Obiettivi formativi
Al termine del corso ci si attende che 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. Lo studente dovrà: mostrare una buona conoscenza dei numeri di coordinazione più comuni e delle geometrie a questi associate; mostrare di aver compreso le basi quantomeccaniche per descrivere i complessi; comprendere le basi termodinamiche e cinetiche della chimica dei complessi.
Lo studente dovrà sviluppare quelle abilità comunicative, quella capacità di apprendere e fare collegamenti fra i vari argomenti, che gli consentiranno di affrontare la letteratura scientifica relativa alla chimica di coordinazione, anche nei suoi risvolti applicativi.
Prerequisiti
Conoscenze di base della chimica generale, inorganica ed organica
Contenuti dell'insegnamento
1) Parte generale
Introduzione alla chimica dei composti di coordinazione (complessi). La teoria di Werner (valenza primaria e valenza secondaria). Nomenclatura dei composti di coordinazione. Leganti: denticità, modi di coordinazione (leganti ambidentati, leganti a ponte), leganti ciclici. Numero di coordinazione, sfera di coordinazione, geometria di coordinazione di uno ione metallico. Modello di Kepert delle cariche puntuali, pseudorotazione di Berry. Isomeria nei complessi: isomeri strutturali, stereoisomeri (isomeri geometrici, isomeri ottici), chiralità sul legante.
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 (transizioni di spin).
Effetto Jahn-Teller. Cenni di teoria degli orbitali molecolari (modello covalente): legame sigma/pi greca. Leganti sigma donatori. Leganti donatori pi-greca, accettori pi-greca (retrodonazione pi-greca). Proprietà elettroniche (bande di trasferimento di carica) e magnetiche (transizioni di spin) dei complessi. Solvatocroismo.
Aspetti termodinamici della chimica dei composti di coordinazione: costanti di formazione, teoria hard and soft acids and bases (HSAB), durezza “assoluta”, serie di Irving-Williams, effetto chelante, pre-organizzazione del legante, effetto macrociclico, leganti policiclici. Selettività di un legante per uno ione metallico. Ionofori (siderofori)
Effetto templante termodinamico e cinetico
Aspetti cinetici della chimica dei composti di coordinazione, meccanismo associativo/dissociativo, reazioni di sostituzione, reazioni di sostituzione nei complessi quadrato-planari, fattori che influenzano la velocità di sostituzione, nucleofilia, effetto trans.
Reazioni di ossidoriduzione (meccanismo a sfera interna, meccanismo a sfera esterna), dipendenza dei potenziali redox degli ioni metallici dalla coordinazione
2) 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
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Bibliografia
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 all'inizio del corso. Le slides vengono considerate parte integrante del materiale didattico. Si avrà cura di richiamare costantemente all’uso appropriato del linguaggio chimico, di inserire esempi di aplicazioni, di sottolineare i collegamenti fra le varie parti del corso, di incentivare la partecipazione attiva degli studenti.
Qualora l’emergenza sanitaria lo rendesse necessario, le lezioni saranno rese fruibili a distanza in modalità asincrona.
Modalità verifica apprendimento
L’accertamento del raggiungimento della conoscenza e della comprensione dei contenuti del corso prevede una prova orale.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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