66684 - CHIMICA ANALITICA CON LABORATORIO

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente è in grado di comprendere i principi che definiscono la chimica analitica come "problem solving". Inoltre ha acquisito le necessarie conoscenze sugli equilibri simultanei in soluzione al fine di definire le condizioni ottimali per il decorso di una reazione. Ha maturato una discreta esperienza pratica che gli consente di effettuare determinazioni quantitative volumetriche in modo classico o tramite potenziometrica con particolare riguardo alla caratterizzazione di materiali di interesse industriale.. E' in grado di individuare le metodologie più adeguate alla risoluzione di semplici problemi analitici e di presentare e valutare i dati sperimentali applicando procedure statistiche di base. Inoltre è in grado di redigere un certificato di analisi.

Contenuti

Contenuti

PREREQUISITI

1) Funzioni elementari: frazioni, potenze, radici, esponenziali e logaritmi. Soluzione di equazioni algebriche

2) Conoscenza delle principali grandezze fisiche e delle relazioni che le legano, principali unità di misura.

3) Reazioni chimiche e loro bilanciamento. Concetto di mole. Le soluzioni e le unità di concentrazione. Concetto di equilibrio e principio di Le Chatelier. Calcoli stechiometrici per reazioni complete e/o all'equilibrio. Conoscenza del chimismo degli elementi e dei composti più comuni. Conoscenza della nomenclatura di base e delle formule chimiche.

4) Conoscenze di Termodinamica applicabili a sistemi di interesse chimico in condizioni di equilibrio. Equilibri di fase in sistemi monocomponente. L'equazione dei gas perfetti. Frazione molare e pressione parziale. Elettrochimica di base.

CORSO TEORICO

Fondamenti di statistica in Chimica Analitica: Qualità del dato analitico. Cifre significative. Sorgenti di incertezza. Errori nell'analisi chimica; propagazione dell'errore. Errori: grossolani, sistematici, casuali. Accuratezza e precisione. Intervallo di confidenza. Test di significatività: t di Student. Test di accuratezza. Test di precisione. Confronto di due campioni.

Fondamenti di Chimica Analitica: Applicazione dei concetti di mole, concentrazione e diluizione alla risoluzione di problemi pratici di chimica analitica, in particolare di stechiometria delle soluzioni. Introduzione ai metodi volumetrici e gravimetrici di analisi. Esercizi sul processo analitico.

Acidi e basi in solventi acquosi: Le proprietà caratterizzanti dei composti chimici alla base della chimica analitica. Matrici complesse e interferenza. Trattamento sistematico degli equilibri chimici. Forza di acidi e basi. Acidi e basi polifunzionali. Soluzioni tampone e soluzioni di anfoliti. Calcoli di pH. Titolazioni acido-base. Metodi per la valutazione del punto equivalente di una titolazione. Errore di titolazione.

Complessometria: Formazione di complessi e pH. Costanti condizionali e termodinamiche. Titolazioni complessometriche. EDTA ed applicazioni analitiche. Interferenti e mascheramento.

Equilibri di precipitazione: Solubilità e pH. Solubilità e complessi. Titolazioni di precipitazione. Metodi gravimetrici di analisi.

Equilibri redox: Celle elettrochimiche. Effetti del pH, degli equilibri di solubilità e della formazione di complessi sul potenziale redox. Stabilità dei sistemi redox in acqua. Titolazioni redox.

Potenziometria: Elettrodo standard a idrogeno (SHE). Elettrodi indicatori e di riferimento. Elettrodo a vetro per la misurazione del pH. Titolazioni potenziometriche.

CORSO DI LABORATORIO

Gli argomenti della parte teorica saranno oggetto di esperienze di laboratorio il cui obiettivo sarà di: i) mettere in pratica le modalità sperimentali di analisi; ii) adattare specifiche procedure analitiche a campioni reali

Lezioni frontali

La registrazione del lavoro in laboratorio. La vetreria volumetrica: caratteristiche, modi d'uso, calibrazione. Aspetti pratici delle titolazioni volumetriche: individuazione del punto di arresto per mezzo di indicatori e con metodi grafici e numerici. Standard primari. Trattamento degli errori. Introduzione ai metodi potenziometrici.

Esperienze di laboratorio

Calibrazione della vetreria. Titolazioni acido-base: normalizzazione di soluzioni di HCl e NaOH; Titolazioni acido basi di campioni reali. Titolazioni complessometriche: determinazione della durezza di un campione reale. Titolazioni argentometriche. Titolazioni potenziometriche acido base. Titolazione incognita. La frequenza alle attività di laboratorio è obbligatoria per poter sostenere l’esame finale.

Esercitazioni

Oltre alle esercitazioni gli studenti dovranno eseguire il trattamento statistico dei dati ottenuti dalle misure sperimentali, compilando un report sulla base di un format, che sarà oggetto di valutazione. Inoltre, gli allievi sono tenuti a compilare, durante le esperienze, il proprio quaderno individuale di laboratorio.

Testi/Bibliografia

D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch, Fondamenti di Chimica Analitica. EdiSES, Napoli, 2005.

D.C. Harris, Chimica Analitica Quantitativa, Zanichelli, Bologna, 2005

Metodi didattici

Lezioni in aula, integrate da attività esercitazionali sugli argomenti svolti. È indispensabile integrare e approfondire il materiale presentato a lezione con lo studio individuale sui libri di testo è inoltre consigliato partecipare alla discussione in aula sugli argomenti trattati e ai forum aperti su Virtuale. L’insegnamento teorico e quello laboratoriale sono strettamente integrati e interdipendenti. Lo studio dei principi della chimica analitica e il lavoro sperimentale dove questi vengono messi in azione, devono necessariamente coesistere perché è l’attività sperimentale cheo agevola la corretta collocazione cognitiva dei diversi argomenti affrontati e stimola ad assumere una progressiva autonomia nella pratica di laboratorio. Il corso sarà erogato con didattica digitale integrativa.

Sicurezza negli ambienti di lavoro

La frequenza del laboratorio richiede lo svolgimento dei Moduli 1 e 2 in modalità da remoto e la partecipazione al Modulo 3 di formazione specifica sulla sicurezza e salute nei luoghi di studio. Indicazioni su date e modalità di frequenza del Modulo 3 sono consultabili nella apposita sezione del sito web del corso di studio.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica delle conoscenze acquisite verrà effettuata attraverso una prova scritta finale. Il punteggio è integrato con quello ottenuto dal Laboratorio del corso di Chimica Analitica (un solo voto finale). La prova scritta mira a verificare l’apprendimento degli argomenti che costituiscono gli argomenti affrontati in entrambi gli insegnamenti.

L'esame consiste in una prova scritta della durata di 3 ore. La prova scritta ha lo scopo di accertare l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità previste dal programma del corso tramite la risoluzione di esercizi e la risposta a domande aperte. Durante la prova scritta non è ammesso l'uso di libri di testo e degli appunti (o delle slides) di lezione. È obbligatorio presentarsi muniti di una calcolatrice (non è ammessa quella disponibile su dispositivi tipo tablet o cellulari) e del necessario per tracciare diagrammi (matite, righello, squadra, gomma). Il materiale sul quale redigere le prove (fogli protocollo, carta millimetrata, ecc.) sarà reso disponibile dal docente.

La frequenza del laboratorio è obbligatoria per essere ammesso all'esame finale. Lo studente deve:

a. avere svolto le esercitazioni di laboratorio;

b. avere consegnato tutte le relazioni delle esperienze entro le scadenze assegnate (ossia durante l'esperienza successiva, salvo diversi termini assegnati).

Gli studenti che non ottemperano ai suddetti obblighi saranno iscritti ad una lista che inibisce l'iscrizione all'esame.

Per sostenere le prove d'esame previste è necessaria l'iscrizione tramite “AlmaEsami”, nel rispetto inderogabile delle scadenze indicate.

La valutazione finale sarà integrata con quella del Corso di Laboratorio di Chimica Analitica (unico voto) che viene effettuata avvalendosi dei report statistici associati alle esperienze svolte e con una prova finale di Laboratorio. La prova finale di laboratorio è una titolazione di una soluzione incognita durante lo svolgimento della quale è ammesso l’uso del quaderno di laboratorio ma non è consentito utilizzare slide o dispense. Il voto di laboratorio è la media tra i voti dei report e il voto della prova finale.

L'esame sarà superato se il punteggio ottenuto nella prova scritta sarà superiore o uguale a 18/30; in tale caso il punteggio finale sarà determinato dalla media, pesata in base ai crediti assegnati, dei punteggi ottenuti nella prova scritta e nell'attività di laboratorio.

Strumenti a supporto della didattica

Le attività didattiche si avvalgono di supporti quali videoproiezione, Laboratori chimici, software di elaborazione dati, manuale delle esperienze.

Il materiale didattico presentato è disponibile per gli studenti.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Isacco Gualandi