ID:
000449
Tipo Insegnamento:
Obbligatorio
Durata (ore):
48
CFU:
6
SSD:
CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Url:
SCIENZE CHIMICHE/PERCORSO COMUNE Anno: 1
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Primo Semestre (16/09/2024 - 20/12/2024)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Il principale obiettivo del corso è trasferire allo studente le conoscenze di base per acquisire una visione comprensiva dei processi che coinvolgono la luce e i sistemi chimici, dalle molecole più semplici, a sistemi supramolecolari complessi, fino a specifici sistemi biologici, per possibili applicazioni nei campi della conversione dell'energia solare, dell'elettronica e della fotonica molecolare. Lo studente conoscerà la descrizione degli stati elettronici eccitati e dei principali processi fisici e chimici che ne causano la disattivazione nonché i metodi sperimentali che ne consentono la caratterizzazione. Lo studente sarà in grado di prevedere i meccanismi di disattivazione che coinvolgono specie molecolari sulla base della loro struttura elettronica ed interpretare dati sperimentali che descrivono i relativi processi fotochimici.
Prerequisiti
Sono richieste conoscenze elementari di chimica inorganica, chimica fisica e spettroscopia acquisite durante la laurea triennale.
Metodi didattici
Il corso consiste in 48 ore di lezione frontale in cui vengono utilizzate diapositive esplicative sui vari argomenti del corso.
Verifica Apprendimento
Lo scopo dell'esame è di verificare il livello di conoscenza acquisita sui vari argomenti trattati durante il corso e se gli obiettivi precedentemente descritti sono stati raggiunti. L'esame consiste in un colloquio orale che consta di 3 domande. Ogni domanda verrà valutata con un punteggio massimo di 10. La somma del punteggio delle 3 domande costituisce il voto dell'esame.
Testi
Il materiale didattico fornito dal docente (diapositive) è utile per conoscere gli argomenti svolti.
Lo studio deve essere approfondito sui seguenti testi:
"Photochemistry and Photophysics, Concepts, Research, Applications" V. Balzani, P. Ceroni, A. Juris, Wiley-VCH,Verlag 2014
"Supramolecular Photochemistry" V. Balzani, F. Scandola, Horwood, 1991
Ulteriori approfondimenti possono essere trovati nei seguenti testi:
Per la parte del corso riguardante gli aspetti sperimentali: "Manuale del fotochimico. Tecniche e metodologie" L. Moggi, A. Juris, M. T. Gandolfi, Bononia University Press, 2006.
Per la parte del corso riguardante reazioni fotochimiche: "Modern molecular photochemistry of organic molecules" N. J. Turro, V. Ramamurthy, J. C. Scaiano, University Science Books, 2010.
Lo studio deve essere approfondito sui seguenti testi:
"Photochemistry and Photophysics, Concepts, Research, Applications" V. Balzani, P. Ceroni, A. Juris, Wiley-VCH,Verlag 2014
"Supramolecular Photochemistry" V. Balzani, F. Scandola, Horwood, 1991
Ulteriori approfondimenti possono essere trovati nei seguenti testi:
Per la parte del corso riguardante gli aspetti sperimentali: "Manuale del fotochimico. Tecniche e metodologie" L. Moggi, A. Juris, M. T. Gandolfi, Bononia University Press, 2006.
Per la parte del corso riguardante reazioni fotochimiche: "Modern molecular photochemistry of organic molecules" N. J. Turro, V. Ramamurthy, J. C. Scaiano, University Science Books, 2010.
Contenuti
Il corso è costituito da 48 ore di lezioni frontali riguardanti i seguenti argomenti.
Luce: Natura dualistica della luce. Spettro elettromagnetico.
Stati elettronici: Teoria dei gruppi, simmetria molecolare e gruppi di simmetria. Teoria degli orbitali molecolari (MO). Approssimazione di Born-Oppenheimer. Configurazioni elettroniche. Stati elettronici in molecole organiche a guscio chiuso. Stati elettronici in molecole a guscio aperto. Composti di coordinazione. Vibrazioni molecolari.
Assorbimento: Momento di transizione. Regole di selezione di simmetria e di spin. Principio di Franck-Condon. Struttura delle bande di assorbimento.
Fotofisica: Disattivazioni radiative di stati eccitati. Rilassamento vibrazionale. Fluorescenza e fosforescenza. Fattore di Franck-Condon e relazioni fra spettro di assorbimento ed emissione. Distorsione degli stati eccitati e Stokes shift. Transizioni non-radiative. Regola d’oro di Fermi. Conversione interna e intersystem crossing. Regola di El-Sayed. Effetto atomo pesante. Fattore di Franck-Condon. Energy-gap law e distorsione. Effetti della deuterazione. Regola di Kasha. Reverse intersystem crossing e fluorescenza ritardata. Aspetti cinetici. Descrizione dei processi fotofisici in molecole organiche di rilevanza fotochimica.
Processi bimolecolari in stati eccitati: Aspetti cinetici e cinetica di Stern-Volmer. Trasferimento di energia fra molecole. Trasferimento di energia radiativo (energy transfer “triviale”). Trasferimento di energia non radiativo. Quenching e sensibilizzazione. Sovrapposizione spettrale. Meccanismi coulombiano e di scambio. Trasferimento fotoindotto di elettroni. Proprietà redox di stati eccitati. Teoria di Marcus. Fattori elettronici, meccanismo di superscambio. Separazione di carica e ricombinazione. Trasferimento elettronico ottico. Chemiluminescenza. Fotocatalisi. Fotosintesi naturale ed artificiale. Cenni di catalisi multi-elettronica. Trasferimento elettronico accoppiato a trasferimento protonico.
Trasferimento protonico allo stato eccitato. Fotoacidi. Ciclo di Forster. Fotobasi. Generatori di fotoacidi.
Fotochimica: Processi chimici in stati eccitati. Reazioni adiabatiche. Reazioni diabatiche, avoided crossing ed intersezione conica. Diagrammi di correlazione di orbitali e stati. Dissociazione di legami sigma. Twisting di legami pi-greco. Reazioni pericicliche. Composti fotocromici. Fotoni come bits di informazioni. La visione. Fotorecettori. Esempi di fotochimica bimolecolare: composti carbonilici. Hydrogen atom abstraction. Reazione di Paternò-Buchi.
Tecniche spettroscopiche per lo studio fotochimico. Spettrofotometro, spettrofluorimetro. Spettri di emissione e di eccitazione. Resa quantica di emissione. Aspetti sperimentali. Emissione stimolata, teoria di Einstein, i LASER. Tecniche di emissione ed assorbimento risolte nel tempo.
Luce: Natura dualistica della luce. Spettro elettromagnetico.
Stati elettronici: Teoria dei gruppi, simmetria molecolare e gruppi di simmetria. Teoria degli orbitali molecolari (MO). Approssimazione di Born-Oppenheimer. Configurazioni elettroniche. Stati elettronici in molecole organiche a guscio chiuso. Stati elettronici in molecole a guscio aperto. Composti di coordinazione. Vibrazioni molecolari.
Assorbimento: Momento di transizione. Regole di selezione di simmetria e di spin. Principio di Franck-Condon. Struttura delle bande di assorbimento.
Fotofisica: Disattivazioni radiative di stati eccitati. Rilassamento vibrazionale. Fluorescenza e fosforescenza. Fattore di Franck-Condon e relazioni fra spettro di assorbimento ed emissione. Distorsione degli stati eccitati e Stokes shift. Transizioni non-radiative. Regola d’oro di Fermi. Conversione interna e intersystem crossing. Regola di El-Sayed. Effetto atomo pesante. Fattore di Franck-Condon. Energy-gap law e distorsione. Effetti della deuterazione. Regola di Kasha. Reverse intersystem crossing e fluorescenza ritardata. Aspetti cinetici. Descrizione dei processi fotofisici in molecole organiche di rilevanza fotochimica.
Processi bimolecolari in stati eccitati: Aspetti cinetici e cinetica di Stern-Volmer. Trasferimento di energia fra molecole. Trasferimento di energia radiativo (energy transfer “triviale”). Trasferimento di energia non radiativo. Quenching e sensibilizzazione. Sovrapposizione spettrale. Meccanismi coulombiano e di scambio. Trasferimento fotoindotto di elettroni. Proprietà redox di stati eccitati. Teoria di Marcus. Fattori elettronici, meccanismo di superscambio. Separazione di carica e ricombinazione. Trasferimento elettronico ottico. Chemiluminescenza. Fotocatalisi. Fotosintesi naturale ed artificiale. Cenni di catalisi multi-elettronica. Trasferimento elettronico accoppiato a trasferimento protonico.
Trasferimento protonico allo stato eccitato. Fotoacidi. Ciclo di Forster. Fotobasi. Generatori di fotoacidi.
Fotochimica: Processi chimici in stati eccitati. Reazioni adiabatiche. Reazioni diabatiche, avoided crossing ed intersezione conica. Diagrammi di correlazione di orbitali e stati. Dissociazione di legami sigma. Twisting di legami pi-greco. Reazioni pericicliche. Composti fotocromici. Fotoni come bits di informazioni. La visione. Fotorecettori. Esempi di fotochimica bimolecolare: composti carbonilici. Hydrogen atom abstraction. Reazione di Paternò-Buchi.
Tecniche spettroscopiche per lo studio fotochimico. Spettrofotometro, spettrofluorimetro. Spettri di emissione e di eccitazione. Resa quantica di emissione. Aspetti sperimentali. Emissione stimolata, teoria di Einstein, i LASER. Tecniche di emissione ed assorbimento risolte nel tempo.
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Corsi
Corsi
SCIENZE CHIMICHE
Laurea Magistrale
2 anni
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Persone
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