Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire agli studenti nozioni avanzate delle principali
tecniche analitiche strumentali, con particolare riguardo alle tecniche
analitiche spettroscopiche e separative, e delle fasi di un processo
analitico. Obiettivo del corso è inoltre orientare gli studenti ad una
valutazione critica dei risultati sperimentali e delle potenzialità delle tecniche utilizzate nel campo delle biotecnologie.
Al termine del Corso ci si attende che lo studente sia in grado di:
- comprendere ed acquisire conoscenze sui metodi della chimica analitica per lo studio delle molecole nelle loro possibili applicazioni alle biotecnologie
- applicare le metodologie e le procedure analitiche proprie delle discipline chimiche
- applicare le principali metodologie di chimica analitica
- esprimere verbalmente i concetti e i contenuti appresi
- acquisire e utilizzare strumenti per imparare ad apprendere, con materiali aggiuntivi per approfondimenti
Prerequisiti
Chimica Generale; Chimica Organica e Bioorganica; Statistica
Contenuti dell'insegnamento
Introduzione ai metodi di analisi strumentale. Classificazione delle
tecniche analitiche strumentali e criteri di scelta. Validazione dei metodi. Metodi di determinazione delle concentrazioni.
Tecniche spettroscopiche Spettrofotometria molecolare UV-visibile in assorbimento molecolare. Spettrofotometria di fluorescenza UV-visibile
molecolare.
Spettrofotometria di assorbimento atomico
Spettrofotometria di emissione atomica
Spettrofotometria IR
Spettrometria di massa
Tecniche separative Principi di cromatografia. Gascromatografia.
Cromatografia liquida
Programma esteso
Fasi di un processo analitico. Introduzione alle tecnichemdi analisi strumentale. Classificazione delle tecniche analitiche strumentali.
Classificazione dei metodi analitici e criteri di scelta.
Definizione di parametri di valutazione dei metodi analitici. Intervallo di linearità di risposta, limite di rivelazione, sensibilità, selettività, precisione, accuratezza.
Metodi di determinazione delle concentrazioni; calibrazioni con standard esterni.
Tecniche spettroscopiche.
Spettrofotometria molecolare UV-visibile in assorbimento e fluorescenza. Relazione tra struttura elettronica e bande spettrali.
Strumentazione per spettrofotometria di assorbimento UV-visibile molecolare. Sorgenti, monocromatori, rivelatori. Rivelatore a serie di diodi. Definizione di trasmittanza e di assorbanza. Legge di Lambert-Beer. Applicazioni all'analisi quantitativa.
Strumentazione per spettrofotometria di fluorescenza UV-visibile molecolare. Effetto della temperatura sulla fluorescenza. Resa quantica. Esempi di fluorescenza di biomolecole. Sonde fluorescenti per proteine e DNA.
Spettrofotometria molecolare in assorbimento IR. Strumentazione: spettrofotometro FT-IR, applicazioni alla caratterizzazione di sostanze.
Spettrofotometria di assorbimento atomico. Origine degli spettri atomici, strumentazione (sorgenti, sistemi di atomizzazione) Interferenze non spettrali. Trattamento dei campioni per la determinazione di metalli a basse concentrazioni. Prestazioni dei diversi sistemi di atomizzazione.
Spettrofotometria di emissione atomica. Strumentazione (sorgente ICP, monocromatori ad alta risoluzione, rivelatori). Prestazioni della tecnica per analisi di elementi.
Spettrometria di massa. Principi. Strumentazione: sorgenti (ionizzazione elettronica, ionizzazione chimica, ionizzazione electrospray). Analizzatori
quadrupolari, a trappola ionica, a tempo di volo. Rivelatori.
Tecniche separative
Principi di cromatografia. Cromatografia in fase gassosa ed in fase liquida.
Parametri cromatografici. Tempo di ritenzione. Risoluzione. Efficienza di una colonna cromatografica
Gascromatografia: meccanismi di interazione in cromatografia gas-solido e gas-liquido. Fasi stazionarie liquide e solide. Strumentazione: iniettori, colonne, rivelatori. Colonne capillari. Rivelatori universali e selettivi. Accoppiamento gascromatografia-spettrometria di massa. Operazioni in isoterma e in programmata di temperatura.
Cromatografia liquida: meccanismi di separazione su fasi stazionarie solide e liquide. Classi di polarità di sostanze e di fasi stazionarie. Cromatografia di adsorbimento, di ripartizione, a scambio ionico, ad esclusione molecolare. Strumentazione per HPLC, colonne, pompe, rivelatori. Eluizione in isocratica e in gradiente di eluizione. Accoppiamento cromatografia liquida-spettrometria di massa per applicazioni in campo biologico:sorgente electrospray.
Bibliografia
K.A. Rubinson, J.F. Rubinson, Chimica Analitica Strumentale, Zanichelli, 2002.
Holler, Skoog, Crouch, Chimica Analitica Strumentale, II edizione, EdiSES, 2009.
D.S. Hage, J.D. Carr, Chimica Analitica e Analisi Quantitativa, Piccin, 2012.
Metodi didattici
Lezioni frontali. Didattica interattiva.
Le lezioni frontali saranno accompagnate da percorsi didattici interattivi con il fine di stimolare l’interesse per la materia e confrontare approcci diversi agli argomenti trattati.
I materiali didattici utilizzati durante le lezioni sono caricati su Elly ad inizio corso. Le slide del Corso sono considerate parte integrante del materiale didattico.
Modalità verifica apprendimento
Le conoscenze acquisite e la capacità di comprensione dei concetti trattati sono verificati attraverso una prova orale.
La prova orale è valutata su scala 0-30. Il voto della prova orale viene comunicato immediatamente al termine della prova stessa.
Lo studente viene valutato sui concetti di base della chimica analitica strumentale, sull’acquisizione di un linguaggio formalmente corretto, e
sull’elaborazione di collegamenti tra le diverse parti del corso. E’ altresì richiesta una valutazione critica delle tecniche analitiche strumentali e
una corretta classificazione dei metodi analitici,con valutazione critica dei parametri di qualità dei metodi.
Altre informazioni
Attività di supporto
Illustrazione di casi di studio applicativi delle tecniche analitiche
strumentali in campo alimentare, ambientale, biologico con riferimento
alle biotecnologie.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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