Scienze dell'Alimentazione e Gastronomia L-26

Tutti i giorni, previo appuntamento via mail.

Il docente è disponibile come relatori di tesi. La tesi può essere richiesta quando la carriera dello studente è sufficientemente avanzata (conclusione del percorso curricolare, incluso il tirocinio, nei tempi previsti dal regolamento di Ateneo) e comunque non oltre la data della sessione di laurea immediatamente precedente a quella in cui lo studente desidera laurearsi. Il titolo della tesi è concordato con il docente previo contatto via email. La tematica deve essere congruente con le tematiche proprie degli insegnamenti del docente.

 Chimica Generale e Inorganica

L’insegnamento di Chimica Generale e Inorganica, qui inteso come introduzione alla Chimica, si prefigura come un passaggio necessario per garantire l’adeguata formazione culturale e scientifica dei futuri professionisti nell'ambito delle tecnologie agro-alimentari, dell'alimentazione e della gastronomia. È tuttavia inveterata consuetudine che la necessità della Chimica in simili percorsi di studi non sia immediatamente apprezzata dagli studenti, sovente prefigurandola come una materia ostica, mnemonica, lontana dai propri orizzonti e quindi, in conclusione, generalmente indigesta.

Lo scopo dell’insegnamento è quello di avvicinare lo studente, permettendogli di apprezzarla, ad una disciplina che, insieme alle altre Scienze Naturali, sottende all’interpretazione e alla comprensione del reale, ivi inclusi i temi propri delle Scienze dell’Alimentazione e della Gastronomia.

Nell’ottica di presentare il materiale con il massimo rigore, l’insegnamento auspica di farlo nella maniera più accessibile possibile. Questo nel perseguire l’obiettivo fondamentale di combattere quella consolidata chemofobia – certo dovuta ad un discreto livello di ignoranza – che, negli anni e specialmente in ambito alimentare, si è ormai cristallizzata nel binomio onnipervasivo “chimico = cattivo”.

Lo studente verrà introdotto ai diversi livelli su cui opera la Chimica, con enfasi posta sugli aspetti fenomenologici e concettuali prima che su quelli formali e simbolici.

L’insegnamento si propone di fornire i rudimenti necessari per comprendere la materia e le sue trasformazioni. Esso muove dalla teoria atomica verso la Tavola Periodica degli Elementi e la periodicità in Chimica. Tratta quindi i principali tipi di forze e legami in Chimica, arrivando al concetto di Molecola, facendone apprezzare le caratteristiche di oggetto fisico ed il formalismo con cui il chimico la rappresenta. Copre le principali classi di composti inorganici e, per assoluta necessità, la relativa nomenclatura (che per sua natura ha carattere formale e convenzionale, esulando quindi parzialmente dal carattere concettuale che il corso vuole avere). Si introdurranno quindi le Reazioni Chimiche, esaminandone alcune classi principali (acido-base, redox, formazione di sali insolubili, complessazione). Le reazioni rendono imprescindibile l’introduzione di aspetti quantitativi (la mole, forse l’unità fondamentale del SI meno compresa, e il concetto di concentrazione), termodinamici (perché avvengono le reazioni?), cinetici (come decorrono le reazioni?), nonché la trattazione dei principali stati della materia e delle soluzioni (dove avvengono le reazioni?).

Questo nucleo fondamentale di concetti costituisce la base per ogni approfondimento ulteriore della disciplina – peraltro previsto e necessario all’interno del corso di studio – e fornisce una chiave di lettura scientifica del reale.

Chimica Organica

 Chimica Generale e Inorganica

Al termine del percorso lo studente dovrà aver acquisito:

Conoscenza e capacità di comprensione

·       Consapevolezza della natura atomica della materia;

·       La struttura dell’Atomo;

·       Il concetto di Orbitale;

·       La Tavola Periodica e il suo significato;

·       Legami chimici;

·       Il concetto di molecola come oggetto fisico e la sua corretta rappresentazione;

·       Principali classi di composti inorganici e relativa nomenclatura;

·       Concetto di Reazione Chimica e principali classi di Reazioni;

·       L’Equilibrio Chimico e la Costante di Equilibrio;

·       Elementi di Stechiometria;

·       Concetti di Acido e di Base;

·       Concetti di Ossidante e di Riducente;

·       La mole e la sua utilità;

·       Stati di aggregazione della Materia;

·       Le Soluzioni e la loro Concentrazione;

·       Rudimenti di Termodinamica e criteri di spontaneità delle reazioni;

·       Rudimenti di Cinetica e decorso delle reazioni;

·       Familiarità con il linguaggio proprio della Chimica.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

·       Riconoscere trasformazioni chimiche e fisiche;

·       Riconoscere le macrotipologie di reazioni chimiche;

·       Bilanciare reazioni chimiche;

·       Trarre informazioni quantitative da una equazione chimica bilanciata;

·       Riconoscere formule plausibili e formule sicuramente erronee;

·       Orientarsi riguardo alle proprietà periodiche degli elementi con l’ausilio di una Tavola Periodica;

·       Riconoscere e definire acidi e basi;

·       Riconoscere e definire ossidanti e riducenti;

·       Predire la direzione spontanea di evoluzione di una reazione e come questa possa essere influenzata dall’esterno;

·       Predire e giustificare la geometria di molecole semplici;

Abilità di giudizio

·       Saper valutare l’aderenza ad una visione scientifica delle fonti di informazione;

·       Apprezzare l’importanza della descrizione chimica della materia e delle sue trasformazioni come chiave di lettura dei processi agroalimentari;

Abilità di comunicare

·       Essere in grado di illustrare i concetti con chiarezza utilizzando il lessico proprio della disciplina;

·       Trasferire i concetti chiave della disciplina anche oltre il tecnicismo della nomenclatura;

·       Padroneggiare la nomenclatura specifica per potersi interfacciare a livello lavorativo con le professionalità tecniche del settore agroalimentare.

Capacità di apprendimento

Il corso fornisce allo studente gli strumenti per:

·       approfondire lo studio della Chimica in qualunque direzione;

·       affacciarsi a tutti gli ambiti del Sapere che necessitano di una descrizione atomica o molecolare della materia;

·       difendersi da mistificazioni e disinformazione in ambito chimico.

 Chimica Organica

 Chimica Generale e Inorganica

UNITÀ DIDATTICA 1 (1 CFU)

Introduzione alla Chimica

Introduzione alla Chimica. I tre livelli della Chimica: macroscopico, atomico/molecolare e simbolico. La chimica dall’inizio: il Big Bang (cenni). Composizione media dell’universo e terrestre (cenni). Trasformazioni Chimiche e Fisiche. La materia: miscugli e sostanze pure; composti ed elementi; atomi e molecole.

L’atomo: dall’atomismo al modello quantomeccanico

Teoria atomica di Dalton e leggi sottese (conservazione della massa, proporzioni definite e proporzioni multiple).

Oltre l’atomo come entità inscindibile: la scoperta dell’elettrone. Modello atomico di Thomson. L’esperimento di Rutherford e il Nucleo. Protoni e Neutroni. Numero atomico e numero di massa. Isotopi.

La radiazione elettromagnetica (cenni). Interazione luce-materia (cenni). Effetto fotoelettrico (cenni). Spettri atomici (cenni). Il modello di Bohr e il fallimento della Fisica Classica. Da de Broglie al principio di indeterminazione di Heisenberg. Visione quantomeccanica dell’atomo: equazione di Schrödinger e numeri quantici.

Il concetto di Orbitale. Orbitali Atomici. Atomi polielettronici. Configurazioni elettroniche e Aufbau.

La Tavola Periodica e il suo significato

La Tavola Periodica. Gruppi e Periodi. Le proprietà periodiche: energie di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività, raggi atomici e ionici. Numero di ossidazione (cenni). Configurazione otteziale. Principali tipi di legame (si veda sotto). Metalli, Semimetalli e Non-Metalli.

UNITÀ DIDATTICA 2 (1 CFU)

Il legame Chimico e le Molecole

Il legame metallico (cenni) e i metalli.

Il legame ionico e i Sali.

Il legame covalente. Legame in molecole biatomiche omonucleari. Sovrapposizioni di orbitali atomici: legami σ e π. Legami singoli, doppi e tripli. Energie di legame. Elettronegatività e legami covalenti polari. Formule chimiche: formula minima, formula molecolare, formula di struttura. Formule di Lewis. Concetti di ibridazione e risonanza. Cariche formali.

La struttura delle molecole: da oggetti tridimensionali alla loro rappresentazione bidimensionale in formula.

Teoria VSEPR e geometria molecolare. Regole per la scrittura delle formule di struttura. Geometria e Polarità delle Molecole.

La visione del legame di valenza (VB). La visione dell’orbitale molecolare (MO). Legami chimici in ottica MO. Ordine di legame. Diagrammi MO e stabilità delle molecole.

UNITÀ DIDATTICA 3 (1 CFU)

Principali classi di composti inorganici e loro nomenclatura

Il numero di ossidazione (ripresa). Il numero di ossidazione dalla formula minima e dalla formula di struttura. Periodicità nei numeri di ossidazione. Formule plausibili e non: un approccio periodico.

Sistemi di nomenclatura in chimica.

Elementi, molecole elementari, allotropi.

Composti Binari e loro nomenclatura. Composti binari dell’idrogeno: Idracidi e Idruri. Idruri ionici e molecolari. Composti binari dell’ossigeno: ossidi. Ossidi acidi e ossidi basici. Perossidi e superossidi.

Sali binari.

Composti ternari. Idrossidi e Ossoacidi. Sali ternari.

Le reazioni Chimiche

Dal fenomeno alla sua descrizione simbolica. Principali classi di reazioni chimiche (acido-base, precipitazione, ossidoriduzione, complessazione). Il significato quantitativo delle reazioni chimiche. Concetti di resa e di reagente limitante. La necessità di una unità di misura per la quantità di sostanza.

La mole

La massa atomica relativa dei nuclidi. Peso atomico relativo e medio degli elementi. Peso molecolare e peso formula. La mole come grandezza fondamentale.

La mole nei calcoli stechiometrici. Concetto di equivalente. Il bilanciamento delle reazioni chimiche.

UNITÀ DIDATTICA 4 (1 CFU)

Stati della materia e forze intermolecolari

Forze intermolecolari. Polarità delle molecole. Forze di van der Waals. Legame ad idrogeno. Relazione tra intensità delle forze intermolecolari e stato di aggregazione. Stati di aggregazione della materia. Solidi. Gas. Equazione di stato dei gas perfetti. Legge di Avogadro. Liquidi. Viscosità. Tensione superficiale. Tensione di vapore.

Le Soluzioni

Definizione di Soluzione. Concentrazione delle soluzioni: molarità, molalità, percentuale, frazione molare, parti (es. ppm).

Solvatazione. Solubilità. Sostanze solubili e insolubili.

Proprietà colligative. Legge di Raoult. Abbassamento crioscopico e innalzamento ebullioscopico. Pressione osmotica.

Equilibrio Chimico

Concetto di Equilibrio. Equilibri omogenei in fase gassosa. Equilibri omogenei in fase liquida. Costante di equilibrio e quoziente di reazione. Principio di Le Châtelier. Equilibrio chimico e reazioni quantitative. Equilibri in fase eterogena. Prodotto di solubilità.

UNITÀ DIDATTICA 5 (1 CFU)

Acidi e Basi

Acidi di Arrhenius. Acidi e Basi secondo Brønsted-Lowry. Autoprotolisi dell’acqua. Il concetto di pH. Forza degli acidi e delle basi. Effetto livellante del solvente. Acidi e Basi deboli. pH delle soluzioni di acidi e basi. Soluzioni Tampone e diagrammi di distribuzione delle specie. Acidi e Basi poliprotici. Titolazioni acido-base.

Acidi e Basi di Lewis. Reazioni di complessazione.

Reazioni redox.

Quando i numeri di ossidazione variano: ossidanti e riducenti. Bilanciamento delle reazioni redox. Potenziali standard di riduzione. La pila Daniell.

UNITÀ DIDATTICA 6 (1 CFU)

Termodinamica

Energia in chimica. Entropia. Entalpia. Energia Libera di Gibbs.

Transizioni di fase e aspetti termodinamici.

Energia nelle reazioni chimiche. Entalpia, entropia ed Energia Libera di reazione. Principio di Le Châtelier alla luce di considerazioni termodinamiche.

Cinetica

La velocità di reazione. Espressione della legge cinetica. Equazione di Arrhenius. Aspetti cinetici dell’equilibrio chimico. Energia di attivazione e catalisi.

 Chimica Generale e Inorganica

Il docente consiglia l’integrazione del materiale fornito (videolezioni, dispense, esercitazioni) con i seguenti testi:

·       Tro; Chimica, un approccio molecolare. Editore Edises, 2022.

·       Brown, LeMay, Bursten, Murphy, Woodward, Stoltzfus. Fondamenti di Chimica. Editore Edises, 2018.

In principio, trattandosi di un corso di scienza di base, il materiale può essere integrato anche da qualsiasi testo basilare di chimica inteso per i corsi di laurea triennali in area tecnico-scientifica, purché di recente edizione. Sopra si riportano a titolo di esempio due proposte alternative, moderne e sicuramente valide.

Modalità di accertamento dei risultati di apprendimento acquisiti dallo studente

L’acquisizione dei risultati di apprendimento previsti è accertata attraverso le attività di autovalutazione presenti alla fine di ogni modulo dell’insegnamento e attraverso la prova di esame.

I test di autovalutazione permettono allo studente di monitorare la propria comprensione degli argomenti trattati e, nel caso ci siano delle difficoltà, di attivarsi per colmare le lacune o chiedere ulteriori spiegazioni al docente. Il docente sarà a disposizione grazie a puntuali sessioni di esercitazione o di ricevimento in aula virtuale.

La prova d’esame finale accerta la conoscenza e la comprensione degli argomenti svolti attraverso domande a risposta chiusa di natura teorico/pratica.

Modalità di esame

L'esame finale consisterà in una prova scritta, che avrà il compito di verificare le conoscenze acquisite ed il raggiungimento dei requisiti di apprendimento attesi.

La prova scritta si articolerà in 31 domande a risposta multipla, ognuna comprendente 4 opzioni. La 31esima domanda stabilisce l’assegnazione della lode e viene presa in considerazione solo se tutte le precedenti sono corrette.

Le domande a risposta multipla potranno contenere anche quesiti numerici.

È consentito l’uso di calcolatrice e tavola periodica.

Propedeuticità

Non sono previste propedeuticità.

Prerequisiti

Non sono previsti specifici prerequisiti.