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RISONANZA MAGNETICA E DIFFRAZIONE DI RAGGI X IN CHIMICA CLINICA E FORENSE

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Magnetic resonance spectroscopy and X-ray diffraction in clinical and forensic chemistry

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Anno accademico 2019/2020

Codice attività didattica
MFN1182
Docenti
Dott. Domenica Marabello (Titolare del corso)
Prof. Michele R. Chierotti (Titolare del corso)
Corso di studio
Corso di laurea magistrale in Chimica Clinica Forense e dello Sport D.M. 509
Anno
2° anno
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
8
SSD attività didattica
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Scritto ed orale
Prerequisiti
Competenze chimiche di base, fornite dalle lauree triennali scientifiche
nozioni base di chimica organica
nozioni di base di fisica
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

Per la parte di diffrazione dei RaggiX gli obbiettivi principali sono:
- comprensione della teoria alla base della tecnica;
- capacità critica di individuare le condizioni sperimentali opportune in relazione alle caratteristiche del campione da analizzare;
- valutazione critica dei risultati ottenibili con tale tecnica.

Per la parte di risonanza magnetica gli obbiettivi principali sono:
- comprensione della teoria alla base della tecnica;
- interpretazione degli spettri;
- risoluzione della struttura molecolare attraverso l’analisi degli spettri.

Main aims for the X-ray diffraction part:

- comprehension of the basic concepts of the X-ray diffraction technique

- discriminating ability to identify the suitable experimental conditions to analyze the features of the samples

- discriminating evaluation of results

Main aims for the NMR part:

-comprehension of the basic theory;

-spectrum interpretation skills;

-molecular structure solution from spectra analysis.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Comprensione delle tecniche di Diffrazione dei raggi X e di Risonanza Magnetica (NMR) e applicazioni in ambito chimico, clinico, forsense e dello sport.

Comprehension of the X-ray diffraction and magnetic resonance techniques and their applications in the chemical, clinical, forensic and sport fields.

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Programma

Elementi di cristallografia (elementi di simmetria, reticoli di Bravais, gruppi spaziali, reticolo cristallino diretto e reciproco). Diffrazione dei raggi X da parte di un materiale cristallino (cristallo singolo e polveri cristalline). Strumentazioni. Preparazione dei campioni per l’analisi e interpretazione dei risultati. Possibili errori nell’analisi. Vantaggi e svantaggi nell’applicazione della tecnica di diffrazione rispetto ad altre tecniche analitiche. Esempi di casi forensi risolti con la diffrazione dei raggi X. Cenni alla diffrazione dei raggi X da cristallo singolo e applicazioni clinico-forensi.

Principi base della risonanza magnetica in trasformata di Fourier; Nuclei della Tavola Periodica e proprietà NMR; I parametri NMR: chemical shift (1H e 13C), costanti di accoppiamento, tempi di rilassamento (T1 e T2); Sequenze di impulso 1D (13C spectral editing, depth, ATP, inept) e 2D (cosy, noesy, 1H-13C eterocorrelate); Interpretazione di spettri protonici e 13C; impulsi e FID; fenomeni di scambio; Principi di NMR stato solido:
origini dell'allargamento di banda (anisotropia del chemical shift ed interazione dipolare), tecniche e sequenze per lo stato solido (magic angle spinning e cross-polarization); principi di imaging (frequency e phase encoding);
Principali caratteristiche strumentali di uno spettrometro di risonanza magnetica nucleare.

Elements of crystallography (symmetry, Bravais lattices, space groups, direct and reciprocal lattices). X-ray diffraction of a crystalline material (single crystal and powder diffraction). Diffractometers. Sample preparation and interpretation of results. Possible mistakes. Advantages and disadvantages of the x-ray diffraction techniques with respect to other analytical methods. Examples of cases resolved with the help of X-ray diffraction analyses. Single crystal x-ray diffraction and clinical-forensic applications.

Principles of the Magnetic Resonance; FT (Fourier Transformation) NMR; the NMR Periodic Table; NMR parameters: chemical shift (1H and 13C), scalar coupling constant, relaxation times (T1 and T2); 1D (13C spectral editing, depth, ATP, inept) and 2D (cosy, noesy, 1H-13C hetcor) pulse sequence; 1H and 13C assignment of 1D spectra; pulses and FID; exchange phenomena; principles of solid-state NMR: origin of the signal broadening (chemical shift anysotropy and dipolar interaction), solidstate techniques and pulse sequences (magic angle spinning and crosspolarization);
principles of imaging (frequency and phase encoding); Main characteristics of a NMR instrument.

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Modalità di insegnamento

Per la parte di NMR: Lezioni frontali consigliate; laboratorio obbligatorio.

Attendance for the X-ray diffraction part: optional for the lessons.

Attendance for the NMR part: optional for the lessons and mandatory for the laboratory.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame si svolge, di norma, come segue: scritto per il modulo di NMR. Orale, previo appuntamento con il docente, per il modulo raggi X. Il voto finale risulterà dalla media dei voti della parte di NMR e di Raggi X.

E' richiesta e sarà valutata la deduzione della struttura di piccole molecole organiche da spettri NMR 1H e 13C.

In sede di esame verranno valutate le conoscenze acquisite dallo studente ed il livello della loro comprensione in relazione al programma dell’insegnamento.  Rientrano nella valutazione anche conoscenza e comprensione gli aspetti di chimica di base inerenti gli argomenti dell’insegnamento a cui si debba fare riferimento in sede di esame, così come l’utilizzo di un lessico appropriato

Written examination for the NMR part. Oral examination for the X-Ray part. The final mark will result from the average of the NMR and X-ray marks.

Structure solution of small organic molecules from 1H and 13C NMR spectra is required and will be evaluated.

The exam is devoted to the assessment of the knowledge, and related understanding, of the program attained by the students. In addition, also knowledge and understanding of basic knowledge in Chemistry which should be necessary consider will be evaluated, as well as the use of a proper  scientific/technical language.

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Testi consigliati e bibliografia

Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso: sito internet del corso di laurea.

I testi base consigliati per il corso sono:

1) Hesse, Meier, Zeeh: Metodi Spettroscopici nella Chimica Organica, EdiSES, Napoli.

2) Randazzo: Guida Pratica alla Interpretazione di Spettri NMR, Longhia

Per la parte di diffrazione dei raggi X sono fornite le dispense dal docente a lezione o su appuntamento.

For the NMR part, slides shown during the lessons are available in the web page of the course. Suggested book: Hesse, Meier, Zeeh: Metodi
Spettroscopici nella Chimica Organica, EdiSES, Napoli.

For the X-ray diffraction part: teacher's pamphlets supplied during lessons or on date.

Registrazione
  • Aperta
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    Ultimo aggiornamento: 20/11/2018 10:49
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