Unità 1 – Struttura dell’atomo, tavola periodica e legami chimici
Materia: teoria atomica, struttura del nucleo, numero atomico e di massa, isotopi, massa atomica. Magnetismo nucleare e risonanza magnetica nucleare. Orbitali, numeri quantici, principio di Pauli, Hund, Heisenberg, configurazione elettronica. Radioisotopi e radioattività: decadimenti α, β, γ, X, unità di misura, tossicità biologica. Tavola periodica: configurazione elettronica esterna, volume atomico, potenziale di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività. Regola dell’ottetto. Molecole e ioni poliatomici. Legami chimici: covalente, ionico, dativo, delocalizzato. Ibridazione: sp, sp², sp³. Teoria VSEPR. Orbitali sigma e π, angoli di legame. Nomenclatura IUPAC e tradizionale dei composti inorganici. Interazioni deboli: legami idrogeno, forze di van der Waals, interazioni idrofobiche.

Unità 2 – Stati della materia e principi di termodinamica
Stati: solidi (ionici, molecolari, covalenti, metallici), gas (perfetti e reali), liquidi. Leggi di Boyle, Charles, Gay-Lussac. Equazione dei gas perfetti, Van der Waals, Avogadro. Teoria cinetica e legge di Maxwell-Boltzmann. Equilibrio gas-liquido: pressione di vapore. Ebollizione, calore di evaporazione. Diagrammi di fase. Tensione superficiale. Termoregolazione biologica (sudorazione). Termodinamica: sistemi, entalpia, entropia, energia libera di Gibbs. Trasformazioni reversibili e irreversibili. Equilibrio chimico e variazione di energia libera.

Unità 3 – Miscele, soluzioni e proprietà colligative
Miscele: omogenee e eterogenee (dispersioni, sospensioni, colloidi, aerosol). Soluzioni: gassose, liquide, solide. Solubilità: acqua come solvente, soluti ionici e molecolari, legge di Henry. Elettroliti nei fluidi biologici. Concentrazione: percentuali, molarità, frazione molare, equivalenti. Legge di Dalton, aria inspirata/espirata. Proprietà colligative: legge di Raoult, abbassamento della tensione di vapore, innalzamento ebollizione, abbassamento congelamento. Soluzioni elettrolitiche: fattore di van’t Hoff, osmosi, osmolarità. Soluzioni isotoniche, ipotoniche, ipertoniche.

Unità 4 – Reazioni chimiche, cinetica ed equilibrio
Reazioni: definizione, conservazione di massa ed energia, reversibilità, tipi di reazioni (neutralizzazione, precipitazione, redox). Bilanciamento. Cinetica: ordine di reazione, teoria degli urti, energia di attivazione, stato di transizione, legge di Arrhenius. Catalizzatori omogenei ed eterogenei. Enzimi. Equilibrio: costante di equilibrio, principio dell’equilibrio mobile, equilibrio omogeneo e eterogeneo, quoziente di reazione, effetto temperatura, prodotto di solubilità, ione comune, rilevanza biologica.

Unità 5 – Acidi, basi, tamponi, redox ed elettrochimica
Teorie: Arrhenius, Brønsted-Lowry, cenni su Lewis. Autoprotolisi dell’acqua, Kw, pH e pOH, Ka e Kb, pKa e pKb, acidi e basi forti/deboli, acidi poliprotici. Indicatori di pH. Comportamento acido/base dei sali. Solubilità e pH: ossalato e fosfato di calcio. Soluzioni tampone: esempi, equazione di Henderson-Hasselbalch, efficienza tampone, tamponi fisiologici (carbonato/bicarbonato, fosfato, proteine), pH del sangue. Reazioni redox: numero di ossidazione, anodo e catodo, potenziali redox, equazione di Nernst. Energia libera di Gibbs e potenziale, pile a concentrazione. Rilevanza biomedica delle reazioni redox.

Unità 6 – Composti organici: idrocarburi, alogenuri, aromatici
Carbonio: ibridazione, gruppi funzionali, rappresentazioni, nomenclatura IUPAC. Reazioni organiche: ossido-riduzioni, effetto induttivo, delocalizzazione elettronica. Meccanismi: rottura omolitica ed eterolitica, carbocationi e carboanioni, nucleofili ed elettrofili. Acidità e basicità. Idrocarburi: alcani, cicloalcani, tensione di legame, alcheni, dieni coniugati, reazioni di addizione. Alogenuri alchilici: SN1, SN2, E1, E2. Aromatici: benzene, regola di Hückel, sostituzione elettrofila aromatica, attivanti/disattivanti, tossicità.

Unità 7 – Gruppi funzionali e isomeria
Alcoli: disidratazione, ossidazione, sostituzione nucleofila. Etanolo, fenolo, acidità, eteri, tioli, tioeteri, epossidi. Aldeidi e chetoni: ossidazione, riduzione, addizione nucleofila, acetali e chetali, tautomeria cheto-enolica, condensazione aldolica, chinoni, ubichinone. Acidi carbossilici: salificazione, sostituzione nucleofila, lattoni, decarbossilazione. Derivati: anidridi, esteri, ammidi, tioesteri, acilfosfati, idrolisi acida e basica, esterificazione di Fischer. Ammine: basicità, reazioni, nitrosammine, colina, immine, idrolisi delle ammidi. Isomeria: costituzionale, stereoisomeria, potere ottico, convenzioni Fischer, R/S, E/Z, enantiomeri, diastereomeri, forme meso.

Unità 8 – Biomolecole: amminoacidi, proteine, carboidrati, lipidi, nucleotidi
Amminoacidi: struttura, classificazione, proprietà acido-base, punto isoelettrico, legame peptidico. Proteine: struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria, ponti disolfuro. Carboidrati: struttura, isomeria, ciclizzazione, mutarotazione, reazioni (ossidazione, riduzione, Maillard, Amadori), legami glicosidici, disaccaridi, oligosaccaridi, polisaccaridi (amido, glicogeno, GAG). Lipidi: acidi grassi saturi e insaturi, essenziali, trigliceridi, fosfolipidi, sfingolipidi, glicolipidi, colesterolo e steroidi. Nucleotidi: basi azotate, nucleosidi, ATP e nucleotidi liberi, legame fosfodiesterico.