Obiettivi formativi
Conoscenza e capacità di comprensione: fornire allo studente gli strumenti necessari a comprendere i principi fondamentali su cui si basa l’analisi chimica classica e il motivo per cui si usano determinati strumenti di laboratorio e procedure standard operative.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate: lo studente verrà messo i grado di comprendere, sia dal punto di vista teorico che pratico, alcuni dei metodi analitici ufficiali impiegati nell’analisi delle acque.
Autonomia di giudizio: lo studente verrà stimolato a giudicare i propri risultati delle esercitazioni di laboratorio mediante prove di ripetibilità e confronto con le analisi di etichetta delle acque per consumo umano.
Abilità comunicative: Le abilità comunicative verranno stimolate attraverso la redazione di un quaderno di laboratorio in cui sono obbligatoriamente riportate osservazioni e riflessioni personali sull’ attività svolta.
Contenuti dell'insegnamento
I contenuti del corso riguarderanno gli aspetti analitici correlati ai principi dell’equilibrio chimico e della termodinamica. In particolare riguardo verrà data alla continuità con il corso di chimica generale del primo semestre fornendo esempi analitici riguardanti fenomeni riscontrabili nella vita di tutti i giorni quali il chimismo delle acque e dell’atmosfera.
Il corso si articola nei seguenti punti:
- Metodi di espressione delle concentrazioni e approfondimento dei calcoli stechiometrici.
- Principi generali dell’equilibrio chimico, equilibri omogenei e eterogenei
- Concentrazioni formali e concentrazioni all’equilibrio.
- Cenni al chimismo delle soluzioni reali ed ai fattori che possono influenzarle
- Equilibri di solubilità
- Equilibri di complessazione
- Reazioni di ossidoriduzione e relativi aspetti analitici
- Equilibri acido-base- Interazione tra equilibri diversi
- Principi dell’ analisi chimica
- Reattività e reazioni caratteristiche di alcuni cationi e anioni
- Analisi per via volumetrica e cenni di analisi gravimetrica
- Metodi di analisi
- Cenni di elettrochimica e potenziometria
- Esercitazioni di Laboratorio e redazione del relativo quaderno
Programma esteso
- Metodi di espressione delle concentrazioni e approfondimento dei calcoli stechiometrici: Molarità e normalità, percentuali in peso e volume parti per milione, passaggio da un espressione di concentrazione all’altra. Calcolo della normalità per reazioni acido-base, redox e di complessazione.
- Principi generali dell’equilibrio chimico, equilibri omogenei e eterogenei: Frazione molare, funzioni di
distribuzione, bilancio di carica e di massa, calcolo delle concentrazioni all’equilibrio con esempi ed esercizi alla lavagna
- Concentrazioni formali e concentrazioni all’equilibrio: Significato di concentrazione formale, ottenimento della concentrazione all’equilibrio di specie implicate in più reazione, approssimazioni delle concentrazioni all’equilibrio e relativi calcoli semplificati. Criteri decisionali per il calcolo completo o semplificato. Esercizi relativi.
- Cenni al chimismo delle soluzioni reali ed ai fattori che possono influenzarle: la forza ionica e il grado di dissociazione, associazione e forze intra e intermolecolari, i soluti non ionici. Attività e concentrazione.
- Equilibri di solubilità: Solubilità dei composti ionici, prodotto di solubilità, effetto dello ione comune, precipitazione frazionata e applicazione alle separazioni in chimica analitica, influenza del pH sulla precipitazione, esempio dei solfuri.
- Equilibri di complessazione: i chelanti, costanti di formazione assolute e condizionali, selettività della complessazione e applicazioni alla chimica analitica, l’EDTA, equilibri di ripartizione e diagrammi di
distribuzione per la complessazione
- Reazioni di ossidoriduzione e relativi aspetti analitici: i casi relativi al sistema delle specie del manganese e del cromo, variazioni del potenziale in funzione delle specie effettivamente presenti in soluzione.
- Equilibri acido-base: diagrammi di distribuzione, il caso delle specie carbonatiche e di quelle del ferro.
- Interazione tra equilibri diversi: Interazioni tra equilibri di solubilità, protonazione, complessazione, estrazione e redox applicazioni alla chimica analitica ossidazione dei solfuri
- Principi dell’ analisi chimica: fasi del processo analitico, fattori di scelta del metodo analitico, suddivisione dei metodi di analisi chimica.
- Reattività e reazioni caratteristiche di alcuni cationi e anioni: Applicazioni degli equilibri omogenei ed eterogenei nella separazione e riconoscimento di cationi ed anioni: test di reattività in analisi qualitativa classica
- Analisi per via volumetrica e cenni di analisi gravimetrica Titolazioni acido-base, titolazioni per precipitazione, titolazioni redox, titolazioni complessometriche. Criteri di scelta e caratteristiche deli indicatori del punto di equivalenza. Principi ed applicazioni dell’analisi gravimetrica
- Metodi di analisi: metodi interni, di riferimento e ufficiali, cenni del processo di validazione.
- Cenni di elettrochimica e potenziometria: processi elettromotori e potenziali di cella, classificazione degli elettrodi, elettrodi di riferimento, elettrodo a vetro.
- Esercitazioni di Laboratorio e redazione del relativo quaderno, metodi ufficiali per l’analisi delle acque
Bibliografia
D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, Fondamenti di
Chimica Analitica EdiSES, Napoli; D.C. Harris, Chimica Analitica Quantitativa,
Zanichelli, Bologna
Metodi didattici
Lezioni frontali ed esercizi (7 crediti);
Esercitazioni di laboratorio (2 crediti)
