OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento si propone di illustrare semplici applicazioni della moderna Chimica Quantistica alla Chimica Organica; in particolare di sviluppare concetti e descrivere l’applicazione di metodi qualitativi e semi-quantitativi per la descrizione della reattività delle molecole organiche.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

In particolare l'insegnamento di Chimica Fisica Organica fornirà gli elementi per razionalizzare la reattività organica attraverso proprietà di simmetria dei reagenti e/o prodotti (regole di Woodward-Hoffmann) oppure dall’analisi del profilo di reazione (teoria degli orbitali di frontiera). Inoltre saranno applicati i concetti base della meccanica quantistica finalizzati alla descrizione dei metodi ab-initio e semiempirici più utilizzati per il calcolo delle proprietà molecolari.

Lo studente acquisirà:

- la capacità di identificare le differenti tipologie di reazioni pericicliche

- la conoscenza e comprensione delle regole di Woodward-Hoffmann classiche e generalizzate;

- la capacità di applicare tali regole nella predizione dei prodotti di una reazione periciclica;

- la conoscenza e comprensione dell'equazione di Klopman-Salem e dei suoi limiti di applicabilità;

- la capacità di applicare l'equazione di Klopman-Salem a una variegata casistica di reazioni chimiche in ordine di prevederne i possibili prodotti o discuterne in modo semi-quantitativo le osservazioni sperimentali.

- la capacità di correlare l'equazione di Klopman-Salem a diversi modelli predittiviti della reattività organica.

- la conoscenza e la capacità di applicare un semplice modello di Hamiltoniano efficace al calcolo delle energie e degli orbitali molecolari di una molecola organica.

PREREQUISITI

Può essere utile un ripasso degli argomenti relativi all'insegnamento di Chimica Fisica 3 della triennale, con particolare riferimento al metodo: variazionale, perturbativo e alla teoria LCAO. Oltre che ai contenuti dell'insegnamento di Istituzioni Matematiche e Fisica.

MODALITA' DIDATTICHE

All'insegnamento corrispondono a 6 CFU equivalenti a 150 ore di impegno "effettivo" dello studente e sono così ripartite: 48 ore di lezioni frontali e 102 ore di studio personale (quest'ultime includono delle attività didattiche iterative - quiz di autovalutazione, forum di discussione, materiale di approfondimento- che possono essere scelte autonomamente dallo studente).

In questo contesto, a discrezione del docente, test di autoverifica (domande a risposta aperta, multipla o esercizi numerici) e/o materiale ausiliario iterativo o non-iterativo sono caricati sulla pagina di aulaweb, al fine di agevolare lo studio individuale degli studenti.

PROGRAMMA/CONTENUTO

• Introduzione: definizione di stato di transizione, complesso attivato, profilo di reazione, metodi per predire la reattività di una molecola.
• Simmetria (cenni), regola del non-incrocio.
• Conservazione simmetria orbitali molecolari: costruzione dei diagrammi di correlazione per alcune tipologie tipiche di reazioni (cicloaddizioni, reazioni elettrocicliche).
• Teoria degli orbitali di frontiera: derivazione dell’equazione di Klopman-Salem.
• Applicazioni dell’equazione di Klopman-Salem (ad esempio derivazione delle regole di Woodward-Hoffmann, teoria HSAB).
• Richiami dei concetti base della meccanica quantistica.
• Metodi ab-initio e semiempirici (cenni).
• Modellizzazione delle proprietà chimico-fisiche di sistemi molecolari (in funzione del tempo disponibile).
• Interpretazione dell’output di Gaussian (in funzione del tempo disponibile).

In conformità alle disposizioni del CCS in Scienze Chimiche si evidenzia che l'insegnamento di Chimica Fisica Organica contribuisce al raggiungimento dei seguenti Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda ONU 2030:

Obiettivo 4: fornire un’educazione di qualità, equa ed inclusiva, e opportunità di apprendimento per tutti.

Obiettivo 5: raggiungere l’eguaglianza di genere ed emancipare tutte le donne e ragazze.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

1. R.B. Woodward e R. Hoffmann: The Conservation of Orbital Symmetry.
2. I. Fleming: Frontier Orbitals and Organic Chemical Reactions.
3. T. A. Albright, J.K. Burdett e M. Whangbo: Orbital Interactions in Chemistry.
4. A. Szabo e N.S. Ostlund: Modern Quantum Chemistry.

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

MASSIMO DOMENICO OTTONELLI (Presidente)

MARINA ALLOISIO

MAURIZIO FERRETTI (Presidente Supplente)

CRISTINA ARTINI (Supplente)

MARCELLA PANI (Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Dal 24 febbraio 2025 secondo l'orario riportato qui 

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame è orale ed è condotto da due docenti di ruolo, ha una durata di almeno 45 minuti.

Attenzione! In variazione alla prassi normale adottata nel CCS, per questo insegnamento (al fine di una miglior gestione organizzativa dell'esame) l'iscrizione deve essere effettuata 5 giorni lavorativi prima della data di esame.

La prova consiste in tre blocchi di due domande (relative rispettivamente alla Conservazione di Simmetria inclusi argomenti correlati e alla Teoria degli Orbitali di Frontiera inclusi argomenti correlati) di difficoltà crescente finalizzate a verificare le conoscenze, competenze e abilità acquisite dal candidato.

Al primo blocco, verifica delle conoscenze, corrispondono al massimo 18 punti su 30.

Al secondo blocco, verifica delle competenze, corrispondono al massimo  8 punti su 30.

Al terzo blocco, verifica delle abilità, corrispondono al massimo 4 punti su 30.

Per gli studenti con disabilità o con DSA si rimanda alla sezione Altre Informazioni.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L'esame orale è volto alla verifica del raggiungimento di un adeguato livello di conoscenza e comprensione degli argomenti sviluppati/discussi durante lo svolgimento delle lezioni e la capacità di utilizzare la corretta terminologia unita alla coerenza di esposizione dei concetti e delle metodologie descritte nell'insegnamento.

In particolare saranno valutate, attraverso una serie di domande a difficoltà crescente la capacità del candidato di applicare la teoria della Conservazione della Simmetria e la teoria degli Orbitali di Frontiera nella descrizione delle proprietà di reattività di molecole in relazione a specifici casi modello e/o esercizi. Come indicato nelle modalità di esame si tratta di tre blocchi di domande; il primo finalizzato alla verifica dell'acquisizione dei contenuti nozionistici dell'insegnamento (conoscenze), il secondo alla verifica della capacità di applicare tali contenuti a esercizi modello (competenze) e infine il terzo finalizzato alla verifica della capacità da parte del candidato nel risolvere esercizi di carattere generale, relativi alla reattività molecolare, applicando le conoscenze e competenze acquisite (abilità).

Il superamento del primo blocco consente di acquisire al massimo 18 su 30 punti. Se il punteggio conseguito in questa fase è tale da non garantire come voto finale la sufficienza, la commissione considererà la prova non superata e consiglierà al candidato di approfondire lo studio della materia avvalendosi anche di ulteriori spiegazioni da parte del docente prima di ripetere l'esame.

Il superamento del secondo blocco consente di acquisire al massimo 8 su 30 punti che saranno sommati a quelli conseguiti nella verifica delle conoscenze.

Il superamento del terzo blocco consente di acquisire al massimo 4 su 30 punti che saranno sommati a quelli conseguiti nella verifica delle conoscenze e delle competenze.

Il candidato ha la facoltà di decidere se affrontare i due blocchi successivi al primo oppure di fermarsi  e ottenere come votazione il punteggio totale ottenuto.

Esempi di un possibile andamento dell'esame:

Caso (a): il candidato non supera pienamente il primo blocco. Il punteggio acquisito e l'andamento dell'esame è tale da far ritenere alla commissione che non sia acquisibile la votazione minima di 18/30; la prova è considerata non superata. Il punteggio ottenuto corrisponderà al voto finale.

Caso (b): il candidato supera il primo blocco. Decide di passare al secondo blocco e decide di non voler proseguire. Il punteggio complessivo ottenuto nelle due sezioni corrisponderà al voto finale.

Caso (c): il candidato supera il primo blocco. Decide di passare al secondo blocco e decide di voler passare al terzo blocco. In questo caso il punteggio totale ottenuto nelle tre sezioni corrisponderà al voto finale.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Per gli studenti Erasums è data possibilità su richiesta di poter sostenere l'esame in lingua inglese e su discrezione della commissione l'esame potra essere erogato in modalità scritta.

Si ricorda alle studentesse e agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell'apprendimento (DSA) che per poter richiedere adattamenti in sede d'esame occorre prima inserire la certificazione sul sito web di Ateneo alla pagina servizionline.unige.it nella sezione “Studenti”. La documentazione sarà verificata dal Settore servizi per l’inclusione degli studenti con disabilità e con DSA dell’Ateneo, come indicato sul sito federato al link: SCIENZE CHIMICHE 9018 | Studenti con disabilità e/o DSA | UniGe | Università di Genova | Corsi di Studio UniGe

Successivamente, con significativo anticipo (almeno 10 giorni) rispetto alla data di esame occorre inviare una e-mail al/alla docente con cui si sosterrà la prova di esame, inserendo in copia conoscenza sia il docente Referente di Scuola per l'inclusione degli studenti con disabilità e con DSA (sergio.didomizio@unige.it) sia il Settore sopra indicato. Nella e-mail occorre specificare:

•            la denominazione dell’insegnamento

•            la data dell'appello

•            il cognome, nome e numero di matricola dello studente

•            gli strumenti compensativi e le misure dispensative ritenuti funzionali e richiesti.

Il/la referente confermerà al/alla docente che il/la richiedente ha diritto a fare richiesta di adattamenti in sede d'esame e che tali adattamenti devono essere concordati con il/la docente. Il/la docente risponderà comunicando se sia possibile utilizzare gli adattamenti richiesti.

Le richieste devono essere inviate almeno 10 giorni prima della data dell’appello al fine di consentire al/alla docente di valutarne il contenuto. In particolare, nel caso in cui si intenda usufruire di mappe concettuali per l’esame (che devono essere molto più sintetiche rispetto alle mappe usate per lo studio) se l’invio non rispetta i tempi previsti non vi sarà il tempo tecnico necessario per apportare eventuali modifiche.

Per ulteriori informazioni in merito alla richiesta di servizi e adattamenti consultare il documento: Linee guida per la richiesta di servizi, di strumenti compensativi e/o di misure dispensative e di ausili specifici