93771 - PHYSICAL ORGANIC CHEMISTRY

Conoscenze e abilità da conseguire

At the end of the course, the student will have acquired knowledge regarding the basic qualitative and quantitative tools for the study of the (photo)-reactivity of organic molecules. The student will be capable of predicting the electronic structure, properties and reaction mechanism of organic compounds, as well as of computing the (photo)-chemical reaction paths with state-of-the-art computational methods.

Contenuti

Modelli teorici qualitativi per lo studio di problemi di reattività in Chimica e Fotochimica. In particolare: (i) Il modello PMO (Perturbation Molecular Orbital), soprattutto nell'approssimazione dell'orbitale di frontiera (FMO). (ii) Il modello di Woodward-Hoffmann. (iii) Il modello basato sul mescolamento di configurazioni elettroniche nell'ambito dell'approssimazione del Legame di Valenza (CM-VB). Applicazioni ad alcune importanti classi di reazioni chimiche e fotochimiche. Illustrazione operativa degli strumenti di base della Chimica e Fotochimica Computazionale: (a) Algoritmi per l'esplorazione delle superfici d'energia potenziale degli stati eccitati e per la localizzazione dei canali di reazione (foto)chimici. (b) Funzioni di base. (c) Metodi quantomeccanici utilizzati per la costruzione di tali superfici (HF, Interazione di Configurazioni, MC-SCF, metodi perturbativi, (TD)DFT). (d) Metodi ibridi QM/PCM, QM/MM, etc. Attraverso alcuni esempi, si illustrera' l'utilizzo di tali strumenti nella progettazione virtuale di materiali molecolari funzionali e fotoattivi.

Nel corso delle esercitazioni di laboratorio, tali strumenti verranno applicati a problemi concreti di reattività e struttura in Fotochimica Organica, Fotobiologia, e Chimica dei Materiali.

Saranno richieste relazioni di laboratorio per le esperienze effettuate.

Testi/Bibliografia

D.L. Andrews, Lasers in Chemistry, Springer, 3rd edition.

O. Svelto, Principles of Lasers, Plenum Press, 4th edition.

T. H. Lowry & K.S. Richardson, Mechanism and Theory in Organic Chemistry.

R.J. Sundberg & F.A. Carey, Advanced Organic Chemistry.

Dispense e articoli vari forniti/segnalati dai docenti durante le lezioni.

Metodi didattici

Si articola in due differenti tipologie di insegnamento: lezioni frontali svolte in aula in cui viene presentata la parte teorica del corso con esercizi (svolti in aula) in cui si applicano in modo quantitativo le nozioni teoriche presentate a lezione (3 CFU), e infine esercitazioni pratiche in laboratorio consistenti nella esecuzione di simulazioni computazionali di interesse fotochimico (2 CFU). L'attività di laboratorio prevede che gli studenti portino a termine complessivamente esperienze di tipo computazionale riguardanti argomenti svolti a lezione. Ogni attività viene poi descritta, documentata e interpretata in una apposita relazione (formato testo), che e' necessario completare e consegnare per poter verbalizzare l'esame finale.

In considerazione delle tipologie di attività e metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede lo svolgimento per tutti gli studenti dei moduli 1 e 2 sulla sicurezza in modalità e-learning:

https://elearning-sicurezza.unibo.it/

https://www.unibo.it/it/servizi-e-opportunita/salute-e-assistenza/salute-e-sicurezza/sicurezza-e-salute-nei-luoghi-di-studio-e-tirocinio

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una singola prova scritta finale, che accerta l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese. La prova consiste in domande teoriche e problemi da risolvere attraverso le tecniche apprese durante il corso. A ciascuna domanda o problema corrisponde un punteggio che concorre alla valutazione finale della prova (per un massimo totale di 33 punti, corrispondenti a 30 e Lode) che si intende superata con punteggio di almeno 18/30.

Saranno richieste le relazioni di laboratorio delle esperienze effettuate.

Strumenti a supporto della didattica

Proiezione di diapositive in aula attraverso apparecchiature multimediali.

Workstations, strumenti di calcolo e software aggiornato per l'esplorazione e lo studio dei meccanismi di reazione (foto)chimici.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Marco Garavelli