Obiettivi formativi
Al termine del corso ci si attende che la studentessa e lo studente sia in grado di conoscere, comprendere ed applicare i concetti essenziali della chimica dei composti di coordinazione, in particolare per quanto riguarda i metalli del blocco d. Le studentesse e gli studenti dovranno: mostrare una buona conoscenza dei numeri di coordinazione e delle geometrie più comuni; mostrare di aver compreso le basi quantomeccaniche per descrivere i complessi; comprendere le basi termodinamiche e cinetiche della chimica dei complessi.
Le studentesse e gli studenti dovranno sviluppare quelle abilità comunicative, quella capacità di apprendere e fare collegamenti fra i vari argomenti, che consentiranno loro di affrontare la letteratura scientifica relativa alla chimica di coordinazione, anche nei suoi risvolti applicativi.
Prerequisiti
Conoscenze di base della chimica inorganica ed organica.
Contenuti dell'insegnamento
Introduzione alla chimica dei composti di coordinazione (complessi). Gabbie, metalloelicati, network metallo-organici, MOF.
La teoria di Werner (valenza primaria e valenza secondaria in uno ione metallico). Nomenclatura dei composti di coordinazione. Leganti (denticità, modi di coordinazione, leganti ciclici). Numero di coordinazione, geometria di coordinazione. Isomeria e chiralità nei complessi. Teoria hard and soft acids and bases (HSAB).
Il legame nei composti di coordinazione: cenni di teoria del campo cristallino. Serie spettrochimica dei leganti. Cenni di teoria degli orbitali molecolari (modello covalente). Leganti sigma donatori, p-greca donatori, -p-greca accettori. La coordinazione di piccole molecole: O2, N2, NO, CO. Il legame metallo-metallo. Proprietà elettroniche e magnetiche dei complessi. Effetto Jahn-Teller.
Transizioni di spin. Solvatocromismo.
Aspetti termodinamici della chimica dei composti di coordinazione. Selettività di un legante per uno ione metallico. Ionofori. Aspetti cinetici della chimica dei composti di coordinazione, reazioni di sostituzione ed effetto trans. Reazioni di ossidoriduzione. Reazioni template.
CHIMICA DI COORDINAZIONE E CHIMICA BIOINORGANICA. Terapia chelante per rimozione di metalli tossici o metalli essenziali in concentrazioni anomale. Leganti inibitori dell’attività di un metalloenzima. Complessi metallici come farmaci o integratori. Complessi metallici in Radiodiagnostica e in Radioterapia. Caratteri generali della chimica di coordinazione dei lantanidi. Effetto “antenna”. Complessi metallici nell’imaging con Risonanza Magnetica Nucleare. Sonde fluorescenti (molecular probes).
Programma esteso
Introduzione alla chimica dei composti di coordinazione (complessi). Gabbie, metalloelicati, network metallo-organici, MOF. La teoria di Werner (valenza primaria e valenza secondaria in uno ione metallico). Nomenclatura dei composti di coordinazione. Leganti (denticità, modi di coordinazione, leganti ciclici). Numero di coordinazione, sfera di coordinazione, geometria di coordinazione di uno ione metallico. Isomeria e chiralità nei complessi. Teoria hard and soft acids and bases (HSAB).
Il legame nei composti di coordinazione: cenni di teoria del campo cristallino (separazione in energia degli orbitali d, campo ottaedrico, tetraedrico e planare quadrato). Energia di stabilizzazione del campo cristallino. Campo forte e campo debole, serie spettrochimica dei leganti, complessi a basso e alto spin. Cenni di teoria degli orbitali molecolari (modello covalente). Leganti sigma donatori, p-greca donatori, -p-greca accettori. La coordinazione di piccole molecole: O2, N2, NO, CO. Il legame metallo-metallo. Proprietà elettroniche e magnetiche nei complessi. Effetto Jahn-Teller. Transizioni di spin. Solvatocromismo.
Aspetti termodinamici della chimica dei composti di coordinazione (costanti di formazione, effetto chelante, effetto macrociclico, serie di Irving-Williams). Selettività di un legante per uno ione metallico. Ionofori.
Aspetti cinetici della chimica dei composti di coordinazione, reazioni di sostituzione ed effetto trans. Reazioni di ossidoriduzione (meccanismo a sfera interna, meccanismo a sfera esterna), dipendenza dei potenziali redox degli ioni metallici dalla coordinazione. Reazioni template.
CHIMICA DI COORDINAZIONE E CHIMICA BIOINORGANICA. Terapia chelante per la rimozione di metalli tossici o metalli essenziali in concentrazioni anomale. Leganti inibitori dell’attività di un metalloenzima. Complessi metallici come farmaci o integratori. Complessi metallici in Radiodiagnostica e in Radioterapia. Caratteri generali della chimica di coordinazione dei lantanidi. Effetto “antenna”. Complessi metallici nell’imaging con Risonanza Magnetica Nucleare. Sonde fluorescenti (molecular probes).
Bibliografia
Le slides utilizzate durante le lezioni saranno disponibili on line.
J.R. Gispert, Coordination Chemistry, Wiley
J.E. Huheey, E.A. Keiter, R.L. Keiter, Chimica Inorganica. Principi, strutture, reattività, Piccin
D.F. Shriver, P.W. Atkins, C.H. Langford, Chimica Inorganica, Zanichelli
F. Basolo, R. Johnson, Chimica dei composti di coordinazione, Zanichelli
Metodi didattici
Il corso verrà svolto mediante lezioni frontali accompagnate dalla proiezione di slides. Le slides utilizzate a supporto delle lezioni verranno
rese disponibili on line.
Studentesse e studenti con disabilità, DSA e/o BES avranno a disposizione gli strumenti compensativi concordati con il Centro Accoglienza ed Inclusione dell’Università di Parma e il Tutor di riferimento del Dipartimento.
Modalità verifica apprendimento
L’accertamento del raggiungimento della conoscenza e della comprensione dei contenuti del corso avverrà mediante colloquio libero. Qualora l’emergenza sanitaria lo rendesse necessario, l’esame di profitto sarà comunque orale, ma con modalità a distanza.
Studentesse e studenti con disabilità, DSA e/o BES avranno a disposizione gli strumenti compensativi concordati con il Centro Accoglienza ed Inclusione dell’Università di Parma e il Tutor di riferimento del Dipartimento.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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