U.D. 1.1

La costituzione della materia. Fondamenti della teoria atomica. Struttura dell’atomo: protoni, neutroni e elettroni. Numero atomico e numero di massa. Gli isotopi.

U.D. 1.2

Cenni alle proprietà magnetiche del nucleo come base per lo strumento diagnostico della Risonanza Magnetica Nucleare.

U.D. 1.3

I numeri quantici, gli orbitali, il principio di esclusione di Pauli. Regola di Hund. La configurazione elettronica con particolare riferimento agli elementi principalmente presenti negli organismi viventi.

U.D. 1.4

Il sistema periodico degli elementi. Proprietà periodiche: configurazione elettronica esterna, volume atomico, potenziale di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività. La regola dell’ottetto.

U.D. 1.5

Molecole, ioni e ioni poliatomici. Massa molecolare. Definizione di mole e numero di Avogadro. Unità di massa atomica e massa molecolare.

U.D. 1.6

Il legame chimico. Orbitale di legame. Legame covalente: omopolare, eteropolare, legame di coordinazione. Cenni sul legame metallico. Il legame ionico. Ibridazione degli orbitali: sp, sp², sp³. Orbitali molecolari σ e π. Distanza e energia di legame. Angolo di legame e geometria molecolare. Esempi di molecole polari e apolari biologicamente rilevanti.

U.D. 1.7

Interazioni deboli (legame idrogeno e forze di van der Waals) e interazioni idrofobiche.

U.D. 1.8

Numero di ossidazione. Esempi di formule di struttura e nomenclatura di composti binari e ternari biologicamente rilevanti con atomi di carbonio, ossigeno, azoto, zolfo e fosforo: ossidi, idrossidi, perossidi, acidi, basi e sali.

U.D. 1.9

Cenni sullo stato solido: solidi ionici, molecolari, covalenti e metallici.

U.D. 1.10

Lo stato aeriforme. Temperatura assoluta. Leggi di Boyle, Charles e Gay Lussac. Applicazione della legge dei gas alla respirazione. Equazione di stato dei gas perfetti. Cenni sulla teoria cinetica dei gas. La legge di Maxwell-Boltzmann.

U.D. 1.11

Lo stato liquido: ebollizione, calore di evaporazione. Tensione superficiale. L’equilibrio gas-liquido: la pressione di vapore. Confronto di diagramma di fase di acqua e anidride carbonica. Rilevanza dei cambiamenti di fase di interesse biomedico: l’evaporazione del sudore e la termoregolazione.

U.D. 1.12

Principi di termodinamica e bioenergetica. Definizioni delle funzioni di stato. Entalpia. Trasformazioni esotermiche ed endotermiche e cambiamenti di stato. Entropia. Energia libera di Gibbs. Trasformazioni esoergoniche ed endoergoniche. Variazione di energia libera come criterio di spontaneità ed equilibrio nei sistemi aperti.