Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire agli studenti nozioni avanzate delle fasi di un processo analitico e delle principali tecniche analitiche strumentali, con particolare riguardo alle tecniche analitiche spettroscopiche e separative.
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
- conoscere i princìpi fondamentali dei metodi di analisi strumentale, con classificazione delle tecniche analitiche strumentali, e dei relativi criteri di scelta
-applicare le principali metodologie e procedure di chimica analitica
-esprimere verbalmente i concetti e i contenuti appresi
- intraprendere studi accademici di livello superiore con adeguato grado di autonomia
Prerequisiti
Conoscenza di elementi di base di Chimica generale e Chimica Organica. Cenni di statistica
Contenuti dell'insegnamento
Introduzione ai metodi di analisi strumentale. Classificazione delle
tecniche analitiche strumentali e criteri di scelta. Il processo analitico: fasi pre-analitiche, analitiche e post-analitiche. Sviluppo e 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: pre-analitiche, analitiche e post-analitiche. Introduzione alle tecniche di 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 per l'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. Analisi quantitativa in spettrofluorimetria e prestazioni della tecnica.
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. 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.
Metodi di analisi qualitativa e quantitativa in cromatografia.
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
Didattica frontale in aula con ausilio di proiezione di slides e video girati in laboratorio.
Esercitazioni in aula con foglio excel per progettazione fogli di calcolo ed elaborazione dati. Illustrazione di casi di studio applicativi delle tecniche analitiche
strumentali in campo alimentare, ambientale, biologico con riferimento
alle biotecnologie.
Modalità verifica apprendimento
Esame orale con discussione di approcci metodologici. 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
I materiali didattici utilizzati durante le lezioni sono caricati su Elly successivamente allo svolgimento delle lezioni corrispondenti. Le slide del Corso sono considerate parte integrante del materiale didattico.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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