Chimica e propedeutica biochimica

Programma del corso:
Chimica generale
Materia: sostanze pure (elementi e composti), miscele (omogenee ed eterogenee). Atomo, elettroni, protoni e neutroni. Numero atomico, numero di massa, isotopi. Molecole e formule molecolari. Masse atomica e molecolare. Mole e massa molare.
Quantizzazione dell'energia. Principio di indeterminazione. Dualismo onde-particelle. Modelli atomici. Numeri quantici e orbitali atomici. Configurazioni elettroniche.
Tavola periodica degli elementi. Gruppi, periodi, blocchi. Proprietà periodiche degli elementi (energia di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività). Metalli, non metalli, gas nobili.
Legame ionico, composti ionici, energia reticolare. Legame covalente. Legami semplici e multipli. Rappresentazione di Lewis. Risonanza. Energia di legame e distanza di legame. Legame covalente polarizzato, dipolo molecolare. Orbitali molecolari, legami σ e π. Orbitali ibridi. Legame metallico. Numero di ossidazione.
Legami chimici deboli: legami fra molecole (forze di van der Waals), legame a ponte di idrogeno, legami fra ioni e molecole. Energia di solvatazione.
Gas reali e ideali, legge generale dei gas ideali.
Liquidi. Tensione superficiale. Tensione di vapore. Solidi amorfi e cristallini. Classificazione dei solidi cristallini (ionici, covalenti, molecolari, metallici). Diagramma di stato dell'acqua. Punto triplo.
Soluzioni. Concentrazione delle soluzioni (molarità, molalità, frazione molare, percentuale, normalità). Solubilità. Influenza della temperatura sulla solubilità. Influenza della pressione sulla solubilità dei gas (legge di Henry).
Proprietà colligative delle soluzioni. Innalzamento ebulloscopico, abbassamento crioscopico, pressione osmotica.
Reazioni chimiche e loro bilanciamento. Equilibrio chimico e costante di equilibrio. Fattori che influenzano la posizione dell'equilibrio. Principio di Le-Chatelier.
Elettrochimica: bilanciamento delle reazioni di ossido-riduzione. I potenziali elettrochimici. Elettrodo standard a idrogeno. Equazione di Nernst. Pile.
Acidi e basi. Definizioni di Arrhenius e di Brönsted. Coppie coniugate acido-base. Forza di acidi e basi. Equilibrio di autoionizzazione e prodotto ionico dell'acqua. Definizione di pH. Costanti acide e basiche (Ka e Kb). Relazioni fra Ka e Kb per coppie coniugate acido-base. Soluzioni tampone: definizione, proprietà, meccanismo con il quale agiscono.
Calcolo del pH di soluzioni acquose di acidi e basi (forti e deboli), di ioni a carattere acido o basico che compongono un sale. Calcolo del pH e di soluzioni tampone.
Teoria acido-base di Lewis. Composti di coordinazione, nomenclatura e costante di instabilità.
Termodinamica chimica. Sistemi termodinamici. Funzioni di stato. Condizioni standard. Calore e lavoro. Primo principio della termodinamica. Entalpia. Entalpia standard di formazione. Variazione di entalpia nelle reazioni. Reazioni esotermiche ed endotermiche.
Entropia. Secondo e terzo principio della termodinamica. Entropia molare standard. Variazione di entropia nelle reazioni. Energia libera e energia libera standard di formazione. Fattori che favoriscono la spontaneità di una reazione. Calcolo del G in condizioni non standard. Relazione fra G° e la costante di equilibrio. Reazioni accoppiate.
Cinetica chimica. Velocità di reazione, equazione cinetica e ordine di reazione. Energia di attivazione ed equazione di Arrhenius. Teoria degli urti e teoria del complesso attivato. Catalizzatori.
Chimica organica e propedeutica biochimica
Introduzione alla chimica organica. Gruppi funzionali e classificazione dei composti organici. Reazioni ioniche e reazioni radicaliche. Cenni di nomenclatura IUPAC.
Nomenclatura, proprietà chimiche e fisiche, reazioni caratteristiche delle seguenti classi di composti: idrocarburi saturi e insaturi (alcani, alcheni, alchini, ciclici, aromatici), alcoli, fenoli, eteri, analoghi solforati (tioalcoli, tiofenoli, tioeteri, disolfuri).
Aldeidi e chetoni, nomenclatura, proprietà, reattività.
Acidi carbossilici e acidi grassi, nomenclatura, proprietà, reattività, saponi e loro proprietà anfifiliche. Derivati degli acidi carbossilici (alogenuri, anidridi, esteri, tioesteri, ammidi), proprietà, reazioni di idrolisi acida e idrolisi basica (saponificazione).
Ammine, nomenclatura, proprietà, sali di tetraalchilammonio. Semplici composti bifunzionalizzati, classificazione, nomenclatura.
Isomeria. Classificazione dei vari tipi di isomeria: costituzionale (di catena, di posizione, di funzione) e stereoisomeria (conformazionale, configurazionale, isomeria geometrica).
Chiralità delle molecole (nomenclatura D ed L o R ed S per identificare centri stereogenici). Attività ottica degli stereoisomeri. Racemi e forme meso.
Lipidi. Lipidi semplici (acilgliceroli e cere) e lipidi complessi (glicerofosfolipidi e sfingolipidi). Reazioni di idrolisi acida e basica.
Carboidrati. Monosaccaridi, forme cicliche, epimeri e anomeri. Glicosidi, disaccaridi riducenti e non riducenti (maltosio, lattosio, cellobiosio, saccarosio), omopolisaccaridi (amido, glicogeno, cellulosa, chitina) e eteropolisaccaridi.
Aminoacidi. Definizione e classificazione, punto isoionico, punto isoelettrico. Forme prevalenti a pH fisiologico.
Peptidi e proteine, classificazione, legame peptidico e sue caratteristiche. Struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria. Denaturazione.
Nucleosidi e nucleotidi. Struttura di acidi nucleici (DNA e RNA).