Περιγραφή θέματος

  • Γενικά

    Ανόργανη Χημεία ΙΙΙ (νέο πρόγραμμα σπουδών)

    Διδάσκοντες: Καθ. Θεμιστοκλής Καμπανός, Καθ. Μαρία Λουλούδη

      

    • Περιγραφή μαθήματος

      Eισαγωγή στην Οργανομεταλλική Χημεία. Ο κανόνας των 18-ηλεκτρονίων. Μεταλλοκαρβονύλια. Μεταλλονιτροζύλια. Σύμπλοκα μοριακού αζώτου. Μεταλλο-αλκύλια/καρβένια/καρβίνια και καρβίδια. Ενώσεις του κυκλοπενταδιενίου. Υδρίδια μεταλλοκαρβονυλίων. Ισολοβικά κλάσματα. Αντιδράσεις οργανομεταλλικών συμπλόκων. Η2 το καύσιμο του μέλλοντος; Προβλήματα-προοπτικές. Μεταφορά ηλεκτρονίων-φωτοβολταϊκά. Μεταλλικές πλειάδες-δεσμοί μετάλλου- μετάλλου.

      Μηχανισμοί ανόργανων αντιδράσεων: Οξεοβασική συμπεριφορά μετάλλων στα σύμπλοκα. Αντίδραση Οξειδωτικής Προσθήκης. Αντίδραση Εισαγωγής. Αντιδράσεις Ενταγμένων Υποκαταστατών. Κατάλυση από ενώσεις ένταξης: Ισομερισμός. Υδογόνωση. Υδροφορμυλίωση. Σύνθεση Οξικού Οξέος. Οξειδώσεις. Βιοανόργανη Χημεία: Μεταλλοπορφυρίνες. Αιμερυθρίνη. Τυροσινάση. ΠρωτεΐνεςΣιδήρου-Θείου.Αποθήκευση και Μεταφορά Σιδήρου.

    • Μαθησιακοί στόχοι

      Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές θα πρέπει να είναι σε θέση:

      1.       Να κατανοούν τους τρόπους αλληλεπίδρασης μικρών μορίων (CO, NO κλπ) με μέταλλα και τις πρακτικές τους εφαρμογές στην καθημερινότητα

      2.       Να κατανοούν το ρόλο των οργανομεταλλικών ενώσεων στα βιολογικά συστήματα καθώς επίσης και τις πρακτικές τους εφαρμογές

      3.       Να κατανοούν τις αντιδράσεις μεταφοράς ηλεκτρονίων και τις πρακτικές τους εφαρμογές  στη ζωή μας (μετατροπή ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική, καύση υδρογόνου για παρεγωγή ενέργειας κλπ.)

      4.  Να κατανοούν τις βασικές αρχές των Μηχανισμών Ανόργανων Αντιδράσεωνκαι πως συσχετίζονται με βασικές ανόργανες αντιδράσεις

      5.     Να αντιλαμβάνονται θεμελιώδεις Καταλυτικές Αντιδράσεις και πως αυτές συσχετίζονται με στοιχειομετρικές ανόργανες αντιδράσεις κατανοώντας καθοριστικά ενδιάμεσα στάδια του μηχανισμού τους

      6.   Να αντιλαμβάνονται κάποιες φυσιολογικές λειτουργίες όπως η αναπνοή συσχετίζοντάς τες με την ενεργή δράση των μεταλλικών συμπλόκων.

    • Μαθησιακά αποτελέσματα

      Γνώσεις

      ·         Γνώση και κατανόηση βασικών αρχών της οργανομεταλλικής χημείας.

      ·         Γνώση και κατανόηση των αντιδράσεων μεταφοράς ηλεκτρονίων.

      ·   Γνώση και κατανόηση των βασικών εννοιών, αρχών και θεωριών που σχετίζονται με τους μηχανισμούς ανόργανων αντιδράσεων.

      ·         Γνώση και κατανόηση βασικών εννοιών, αρχών, στοιχειωδών αντιδράσεων και μηχανισμών που σχετίζονται με καταλυτικές αντιδράσεις.

      ·      Γνώση και κατανόηση βασικών βιολογικών λειτουργιών που σχετίζονται με ενεργά μεταλλικά σύμπλοκα.

       

      Δεξιότητες

      ·         Δεξιότητες στην επίλυση προβλημάτων που σχετίζονται με την οργανομεταλλική χημεία.

      ·         Δεξιότητες στην επίλυση προβλημάτων που σχετίζονται με τη μεταφορά ηλεκτρονίων.

      ·         Δεξιότητες στη επίλυση προβλημάτων που σχετίζονται με μηχανισμούς ανόργανων αντιδράσεων και πρόβλεψη δομής των προϊόντων.

      ·   Δεξιότητες στη επίλυση προβλημάτων που σχετίζονται με ενδιάμεσες αντιδράσεις, δομές, οξειδωτικές καταστάσεις  καταλυτικών αντιδράσεων.

      ·   Δεξιότητες στην ερμηνεία ή/και πρόταση κατάλληλου καταλυτικού κύκλουμέσω ανάλυσης δεδομένων.

      ·   Δεξιότητες στη επίλυση προβλημάτων που σχετίζονται με βιολογικές λειτουργίες ενεργών μεταλλικών κέντρων.

       

      Ικανότητες

      ·        Ικανότητα να εφαρμόζει τη γνώση του στην αντιμετώπιση προβλημάτων που άπτονται θεμάτων μηχανισμώνανόργανων αντιδράσεων.

      ·  Ικανότητα να συνδυάζειβιβλιογραφικά/πειραματικά δεδομένα και να προτείνειμηχανισμό καταλυτικών αντιδράσεων.

      ·        Ικανότητα να αλληλοεπιδρά με άλλους φοιτητές ή ερευνητές σε θέματα μηχανισμών καταλυτικών ή/και βιολογικών αντιδράσεων.

      ·  Ικανότητα να επιλέγει και να εφαρμόζει σχετική μεθοδολογία για την επίλυση ενός συγκεκριμένου μηχανιστικού προβλήματος που εμπλέκεται μεταλλικό κέντρο.


    • Λέξεις κλειδιά

      Κανόνας 18-ηλεκτρονίων, μεταλλοκαρβονύλια, καρβονυλικά ανιόντα, υδρίδια μεταλλοκαρβονυλίων, ενώσεις Μετάλλου-Αιθυλενίου, μεταλλονιτροζύλια (Μ-ΝΟ), τύποι αντιδράσεων στις οργανομεταλλικές ενώσεις, μεταλλικές πλειάδες, ηλεκτροχημεία, δυναμικό αναγωγής, φωτοβολταϊκά τύπου Gratzel, μηχανισμοί αντιδράσεων, αντίδραση παρεμβολής, αντιδράσεις ενταγμένων υποκαταστατών, αντιδράσεις ενταγμένου μοριακού οξυγόνου, κατάλυση, καταλυτικοί κύκλοι, ομογενής κατάλυση, ετερογενής κατάλυση, πρωτεΐνες μεταφοράς ηλεκτρονίων, αιμογλοβίνη, μυογλοβίνη, βιολογικά συστήματα.


  • 1. Εισαγωγή

    Περιγραφή θεματικής ενότητας: Στην πρώτη θεματική ενότητα του μαθήματος γίνεται σύντομη παρουσίαση της ύλης του μαθήματος.

    Λέξεις κλειδιά: Ο κανόνας των 18-ηλεκτρονίων, μεταλλοκαρβονύλια, μεταλλονιτροζύλια, σύμπλοκα μοριακού αζώτου, μεταλλο-αλκύλια/καρβένια/καρβίνια και καρβίδια, ενώσεις του κυκλοπενταδιενίου, αντιδράσεις οργανομεταλλικών συμπλόκων, Η2 το καύσιμο του μέλλοντος; προβλήματα-προοπτικές, μεταφορά ηλεκτρονίων-φωτοβολταϊκά, μεταλλικές πλειάδες-δεσμοί μετάλλου- μετάλλου, κατάλυση, βιοανόργανη χημεία.

  • 2. Κανόνας 18 ηλεκτρονίων

    Περιγραφή θεματικής ενότητας: Κανόνας 18-ηλεκτρονίων. Εφαρμογή του κανόνα των 18-ηλεκτρονίων στις οργανομεταλλικές ενώσεις. Μέθοδοι σύνθεσης οργανομεταλλικών ενώσεων με ακόρεστα οργανικά μόρια.

    Λέξεις κλειδιά: Κανόνας 18-ηλεκτρονίων 18-electron rule.

  • 3. Μεταλλοκαρβονύλια

    Περιγραφή θεματικής ενότητας: Mεταλλοκαρβονύλια. Βασικά χαρακτηριστικά των μεταλλοκαρβονυλίων. Ενώσεις Μ-CO με σ- και π-δεσμό επαναφοράς, με σ- και π-δεσμούς. Γενικές μέθοδοι σύνθεσης μεταλλοκαρβονυλίων.

    Λέξεις κλειδιά: Mεταλλοκαρβονύλια Metal Carbonyls.

  • 4. Καρβονυλικά Ανιόντα (ΚΑ)

    Περιγραφή θεματικής ενότητας: Καρβονυλικά ανιόντα. Ιδιότητες καρβονυλικών ανιόντων. Γενικές μέθοδοι σύνθεσης καρβονυλικών ανιόντων.

    Λέξεις κλειδιά: Καρβονυλικά ανιόντα, Carbonylate Ions.

  • 5. Υδρίδια ΜΚ

    Περιγραφή θεματικής ενότητας: Υδρίδια μεταλλοκαρβονυλίων. Ιδιότητες υδριδίων μεταλλοκαρβονυλίων.  Γενικές μέθοδοι σύνθεσης υδριδίων μεταλλοκαρβονυλίων.

    Λέξεις κλειδιά: Υδρίδια μεταλλοκαρβονυλίων, Carbonyl Hydride Complexes.

  • 6. Αλληλεπίδραση M-CH2=CH2

    Περιγραφή θεματικής ενότητας: Ενώσεις Μετάλλου με αιθυλένιο. Ιδιότητες ενώσεων μετάλλου-αιθυλενίου. Γενικές μέθοδοι σύνθεσης ενώσεων μετάλλου-αιθυλενίου.

    Λέξεις κλειδιά: Ενώσεις Μετάλλου-Αιθυλενίου, Compounds of Metal-CH2=CH2.

  • 7. Μεταλλονιτροζύλια

    Περιγραφή θεματικής ενότητας: Μεταλλονιτροζύλια. Ιδιότητες μεταλλονιτροζυλίων. Σύγκριση ιδιοτήτων των ενώσεων Μ-NO και Μ-CO. Γενικές μέθοδοι σύνθεσης μεταλλονιτροζυλίων.

    Λέξεις κλειδιά: Μεταλλονιτροζύλια (Μ-ΝΟ), Νitrosyl Complexes.

  • 8. Τύποι αντιδράσεων στις οργανομεταλλικές ενώσεις

    Περιγραφή θεματικής ενότητας: Bασικοί τύποι αντιδράσεων στις οργανομεταλλικές ενώσεις. Πρακτικές εφαρμογές.

    Λέξεις κλειδιά: Tύποι αντιδράσεων στις οργανομεταλλικές ενώσεις, reactions in organometallic chemistry.

  • 9. Μεταλλικές πλειάδες [δεσμοί Μ-Μ]

    Περιγραφή θεματικής ενότητας: Mεταλλικές πλειάδες. Βασικά χαρακτιριστικά των διπυρηνικών ενώσεων.
    Λέξεις κλειδιά: Mεταλλικές πλειάδες, metal clusters.

  • 10. Ηλεκτροχημεία (Βασικές γνώσεις - Εφαρμογές)

    Περιγραφή θεματικής ενότητας: Ηλεκτροχημεία. Βασικές γνώσεις ηλεκτροχημείας. Δυναμικό αναγωγής. Πρακτικές εφαρμογές.

    Λέξεις κλειδιά: Ηλεκτροχημεία, Δυναμικό αναγωγής, Electrochemistry, Reduction potential.

  • 11. Φωτοβολταϊκά

    Περιγραφή θεματικής ενότητας: Φωτοβολταϊκά τύπου Gratzel. Ενεργειακές ανάγκες του πλανήτη μας. Προοπτικές για την επίλυση του ενεργειακού προβλήματος του πλανήτη μας με τη χρήση φωτοβολταϊκών.

    Λέξεις κλειδιά: Φωτοβολταϊκά τύπου Gratzel, Gratzel photovoltaics.


    • Βιβλιογραφία

      (1) Maria-Eleni Ragoussi and Tomas Torres, Chem. Commun., 2015, 51, 3957-3972.

      (2) Maxence Urbani, Michael Grätzel, Mohammad Khaja Nazeeruddin, and Tomás Torres, Chem. Rev. 2014, 114, 12330−12396

      (3) Andigoni Apostolopoulou, Manolis Vlasiou, Petros A. Tziouris, Constantinos Tsiafoulis, Athanassios C. Tsipis, Dieter Rehder,Themistoklis A. Kabanos, Anastasios D. Keramidas, and Elias Stathatos, Inorg. Chem. 2015, 54, 3979−3988.

      (4) Kenichi Oyaizu, Noriko Hayo, Yoshito Sasada, Fumiaki Kato and Hiroyuki Nishide Dalton Trans., 2013, 42, 16090–16095


  • 12. Μηχανισμοί Ανόργανων Αντιδράσεων

    Περιγραφή θεματικής ενότητας: 

    • Ακόρεστη σφαίρα ένταξης
    • Οξεο-βασική συμπεριφορά των μετάλλων στα σύμπλοκα
    • Μετακίνηση ατόμων ή ομάδων από το μέταλλο στον υποκαταστάτη: αντίδραση παρεμβολής
    • Αντιδράσεις ενταγμένων υποκαταστατών
    • Αντιδράσεις ενταγμένου μοριακού οξυγόνου

    Λέξεις κλειδιά: Μηχανισμοί αντιδράσεων, αντίδραση παρεμβολής, αντιδράσεις ενταγμένων υποκαταστατών, αντιδράσεις ενταγμένου μοριακού οξυγόνου.

  • 13. Κατάλυση από σύμπλοκα

    Περιγραφή θεματικής ενότητας: 

    • Η γλώσσα της κατάλυσης
    • Καταλυτικοί κύκλοι
    • Επιλέγοντας καταλύτη
    • Ομογενής κατάλυση: ισομερισμός (μετάθεση διπλού δεσμού)
    • Ομογενής κατάλυση:βιομηχανικές εφαρμογές
    • Ετερογενής κατάλυση: επιφάνειες & αλληλεπιδράσεις με τις προσροφημένες ουσίες
    • Ετερογενής κατάλυση: εμπορικές εφαρμογές

    Λέξεις κλειδιά: Κατάλυση, καταλυτικοί κύκλοι, ομογενής κατάλυση, ετερογενής κατάλυση.

  • 14. Στοιχεία Βιοανόργανης Χημείας

    Περιγραφή θεματικής ενότητας: 

    • Εισαγωγή
    • Πρωτεΐνες μεταφοράς ηλεκτρονίων
    • Αποθήκευση και μεταφορά μοριακού οξυγόνου (μυογλοβίνη & αιμογλοβίνη)
    • Το οξυγόνο στα βιολογικά συστήματα

    Λέξεις κλειδιά: Πρωτεΐνες μεταφοράς ηλεκτρονίων, αιμογλοβίνη, μυογλοβίνη, βιολογικά συστήματα.

  • Βιβλιογραφία

    Προτεινόμενα συγγράμματα

    1)      Inorganic Chemistry, C. E. HOUSECROFT- A. G. SHARPE, 3rd Edition, Pearson, ISBN 978-0-13-175553-6
    2)      Inorganic Chemistry (ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ ΣΤΑ ΕΛΛΗΝΙΚΑ), C. E. HOUSECROFT- A. G. SHARPE, 3rd Edition, Pearson Educated Limited, 2008
    3)      Inorganic Chemistry, Principles of Structures and reactivity, J. E. Huheey, E. A. Keiter and R. I. Keiter, 4th Edition, 1993, HarperCollins College publishers, NY, 1993, ISBN 0-06-042995-X
    4)     THE ORGANOMETALLIC CHEMISTRY OF THE TRANSITION METALS, ROBERT H. CRABTREE, 4th Edition, A JOHN WILEY & SONS, INC., PUBLICATION, New Jersey, 2005, ISBN 0-471-66256-9


           Ηλεκτρονική βιβλιογραφία

            1.     www.pubs.acs.org  (Organometallics, J. Am. Chem. Soc., Inorganic Chemistry)

             2. www.elsevier.com

              3.  German Chemical Society and Wiley-VCH

              4.   The Royal Society of Chemistry

     2.