SPETTROSCOPIA MOLECOLARE

Il corso rientra tra le attività formative caratterizzanti del corso di Laurea Magistrale in Chimica e Tecnologie Sostenibili; tale corso di Laurea ha lo scopo di formare laureati magistrali che possiedano un'approfondita formazione scientifica con conoscenze degli aspetti avanzati, sia sperimentali che teorici, dei principali settori della Chimica.
Obiettivi formativi dell’insegnamento sono quindi quelli di trattare in maniera completa e approfondita alcune tecniche spettroscopiche avanzate, sia ottiche che magnetiche, nelle diverse regioni dello spettro elettromagnetico, illustrandone in dettaglio i concetti teorici e specialistici relativi ad alcuni moderni aspetti applicativi in diversi ambiti chimici, biochimici e biologici.

CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Il corso fornisce nozioni approfondite sulle spettroscopie ottiche e magnetiche. Si tratta quindi di conoscere e aver compreso in maniera approfondita il formalismo appropriato e gli aspetti teorici di alcune delle moderne tecniche di spettroscopie ottiche e magnetiche. Inoltre, conoscenza e comprensione di alcune delle loro moderne applicazioni (ad esempio, studio di processi chimici risolto nel tempo, analisi di inquinanti atmosferici in tempo reale, studi su superfici, fenomeni di adsorbimento, determinazioni e studio di processi anche in ambito biochimico e biologico).
CAPACITA' DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Il corso intende fornire strumenti per applicare il formalismo teorico adeguato ad interpretare correttamente il dato spettroscopico in funzione della particolare tecnica impiegata e della regione spettrale investigata. In dettaglio, sapere quindi come applicare i concetti dell’elettromagnetismo e della quantomeccanica per descrivere l’esperimento, analizzare il dato sperimentale e ottimizzare i parametri sperimentali della misura. Inoltre, saper descrivere correttamente le diverse tecniche e i relativi aspetti applicativi interdisciplinari impiegando tutti i concetti teorici e le tecniche trattate nel corso per applicarle allo studio di processi chimici risolto nel tempo, analisi di inquinanti atmosferici in tempo reale, studi su superfici, fenomeni di adsorbimento, determinazioni strutturali, e studio di processi anche in ambito biochimico e biologico.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO
ll corso intende fornire strumenti per valutare comparativamente l’applicabilità, le problematiche e le prestazioni di diverse tecniche spettroscopiche in funzione del problema da affrontare e/o della ricerca da condurre.
ABILITÀ COMUNICATIVE
Comunicare in modo chiaro le informazioni apprese, e saper descrivere i risultati ottenuti dall’applicazione di una data tecnica spettroscopica, con linguaggio appropriato, ad interlocutori specialisti e non.

E’ necessario che gli/le studenti sappiano (e siano capaci di utilizzare) i concetti di base di analisi matematica (vettori, calcolo differenziale e integrale di funzioni di più variabili), di elementi di fisica (elettromagnetismo classico), di chimica fisica, e di spettroscopia (relativamente all'interpretazione degli spettri IR e degli spettri NMR monodimensionali) tipici dei corsi di laurea triennale in Chimica.
Inoltre è necessario che gli/le studenti sappiano (e siano capaci di utilizzare) i concetti base di chimica quantistica; a tal riguardo, si raccomanda che gli studenti abbiano raggiunto gli obiettivi formativi dell'insegnamento corrispondente (Chimica Quantistica), possibilmente (ma non necessariamente) avendone superato il relativo esame.

CONCETTI BASE DI MECCANICA QUANTISTICA
Autovalori e autofunzioni, livelli energetici e statistica di Boltzmann. I fenomeni dell’assorbimento indotto, dell’emissione indotta e dell’emissione spontanea e i relativi coefficienti di Einstein. Momenti di transizione di dipolo elettrico e magnetico. Regole di selezione generali e specifica. Classificazione delle spettroscopie a seconda del momento di transizione: spettroscopie ottiche e magnetiche.
SPETTROSCOPIE IR E RAMAN
Spettroscopia infrarossa (IR): trattazione armonica, modi normali. Discussione e formalismo di alcune moderne tecniche spettroscopiche e delle loro applicazioni in ambito di studio del processo chimico, analisi inquinanti, studio delle superfici e delle interfasi, fenomeni di adsorbimento, orientazione delle molecule all’interfaccia: spettroscopia in cavità risonante (Cavity RingDown Spectroscopy, CRDS), spettroscopia ATR (Attenuated Total Reflection), spettroscopia SEIRAS (Surface Enhanced InfraRed Absorption Spectroscopy), spettroscopia RAIRS (Reflection-Absorption IR Spectroscopy) e spettroscopia DRIFT. Spettroscopia Raman, principi e applicazioni. Principi e tecniche SERS e TERS, con esempi di applicazioni ed esercizi.
SPETTROSCOPIE MAGNETICHE: NMR
Lo spin nucleare e le sue proprietà quantomeccaniche. Le equazioni fenomenologiche di Bloch e la loro soluzione nel sistema di assi di riferimento fissi e in un sistema di assi rotanti. Processi di rilassamento trasversali (spin-spin) e longitudinali (spin-lattice). Impulsi HARD e SOFT nella spettroscopia FT-NMR. Determinazione sperimentale dei processi di rilassamento spin-lattice e spin-spin. Linee guida IUPAC per la descrizione di una sequenza di impulsi NMR. Spettroscopie di correlazione (Correlation SpectroscopY). Tecniche a doppio filtro quantico (Double Quantum Filtered COSY, DQF-COSY). Tecniche HSQC/HMQC, HMBC, DEPT, PGSE, LED/BPLED, DOSY-COSY, MAD, SCALPEL, PSYCHE, e alcune loro moderne applicazioni.
Esempi di applicazioni ed esercizi sulle varie tecniche NMR.

Principalmente appunti di lezione corredati dal materiale preparato dal docente e caricato in Moodle
Per la parte relativa alle spettroscopie ottiche, con particolare riferimento alla parte rotazionale e infrarossa:
J. M. Hollas, “Modern Spectroscopy”, 4th edition, Wiley, 2003.
Per la parte relative alle spettroscopie magnetiche, con particolare riferimento alla spettroscopia NMR:
N. E. Jacobsen “NMR SPECTROSCOPY EXPLAINED: Simplified Theory, Applications and Examples for Organic Chemistry and Structural Biology”, John Wiley & Sons, 2007.

La verifica dell’apprendimento avviene attraverso una prova orale (durata di circa 30 minuti).
Tale prova orale consiste in una serie di domande aperte sull’intero programma, seguite da una breve presentazione (in formato PPT o PDF, massimo 8 minuti) descrivente l'applicazione di una tecnica spettroscopica per risolvere un problema chimico (o in ambito biochimico o biologico) e/o una ricerca da condurre.
Durante la domande aperte vengono discussi gli aspetti teorici delle tecniche spettroscopiche, e le loro applicazioni per risolvere problemi in ambito chimico (o in ambito biochimico o biologico). Lo studente dovrà esporre con un linguaggio formalmente e scientificamente corretto i vari argomenti, dimostrando contestualmente di aver compreso il legame esistente tra i diversi aspetti teorici trattati e la loro correlazione con le tecniche spettroscopiche discusse nel corso, e di saper valutare comparativamente l’applicabilità, le problematiche e le prestazioni delle diverse tecniche spettroscopiche in funzione del problema da affrontare e/o delle ricerche da condurre.
Tramite la presentazione, riguardante l'applicazione di una tecnica spettroscopica per risolvere un problema chimico (o in ambito biochimico o biologico) e/o una ricerca da condurre, lo studente dimostrerà di essere in grado di comunicare in modo chiaro le informazioni apprese, e di saper descrivere, con un linguaggio appropriato, i risultati ottenuti dall’applicazione di una data tecnica spettroscopica.
Il voto finale viene espresso in trentesimi, ed è dato dalla somma del punteggio acquisito con le risposte alle domande aperte e di quello acquisito con la presentazione; la presentazione prevede l'acquisizione di un punteggio da 0 a 6 punti.

Corso frontale organizzato in lezioni (svolte mediante l’utilizzo combinato della lavagna tradizionale e della proiezione di diapositive in formato PPT e/o PDF) comprensive anche di esempi di applicazione di opportuni programmi e di esercizi sui vari argomenti trattati; inoltre, esempi tratti da articoli scientifici saranno trattati durante le lezioni.
Le lezioni in aula saranno interattive e comprenderanno la risoluzione (usando anche applicativi e software specifici) di esercizi e problemi da parte degli/delle studenti su di una serie di argomenti e tematiche del corso; gli/le studenti saranno guidati dal docente alla comprensione degli esercizi e problemi loro assegnati. Di volta in volta gli/le studenti saranno chiamati a presentare e discutere in classe le soluzioni agli esercizi e problemi assegnati, a cui seguiranno domande da parte del docente e dei compagni di corso per verificare che gli/le studenti siano in grado di collegarli con il contesto generale del corso.
Dopo ogni lezione nella piattaforma MOODLE di Ateneo sara' caricato il materiale didattico proiettato in aula durante le lezioni comprensivo di eventuale materiale supplementare e di alcuni esempi di applicazione dei concetti per la descrizione ed interpretazione del dato spettroscopico ottenuto dalle diverse tecniche.

Italiano

Accessibilità, Disabilità e Inclusione

Accomodamenti e Servizi di Supporto per studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento:
Ca’ Foscari applica la Legge Italiana (Legge 17/1999; Legge 170/2010) per i servizi di supporto e di accomodamento disponibili agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento. In caso di disabilità motoria, visiva, dell’udito o altre disabilità (Legge 17/1999) o un disturbo specifico dell’apprendimento (Legge 170/2010) e si necessita di supporto (assistenza in aula, ausili tecnologici per lo svolgimento di esami o esami individualizzati, materiale in formato accessibile, recupero appunti, tutorato specialistico a supporto dello studio, interpreti o altro), si contatti l’ufficio Disabilità e DSA disabilita@unive.it.

orale