza e degli orbitali molecolari. Orbitali ibridi, risonanza. Struttura di alcune molecole tipiche. Legami intermolecolari. Stati di aggregazione e cambiamenti di stato. Stato aeriforme, liquido e solido. Le soluzioni e le loro proprietà colligative. Equilibri tra fasi e regole delle fasi. Principio di Le Chatelier. Cenni di termodinamica. Concetto di equilibrio. Principi della termodinamica. Alcune funzioni termodinamiche. Termochimica. Reazioni ed equilibri chimici. Criteri termodinamici per la spontaneità e l’equilibrio nelle trasformazioni chimiche. Legge di azione massa. Fattori che influenzano la posizione dell’equilibrio. Dissociazione elettrolitica. Elettroliti e loro proprietà in soluzione. Acidi e basi. Definizione e teorie sugli equilibri acido-base. Relazioni tra struttura molecolare e proprietà acido-base. Equilibri acido-base nelle soluzioni acquose.Titolazioni. Indicatori. Solubilità. Equilibri di solubilità e fattori che li influenzano. Equilibri di partizione. Reazioni elettrochimiche. Reazioni di ossidoriduzione. Potenziali, potenziali normali, forza elettromotrice, semielementi, pile, equazione di Nernst. Vari tipi di elettrolisi. Elementi di cinetica. Velocità, ordine, molecolarità di una reazione, costante cinetica e sua dipendenza dalla temperatura. Equazione di Arrhenius, energia di attivazione. Cenni elementari sulla teoria delle collisioni e del complesso attivato. Catalisi. Cenni di Chimica inorganica. Nomenclatura sistematica. Elementi tipici e loro composti principali. Esercitazioni di Stechiometria collegata al corso. Cenni sui metodi di calcolo. Notazione esponenziale dei numeri e relative operazioni elementari. Misure sperimentali e cifre-significative. Logaritmi. Unità di misura. Rapporti ponderali nelle combinazioni chimiche. Peso atomico, abbondanza isotopica, peso molecolare, peso formale. Concetto di mole. Formule chimiche. Legge delle proporzioni definite, legge delle proporzioni multiple, legge dei pesi di combinazione. Equazioni chimiche e loro significato quantitativo. Bilanciamento delle equazioni chimiche. Numero di ossidazione. Reazioni di ossido-riduzione e loro bilanciamento. Peso equivalente di combinazione, di neutralizzazione e di ossidoriduzione. Rapporti quantitativi fra sostanze che partecipano ad una reazione. Le soluzioni. Concentrazione e sue unità: molarità, normalità, molalità, frazione molare, percento in peso, percento in volume. Diluizione e mescolamento di soluzioni. Densità. Analisi volumetrica. Soluzioni titolate. Lo stato gassoso: unità relative a volume, pressione e temperatura. Le leggi dei gas ideali: legge di Boyle, legge di Charles, legge di Gay-Lussac. Principio di Avogadro. Equazione di stato dei gas ideali. Densità. Densità relativa. Miscele di gas. Pressioni parziali. Legge di Dalton. Proprietà colligative. Proprietà colligative delle soluzioni di non elettroliti: tensione di vapore, legge di Raoult, innalzamento ebullioscopio ed abbassamento crioscopico, pressione osmotica. Dissociazione elettrolitica.

Lo studente deve possedere le conoscenze di base apprese nel corso di Matematica. Non sono previste propedeuticità.

Per la teoria : - M. Schiavello, L. Palmisano “Fondamenti di Chimica” EdiSES - R. H. Petrucci et al. “ Chimica Generale” Piccin - F.Cacace, U. Croatto “Istituzioni di Chimica” La Sapienza Editrice - Paolo Silvestroni «Chimica generale», Quinta edizione, Zanichelli Per le esercitazioni: - F. Cacace, M. Schiavello “Stechiometria” Bulzoni Editore Roma

La frequenza al corso è consigliata.

La valutazione finale consiste in una prova scritta con 3 domande che, se superata, ammette alla prova orale.

La modalità di svolgimento del corso si basa su lezioni frontali ed esercitazioni di stechiometria in presenza; approfondimenti, chiarimenti, ripasso potranno essere effettuate anche in modalità mista (in presenza e da remoto).

Il corso fornisce le conoscenze fondamentali della chimica generale e inorganica, con particolare attenzione agli aspetti teorici, sperimentali e quantitativi necessari per la comprensione dei fenomeni chimici. L'insegnamento è articolato in una parte teorica e in esercitazioni numeriche di stechiometria strettamente integrate. ARTICOLAZIONE DEI CONTENUTI: Fondamenti di chimica e struttura atomica, Legame chimico e struttura molecolare, Stati di aggregazione e proprietà delle soluzioni, Termodinamica chimica, Equilibrio chimico, Equilibri in soluzione acquosa, Elettrochimica, Cinetica chimica, Chimica inorganica descrittiva. Totale ore di didattica frontale ed esercitazioni: 80 ore (corrispondenti a 8 CFU)

Per affrontare con profitto l'insegnamento di Chimica Generale e Inorganica, è indispensabile che lo studente possieda: • Conoscenze di base di matematica: capacità di manipolare equazioni algebriche, risolvere sistemi di equazioni lineari, utilizzare logaritmi ed esponenziali, operare con proporzioni e percentuali • Conoscenze di base di fisica: concetti fondamentali di meccanica (energia, lavoro, forza), termodinamica elementare (temperatura, calore, energia), elettromagnetismo di base (carica elettrica, campo elettrico) • Capacità di ragionamento logico-deduttivo e di risoluzione sistematica di problemi quantitativi • Conoscenza del sistema internazionale di unità di misura e capacità di effettuare conversioni tra diverse unità È consigliabile possedere: • Familiarità con la notazione scientifica e le cifre significative • Conoscenze elementari sulla struttura della materia acquisite nella scuola secondaria superiore Note sulle propedeuticità: Non sono previste propedeuticità

- M. Speranza, A. Filippi “Le basi della Chimica” - Edizioni A.L.E. - Roma - M. Aschi, A. Filippi “Stechiometria - Chimica Generale Attraverso gli Esercizi” - Edizioni A.L.E. - Roma - M. Speranza, A. Filippi, M. Crucianelli "L’esame di Chimica Generale" - Edizioni A.L.E. – Roma

Il corso ha la seguente organizzazione: •risoluzione di problemi numerici in aula Lo studente potrà trovare sulla piattaforma e-learning le diapositive e il materiale didattico (programma d’esame, testi consigliati) utili per la preparazione dell’esame. Resta inteso che le diapositive sono una guida agli argomenti di esame, ma non potranno mai sostituirsi ai testi consigliati e alle lezioni frontali tenute dal docente.

Modalità di frequenza La frequenza alle lezioni e alle esercitazioni dell'insegnamento di Chimica Generale e Inorganica non è obbligatoria. Tuttavia, la frequenza è fortemente consigliata in quanto: • Favorisce una migliore comprensione degli argomenti attraverso la spiegazione diretta del docente e l'interazione in aula • Permette di partecipare alle esercitazioni numeriche guidate, fondamentali per acquisire le competenze necessarie alla risoluzione dei problemi stechiometrici • Consente di beneficiare delle attività di apprendimento attivo e delle discussioni con i compagni • Facilita il confronto diretto con il docente per chiarimenti immediati su dubbi e difficoltà • Aiuta a mantenere un ritmo costante nello studio e nell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento L'esame finale è volto ad accertare il raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi, verificando l'acquisizione delle conoscenze teoriche fondamentali della chimica generale e inorganica e la capacità di applicarle nella risoluzione di problemi quantitativi. Tipologia di prova: La verifica dell'apprendimento prevede un esame scritto seguito da un colloquio orale. 1. Prova scritta (obbligatoria) Obiettivo: Verificare la capacità dello studente di applicare le conoscenze acquisite nella risoluzione di problemi quantitativi di stechiometria e di rispondere a quesiti teorici. Composizione della prova: • Esercizi numerici di stechiometria (3 esercizi): calcoli stechiometrici, bilanciamento di reazioni, calcoli su soluzioni, gas ideali, equilibri chimici, pH, elettrochimica, proprietà colligative Modalità di somministrazione: Prova scritta in presenza Durata: 1.5 ore Valutazione: La prova scritta è valutata in trentesimi. Il superamento della prova scritta è condizione necessaria per accedere alla prova orale. Criteri di valutazione della prova scritta: • Correttezza del procedimento risolutivo e del risultato numerico (esercizi) • Corretta applicazione delle formule e delle unità di misura • Utilizzo appropriato delle cifre significative • Chiarezza espositiva e organizzazione logica della risposta (quesiti teorici) • Correttezza e completezza dei contenuti teorici • Utilizzo appropriato del linguaggio scientifico e della simbologia chimica 2. Prova orale (obbligatoria) Obiettivo: Approfondire e integrare la verifica delle conoscenze teoriche, valutare la capacità di ragionamento critico, la proprietà di linguaggio scientifico e la capacità di collegare argomenti diversi del programma. Modalità di somministrazione: Colloquio orale in presenza Durata: 40-60 minuti circa Contenuto: Il colloquio orale verte su tutti gli argomenti del programma. Allo studente vengono poste domande volte a verificare: • La comprensione approfondita dei principi teorici della chimica generale • La capacità di descrivere e spiegare fenomeni chimici • La capacità di correlare struttura molecolare e proprietà chimico-fisiche • La capacità di applicare i principi termodinamici e cinetici • La conoscenza della nomenclatura chimica • La capacità di collegare argomenti diversi in modo critico e ragionato Criteri di valutazione della prova orale: • Conoscenza approfondita e comprensione degli argomenti • Capacità di collegamento tra diversi argomenti del programma • Proprietà di linguaggio e utilizzo corretto della terminologia scientifica • Capacità di ragionamento critico e di analisi • Chiarezza espositiva Valutazione finale Il voto finale (espresso in trentesimi) tiene conto di entrambe le prove e viene determinato considerando: • Il risultato della prova scritta (peso: 40%) • Il risultato della prova orale (peso: 60%) La votazione finale può variare rispetto al voto dello scritto in base alla qualità della prestazione orale. Il voto finale viene comunicato al termine della prova orale. La lode viene attribuita agli studenti che abbiano dimostrato: • Eccellente padronanza di tutti gli argomenti del programma • Capacità di collegamento critico e autonomo tra diversi concetti • Particolare chiarezza espositiva e rigore nell'uso del linguaggio scientifico • Eccellenza sia nella prova scritta che nella prova orale Studenti con DSA o disabilità Gli studenti con diagnosi di Disturbo Specifico dell'Apprendimento (DSA) o con disabilità certificata possono richiedere l'utilizzo di strumenti compensativi e/o misure dispensative durante le prove d'esame, previa presentazione della documentazione necessaria al docente e al Servizio per l'Inclusione di Ateneo (SASD). Studenti in mobilità internazionale (incoming) Gli studenti in mobilità internazionale incoming possono sostenere l'esame in lingua inglese, previa comunicazione al docente almeno 15 giorni prima della data d'esame. Il programma e le modalità di valutazione rimangono invariati. Note: • Gli studenti non frequentanti seguono le stesse modalità di valutazione degli studenti frequentanti • Per le date degli appelli d'esame si rimanda al calendario pubblicato sulla pagina web del Corso di Studio • La prenotazione all'esame è obbligatoria e deve essere effettuata tramite il sistema Infostud Motivazione delle scelte valutative rispetto ai risultati di apprendimento attesi: La combinazione di prova scritta e orale consente di verificare in modo completo e integrato tutti i Descrittori di Dublino: • La prova scritta verifica principalmente la capacità di applicare conoscenze (DD2) attraverso la risoluzione di problemi quantitativi e la capacità di comunicare in forma scritta (DD4) • La prova orale verifica la conoscenza e comprensione (DD1), l'autonomia di giudizio (DD3), le abilità comunicative orali (DD4) e la capacità di apprendimento (DD5) attraverso domande che richiedono collegamenti, analisi critiche e sintesi dei contenuti

Organizzazione delle attività didattiche L'insegnamento si articola in 8 CFU, suddivisi in lezioni teoriche ed esercitazioni numeriche strettamente integrate tra loro. Modalità di erogazione: Didattica in presenza Metodologie didattiche adottate: L'insegnamento adotta una combinazione di diverse metodologie didattiche volte a favorire il raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi: 1. Lezioni frontali Le lezioni frontali sono dedicate alla presentazione sistematica dei contenuti teorici del corso. Durante le lezioni vengono: • Illustrati i principi fondamentali della chimica generale e inorganica • Presentati modelli e teorie con supporto di materiale multimediale (presentazioni, animazioni, video) • Discussi esempi applicativi per collegare teoria e pratica • Proposti spunti di riflessione critica sui fenomeni chimici • Favoriti momenti di interazione con gli studenti attraverso domande e discussioni guidate 2. Esercitazioni numeriche di stechiometria Le esercitazioni sono strettamente integrate con le lezioni teoriche e mirano a sviluppare le capacità di applicazione delle conoscenze attraverso la risoluzione guidata di problemi quantitativi. Durante le esercitazioni: • Vengono illustrati metodi sistematici di risoluzione dei problemi • Si svolgono esercizi di difficoltà crescente con spiegazione dettagliata del procedimento • Gli studenti sono stimolati a partecipare attivamente proponendo strategie risolutive • Vengono fornite indicazioni su errori comuni e strategie per evitarli • Si dedicano momenti specifici al chiarimento di dubbi e difficoltà 3. Apprendimento attivo Durante le lezioni vengono integrate tecniche di apprendimento attivo quali: • Problem-based learning: presentazione di problemi chimici reali da risolvere applicando i concetti studiati • Peer instruction: momenti di discussione tra pari su quesiti proposti dal docente • Just-in-time teaching: utilizzo di brevi test o domande preliminari per identificare le difficoltà degli studenti e adattare di conseguenza la lezione 4. Utilizzo di supporti telematici Il corso si avvale della piattaforma Moodle per: • Condividere materiale didattico (slide delle lezioni, esercizi svolti, materiale integrativo) • Fornire esercizi di autovalutazione con feedback automatico • Comunicare con gli studenti (avvisi, variazioni di orario, materiali aggiuntivi) • Favorire l'interazione attraverso il ricevimento studenti per domande e chiarimenti 5. Materiale di supporto Agli studenti vengono forniti: • Slide delle lezioni in formato PDF • Raccolta di esercizi svolti e commentati • Esercizi proposti con soluzioni per l'autovalutazione • Link a risorse online (simulazioni, video didattici, applet interattive) Coerenza tra metodologie didattiche e risultati di apprendimento attesi: Le metodologie didattiche adottate sono progettate per favorire il raggiungimento dei risultati di apprendimento attraverso: • Le lezioni frontali sviluppano la conoscenza e comprensione (DD1) fornendo una presentazione sistematica e approfondita dei contenuti teorici • Le esercitazioni numeriche sviluppano la capacità di applicare conoscenze (DD2) attraverso la pratica sistematica della risoluzione di problemi quantitativi • Le tecniche di apprendimento attivo favoriscono l'autonomia di giudizio (DD3) stimolando il pensiero critico e l'analisi dei problemi • La discussione in aula e l'uso di domande guidate sviluppano le abilità comunicative (DD4) incoraggiando gli studenti a esprimere concetti scientifici con linguaggio appropriato • L'utilizzo della piattaforma Moodle e dei materiali per l'autovalutazione supportano la capacità di apprendimento autonomo (DD5) fornendo strumenti per lo studio individuale e la verifica dei progressi Organizzazione temporale: Le lezioni si svolgono secondo il calendario accademico del Corso di Studio. La distribuzione degli argomenti nell'arco del semestre è organizzata in modo da garantire: • Una progressione logica e graduale dei contenuti • L'alternanza tra argomenti teorici ed esercitazioni pratiche • Momenti di riepilogo e consolidamento prima delle verifiche intermedie • Tempo adeguato per l'assimilazione dei concetti più complessi Il programma dettagliato con gli argomenti e i riferimenti ai testi è disponibile nel Campo 9 - Programmazione. Attività per studenti non frequentanti: Gli studenti non frequentanti hanno accesso a tutto il materiale didattico attraverso la piattaforma Moodle e possono contattare il docente via email per chiarimenti. Il programma d'esame e le modalità di valutazione sono identici per studenti frequentanti e non frequentanti. È comunque consigliata la frequenza alle lezioni, in particolare alle esercitazioni numeriche, per acquisire una migliore padronanza delle tecniche di risoluzione dei problemi. Ricevimento studenti: Il docente riceve gli studenti su appuntamento (da concordare via email).