Obiettivi formativi
Il Corso si propone l’obiettivo di fornire allo studente, attraverso lezioni teoriche ed esercizi in classe, una solida preparazione di base sulle problematiche relative alla Chimica Analitica e gli opportuni strumenti operativi necessari per la determinazione qualitativa e/o quantitativa dei componenti presenti in un campione, con particolare attenzione alle problematiche dell’analisi di alimenti.
Dopo aver seguito le lezioni del Corso lo studente dovrebbe essere in grado di:
a) conoscere e comprendere le nozioni fondamentali relative alla chimica analitica e alla chimica analitica strumentale;
b) applicare con rigore metodologico le conoscenze acquisite alla gestione di un problema analitico in tutte le fasi del suo sviluppo, dalla scelta della tecnica idonea, alla valutazione della qualità del dato prodotto e alla sua elaborazione;
c) essere in grado di gestire autonomamente un processo analitico evidenziando eventuali punti critici;
d) esprimere le conoscenze acquisite, discutere le scelte fatte e presentare i risultati ottenuti mediante l’impego di una appropriata terminologia tecnica
e) mettere in relazione le conoscenze acquisite nel Corso con gli argomenti trattati negli altri insegnamenti del Corso di Laurea, integrandole in un approccio multidisciplinare
In particolare, al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di:
- calcolare il pH di soluzioni acquose di acidi e basi, sali, miscele di acidi e basi
- calcolare la percentuale di ionizzazione in funzione dl pH
- calcolare la concentrazione di analita mediante analisi volumetrica
- conoscere i principi base di metodi strumentali spettrofotometrici e cromatografici
- scegliere quale metodo analitico utilizzare in funzione delle caratteristiche degli analiti
Prerequisiti
Conoscenza dei concetti basilari di chimica generale (es. concetto di mole, di soluzione, specie ioniche, acidi, basi, sali, soluzione tampone) e chimica organica (principali classi di composti organici e loro proprietà chimico-fisiche)
Contenuti dell'insegnamento
Le lezioni del Corso sono articolate in due parti: 1° parte “Analitica” e 2° parte “Strumentale”
La parte “Analitica” è rivolta alla trattazione, sia per mezzo di lezioni frontali che tramite l’esecuzione di esercitazioni in aula guidate dal docente, delle modalità di calcolo riguardanti:
a) la preparazione di soluzioni sia a partire dall’analita puro, solido o liquido, che per diluizione di soluzioni concentrate
b) lo studio di equilibri in fase acquosa (soluzioni di acidi, basi, sali, miscele di acidi e basi, soluzioni tampone) con particolare riferimento al calcolo del pH e alla percentuale di ionizzazione del soluto in funzione del pH
c) la determinazione quantitativa mediante analisi volumetrica (titolazioni acido-base, ossidoriduzione, complessometriche e di precipitazione) con particolare attenzione alla applicazioni in ambito dell’analisi degli alimenti; scelta e utilizzo degli indicatori
La parte “Strumentale” del Corso, realizzata mediante lezioni frontali e l’ausilio di video, riguarda l’acquisizione di conoscenze relative ai principi teorici e alle applicazioni delle principali tecniche di analisi strumentale (metodi spettrofotometrici e cromatografici). Particolare rilievo viene dato allo studio dei parametri di qualità del metodo analitico (limiti di rivelazione e di quantificazione, accuratezza, precisione, linearità, selettività).
Programma esteso
Modulo “analitica”
- Modi di esprimere la concentrazione di soluzioni: molarità, percentuale in peso e in volume, parti per milione e derivati. Preparazione di soluzioni standard. Diluizione. Conversioni fra i diversi modi di esprimere le concentrazioni. Esercizi.
- Definizione di acidi e di basi. Autoprotolisi e prodotto ionico dell’acqua. Calcolo del pH di soluzioni di acidi e di basi forti. Definizione di acidi e basi deboli. Costante di dissociazione. Calcolo del pH di soluzioni di acidi e di basi deboli. Acidi poliprotici. Calcolo del pH di acidi poliprotici. Esercizi.
- Curve di distribuzione delle specie all’equilibrio in funzione del pH. Percentuale di ionizzazione di molecole di interesse farmaceutico in funzione del pH. Indicatori acido-base. Esercizi.
- Calcolo del pH di soluzioni saline. Esercizi.
- Soluzioni tampone. Calcolo del pH di soluzioni tampone. Capacità tamponante. Esercizi.
- Principi di analisi volumetrica. Titolazioni acido-base. Titolazioni di ossidoriduzione. Titolazioni complessometriche. Titolazioni di precipitazione. Esercizi.
Modulo “strumentale”
- Introduzione ai metodi spettrofotometrici. Definizione di radiazione. Livelli energetici. Meccanismi di interazione fra radiazione e materia: assorbimento, emissione, fluorescenza. Spettrofotometro. Spettro Uv-Vis.
- Spettroscopia di assorbimento molecolare UV-Vis: principi e strumentazione. Transizioni elettroniche. Definizione di gruppi cromofori ed auxocromi. Effetto batocromico, effetto ipsocromico, effetto ipercromico ed effetto ipocromico. Applicazioni: analisi qualitativa e quantitativa.
- Spettroscopia di assorbimento molecolare IR: principi e strumentazione. Tipi di vibrazione. Identificazione di gruppi funzionali in molecole organiche.
- Introduzione ai metodi di analisi cromatografici. Principio della separazione cromatografica. Classificazione dei metodi cromatografici. Parametri che caratterizzano il picco cromatografico. Analisi qualitativa e quantitativa.
- Gascromatografia: principi e strumentazione.
- Cromatografia liquida: principi e strumentazione. Meccanismi: adsorbimento, ripartizione (fase diretta e fase inversa), scambio ionico, esclusione dimensionale. Tipi di colonne e di fasi stazionarie. Scelta della fase mobile. Rivelatori.
Bibliografia
Le slide delle lezioni e le video lezioni sono presenti sulla pagina Elly del corso. Le slide rappresentano una traccia degli argomenti trattati, non sono esaustive. Le slide VANNO INTEGRATE con lo studio dei testi consigliati, i quali sono TUTTI presenti in biblioteca a disposizione per il prestito.
- P. Michelin Lausarot, G.A. Vaglio “Stechiometria per la chimica generale” Piccin
solo per la parte "analitica" Capitoli 7,13,14 e 16
- D.C. Harris “Chimica analitica quantitativa” Zanichelli
Per la parte di analitica paragrafi: 1.2;1.3;3.3;5.2;6.5;6.6;6.7;7.1;7.2;9 (tutto);11.1;11.2;11.3;11.6;11.8;12.1;12.2;12.7;16.4;16.5;16.6;16.7.
Per la parte di analisi strumentale paragrafi 18 (tutto); 20.1;20.2;20.3;23 (tutto);24 (tutto); 25 (tutto)
- D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch “Fondamenti di chimica analitica” EdiSES solo per la parte strumentale: capitolo 24; capitolo 32; capitolo 33
Metodi didattici
Le lezioni e le esercitazioni si svolgeranno in presenza con la possibilità di fruizione anche a distanza in diretta (attraverso la piattaforma Teams) e/o in differita (le videolezioni verranno caricate sulla pagina Elly del Corso)
Modalità verifica apprendimento
L'esame del corso di Chimica Analitica si compone di due parti:
- parte "Analitica": esame scritto di due ore e mezza sugli argomenti trattati nella parte "Analitica" del corso (preparazione di soluzioni, calcolo del pH, studio di equilibri in soluzione acquosa, percentuale di ionizzazione, analisi volumetrica). E' consentito l'uso della calcolatrice. Ad ogni esercizio viene assegnato un punteggio per un totale di 30/30. Al punteggio concorre non solo l'esecuzione dei calcoli, ma anche l'ordine dell'elaborato, l'uso delle corrette unità di misura, la spiegazione dei passaggi eseguiti, ecc. La lode viene assegnata solo se il compito è perfetto sotto tutti gli aspetti indicati. Il voto minimo per il superamento dell'esame è 18/30. L'esame si svolgerà in presenza, a meno che a causa del perdurare dell'emergenza sanitaria non si renda necessario attuare modalità mista o a distanza, in base alle disposizioni rettorali.
- parte "Strumentale": quiz a risposte multiple sugli argomenti dell'intero corso, compresa la parte teorica di "Analitica". Durata 30 minuti. Il quiz è composto da 32 domande. I criteri di valutazione sono: -risposta giusta +1; risposta sbagliata -1; - risposta non data 0
Il voto minimo per il superamento dell'esame è 18/30. Il quiz si svolge sulla piattaforma Elly, in aula informatica; pertanto lo studente prima di accedere all'aula informatica dovrà registrarsi su LabInfo seguendo le dettagliate istruzioni riportate nella pagina Elly del Corso. Non è ammesso l'uso della calcolatrice. L'esame si svolgerà in presenza, a meno che a causa del perdurare dell'emergenza sanitaria non si renda necessario attuare modalità mista o a distanza, in base alle disposizioni rettorali.
N.B.
- Gli esami possono essere sostenuti nell'ordine che si preferisce
- il voto finale (da verbalizzare) viene calcolato come la media dei due esami, opportunamente arrotondata
- il voto acquisito non ha scadenza
- si può rifare l'esame senza perdere il voto già acquisito
Altre informazioni
Qualora a causa del perdurare dell'emergenza sanitaria si rendesse necessario modificare le modalità di erogazione della didattica e/o della valutazione dell'apprendimento (per esempio solo didattica a distanza) tali modifiche verranno tempestivamente comunicate tramite Elly e/o il sito web del Corso.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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