Corso di studi in Chimica

Chimica Inorganica I (Nuovo Ordinamento D. M. 270)

Anno accademico 2010/2011

Sommario insegnamento

• Obiettivi formativi
• Programma
• Testi consigliati e bibliografia
• Strumenti didattici
• Scheda del corso

Obiettivi formativi

Conoscenza approfondita delle principali proprietà degli elementi di transizione e di loro composti, con particolare riferimento ai composti di coordinazione (CC).
Conoscenza critica di limiti e validità delle teorie di legame nei CC.

Programma

Elementi di transizione

Distribuzione degli elementi nel cosmo e sulla terra. Brevi cenni sulle ipotesi di sintesi nucleare. Composizione della terra rispetto al cosmo  e composizione della crosta rispetto alla terra. Le meteoriti.

Differenziazione primaria, secondaria e terziaria degli elementi sulla terra. Diagrammi Eh/pH (di Pourbaix). Minerali dei metalli di transizione.

Estrazione dei metalli con particolare riferimento agli elementi di transizione.

Pirometallurgia. Diagrammi di Ellingham di ossidi, solfuri e alogenuri.  Costruzione ed interpretazione dei diagrammi.

Elettrometallurgia.

Raffinazione dei metalli, metodi, alcuni esempi.

Elementi di transizione: struttura elettronica, stato solido ( strutture compatte e non, numeri di coordinazione), energie di legame, dimensioni atomiche, energie di ionizzazione, numeri di ossidazione. Energia reticolare ( costante di Madelung).  I raggi X,  i cristalli e la legge di Bragg. 

Diagrammi di Latimer e di Frost in particolare per la prima serie di transizione e lungo un gruppo. Costruzione ed interpretazione dei diagrammi.

Lantanidi ed attinidi. Diagr. di Frost. per i lantanidi.

Proprietà magnetiche. Paramagnetismo e diamagnetismo, suscettività magnetica, momento magnetico. Leggi di Curie, e Curie-Weiss. Ferromagnetismo e antiferromagnetismo.

Le proprietà degli ossidi, alogenuri ed idruri degli elementi di transizione in funzione del gruppo e del periodo.

Composti di Coordinazione (C.C.)

Un po’ di storia ed i complessi di Werner.

Acidi e basi di Lewis ( brevi richiami).

Tipi di leganti e classificazioni proposte.

Regola EAN. Metallocarbonili. Rappresentazione dei composti di coordinazione secondo la teoria del legame di valenza T.L.V.( validità e limiti). Alcuni esempi.

Teoria del campo cristallino (T.C.C.) e dei leganti. Caso  ottaedrico e tetraedrico. Energia di stabilizzazione. Energia di scambio. Paragone fra  di essi per determinare la preferenza fra le  lacune tetraedriche e quelle ottaedriche negli spinelli normali ed inversi. Paragone fra la coordinazione tetraedrica e quella planare quadrata. Parametri da cui dipende la separazione eg-t2g. Serie spettrochimica dei leganti. Donatori ed accettori π.

Modello degli orbitali molecolari. Caso ottaedrico. Paragone fra TLV, TCC e TOM.  Donatori ed accettori π. Distorsione di Jahn-Teller. 

Influenza degli ingombri sterici dei leganti sulla coordinazione.  Influenza della popolazione elettronica e dell’ingombro sterico dei leganti sulla geometria dei C.C.. Moderna visione della teoria VSEPR ( la densità elettronica e la sua topologia).

Simmetrie molecolari.  Elementi di simmetria ed operazioni di simmetria.  Gruppo punto.

Isomerie.Isomerie costituzionali.

Isomerie configurazionali o stereoisomerie. Stereoisomeri, diastereoisomeri, enantiomeri.  Caso ottaedrico. Chiralità configurazionale e conformazionale. Effetto vicinale.

Dicroismo circolare ed attività ottica. Principi fisici e usi per  la determinazione della configurazione assoluta di complessi. I metodi assoluti per la determinazione della configurazione assoluta.

Inerzia, Labilità, stabilità e instabilità di un complesso. Significato termodinamico. Fattori da cui dipende la costante di stabilità: acidi e basi hard e soft,  serie di Irving-Williams, effetto chelato, macrociclo e criptante. Accenni di riconoscimento molecolare.

Cinetiche e Meccanismi di reazione.

Reazioni di sostituzione in complessi planari quadrati. Cinetiche e meccanismi. Effetto ed influenza trans. Reaz. Di sost. in complessi ottaedrici.

Reazioni di idrolisi acida e basica.

Reazioni redox a sfera esterna ed interna.

Reazioni di racemizzazione.

Composti metallorganici.

Sintesi e reazioni dei metallo carbonili ( sostituzione, trasferimenti alchile). Angolo di Tolmann. Alcheni e alchini come leganti. Idrogenazione alcheni.  Reazione di β-eliminazione. Addizione ossidativa.

Cicli catalitici: 3 esempi che raccolgono reazioni viste in precedenza.

Il materiale didattico presentato durante l’esposizione degli argomenti è distribuito durante o prima della lezione

I testi base consigliati per il corso sono:
1) J.E. Huheey, E.A. Keiter, R.L. Keiter, Chimica Inorganica, Piccin
2) D.F. Shriver, P.W. Atkins, C. H. Langford, Chimica Inorganica, Zanichelli
3) materiale del docente nel sito Web del corso

E’ fortemente consigliato l’utilizzo del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni:
1) Mason,Moore Geochemistry ( biblioteca Chimica)
2) Krauskopf, Geochemistry( biblioteca Chimica)
3) Bell, Lott Chimica ( biblioteca Chimica)
4) Greenwood, Earnshaw, Chimica degli elementi , Piccin( biblioteca Chimica)
5) Gillespie, Nyholm, Geometria molecolare, il modello VSEPR (biblioteca Chimica)

A lezione vengono via via indicati gli argomenti che possono essere reperiti sui testi di appoggio

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