c.i. PROGETTAZIONE MOLECOLARE E CHIMICA INORGANICA SUPRAMOLECOLARE

Modulo CHIMICA INORGANICA SUPRAMOLECOLARE

Il corso introduce i fondamenti della Chimica Supramolecolare, con particolare attenzione agli aspetti inorganici, attraverso lo studio delle interazioni non covalenti, dei fenomeni di autoassemblaggio e del ruolo degli ioni metallici nella formazione di strutture funzionali. Verranno discussi esempi tratti da sistemi biologici e naturali per comprendere come i principi supramolecolari regolino la costruzione di architetture complesse. Saranno inoltre illustrate le logiche della progettazione supramolecolare e le modalità per tradurre i principi teorici in sintesi di specie con proprietà chimico-fisiche mirate.

In accordo con i Descrittori di Dublino, il corso contribuisce a sviluppare:

• Conoscenza e capacità di comprensione: lo studente acquisirà conoscenze sui principi fondamentali della chimica supramolecolare, con particolare riferimento agli aspetti inorganici. Verranno approfonditi i meccanismi di autoassemblaggio, le interazioni non covalenti, il ruolo degli ioni metallici e i principi termodinamici e cinetici che regolano la formazione di sistemi complessi, evidenziando la relazione tra struttura e funzione.
• Conoscenza e capacità di comprensione applicate: lo studente saprà applicare i principi acquisiti alla progettazione di sistemi supramolecolari e alla valutazione di casi tratti dalla letteratura scientifica, collegando teoria e pratica, interpretando dati sperimentali e utilizzando correttamente la terminologia scientifica.
• Autonomia di giudizio: lo studente svilupperà la capacità di analizzare criticamente risultati e modelli della letteratura, valutando la coerenza delle strategie di progettazione supramolecolare con gli obiettivi funzionali. Questa competenza sarà stimolata attraverso la preparazione della presentazione individuale e la discussione in aula.
• Abilità comunicative: lo studente sarà in grado di esporre in modo chiaro e rigoroso i concetti della chimica inorganica supramolecolare, utilizzando strumenti di comunicazione scientifica adeguati, quali presentazioni, schemi e grafici.
• Capacità di apprendere: il corso favorisce l’apprendimento autonomo mediante l’analisi di articoli scientifici e la discussione collettiva dei contenuti. La capacità di acquisire, rielaborare e applicare le conoscenze sarà verificata nell’esame orale.

Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze.

La Chimica Inorganica Supramolecolare: definizione e cenni storici; ambiti di studio, con particolare attenzione alle differenze e connessioni tra chimica molecolare e chimica supramolecolare.

Principi alla base della Chimica Supramolecolare:  interazioni elettrostatiche, di Van der Waals, di dispersione, di stacking, legami a idrogeno, effetto idrofobo; effetti del solvente. Effetti chelato, macrociclico, criptato; cooperatività. Concetto di preorganizzazione molecolare. Aspetti termodinamici e cinetici.

Riconoscimento molecolare e autoassemblaggio: sistemi molecolari auto-assemblanti; architetture molecolari e relazioni struttura-proprietà. recettori per cationi (calixareni, siderofori); serie Hofmeister; recettori per anioni; principi di design molecolare.

Nanosistemi supramolecolari: i principali nanosistemi e strategie di costruzione.

Principali applicazioni: catalisi; applicazioni biomediche, sensing e dispositivi sensoriali, macchine molecolari, naturali e artificiali.

Supramolecular Chemistry: Fundamentals and Applications (Autori: Beer, Barendt, lim), Oxford Chemistry Primers;

Il corso di PROGETTAZIONE MOLECOLARE E CHIMICA INORGANICA SUPRAMOLECOLARE  è articolato in due moduli didattici distinti, ciascuno dei quali prevede un proprio esame finale. Il superamento di entrambi gli esami è condizione necessaria per l’acquisizione dei crediti formativi associati all’insegnamento. Il voto finale dell’insegnamento viene determinato come media aritmetica dei voti conseguiti nei due moduli, espressi in trentesimi. 

L’esame del modulo di Chimica Inorganica Supramolecolare è articolato in due parti, entrambe contribuiscono alla definizione del voto:

1. Presentazione individuale con progettazione (50% del punteggio)
   Lo studente prepara una presentazione orale su un argomento concordato con il docente, includendo un progetto originale di un sistema supramolecolare. La valutazione considera la capacità di applicare le conoscenze teoriche, analizzare criticamente la letteratura, progettare soluzioni coerenti con gli obiettivi funzionali e comunicare in modo chiaro e rigoroso.

2. Discussione teorica (50% del punteggio)
   Domande orali basate sul programma del corso, finalizzate a verificare la comprensione dei concetti fondamentali, delle interazioni non covalenti, dell’autoassemblaggio e della chimica dei metalli nei sistemi supramolecolari.

Attribuzione del voto finale del modulo di Chimica Inorganica Supramolecolare
Il voto, espresso in trentesimi, riflette la valutazione complessiva delle due parti, considerando conoscenze teoriche, capacità applicative, autonomia di giudizio, chiarezza espositiva e competenze progettuali.

Effetti chelato; macrociclico e criptato; Cooperatività; tecniche per lo studio di sistemi supramolecolari; Hofmeister series; Recettori per il binding di cationi; Recettori per il binding di aninoni; Spiegare il concetto di autoassemblaggio in Chimica Supramolecolare e descrivere come le interazioni non covalenti guidano la formazione di strutture ordinate; Fornire un esempio di sistema naturale o inorganico in cui l’autoassemblaggio gioca un ruolo fondamentale.