Chimica analitica i/laboratorio di chimica analitica i

A.A. 2019/2020
12
Crediti massimi
112
Ore totali
SSD
CHIM/01
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di introdurre lo studente alle tematiche di base della Chimica Analitica classica.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente sara' in grado di conoscere i principi della chimica analitica classica e di valutarne ed eseguirne l'applicazione.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Prerequisiti
Fondamenti di chimica generale ed inorganica, calcoli stechiometrici di base; elementi di analisi matematica e di metodi numerici.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Il voto del corso globale viene assegnato combinando le valutazioni ottenute per la parte di teoria e quella di laboratorio.
Per il modulo di teoria sono previste:
- 1 prova scritta di 3 ore sulle prime due parti del corso (principalmente problemi ed esercizi numerici; alcune brevi domande);
- 1 prova orale (15 minuti circa) sulla terza parte del corso (tecniche elettroanalitiche).
A questa prova, con la quale si completa l'esame acquisendo il voto complessivo, si può accedere solo avendo già concluso sia la prova scritta di teoria, sia quella di laboratorio, ambedue con valutazione almeno sufficiente.

Per la parte di laboratorio:
- esame scritto (2 ore) basato su 5 domande a risposta aperta lunga. In particolare: 2 esercizi di calcoli stechiometrici/analitici; 1 domanda relativa alle prove di laboratorio; 1 domanda relativa alla parte teorica del corso; 1 domanda relativa al controllo di qualità.
Verranno valutati in itinere anche il comportamento in laboratorio, il quaderno di laboratorio, la relazione intermedia di laboratorio, la relazione intermedia sugli strumenti del controllo di qualità.
Modulo: Chimica analitica I
Programma
Parte 1 Concetti propedeutici. La Chimica Analitica: definizione, storia, rilevanza. Metodi analitici. Passi nella messa a punto ed esecuzione di una analisi, con cenni al problema del campionamento. Elementi di teoria degli errori applicata alla chimica analitica; criteri per il trattamento dei dati e test statistici. Scale di concentrazione, forza ionica, attività, coefficienti di attività. Costanti di equilibrio, stati standard. Legge di Nernst, pile ed elettrodi ionoreversibili, scala dei potenziali elettrodici.
Parte 2 Equilibri in soluzione e analisi volumetrica. I metodi di titolazione: definizioni, classificazione, standard. Titolazioni acido/base, per precipitazione, per complessazione, redox: descrizione matematica dei corrispondenti equilibri e costruzione e interpretazione di diagrammi di titolazione per sistemi modello. Diagrammi di speciazione e di Pourbaix.
Parte 3 Elettroanalisi. Conduttimetria, potenziometria (elettrodi ionoselettivi, pH-metria e p-Ionometria, potenziale redox, durezza delle acque), voltammetria (voltammetria ciclica, polarografia, tecniche pulsate e di stripping per l'analisi di tracce), amperometria (acqua in tracce con metodo Karl Fischer, ossigeno disciolto con metodo Clark), biosensori e lingue/nasi elettronici (cenni). Fondamenti teorici, strumentazione, protocolli operativi (standard, misure dirette, titolazioni strumentali) ed esempi di applicazione.
Metodi didattici
Lezioni frontali tradizionali.
Materiale di riferimento
Testo raccomandato:
- Douglas A. Skoog, Donald M. West, F. James Holler, Fundamentals of Analytical Chemistry, Brooks Cole (o l'edizione corrispondente italiana)
- Materiale integrativo e fogli elettronici modello forniti dal docente (scaricabili dal sito con password)
Altro testo di carattere generale:
-Daniel C. Harris, Quantitative Chemical Analysis, W.H. Freeman & Co. (o l'edizione corrispondente italiana).
Per un approfondimento degli equilibri acido/base e della costruzione delle corrispondenti curve di titolazione:
- Robert De Levie Aqueous Acid-Base Equilibria and Titrations, Oxford Chemistry Primers.
Modulo: Laboratorio di chimica analitica I
Programma
Lezioni prima parte [16 ore] Concentrazione e scale di concentrazione. Diluizioni. Materiali e reagenti in laboratorio. Strumentazione per le misure di volume e di massa. Caratteristiche di un metodo analitico, metodi di predizione e analisi. Norme di sicurezza. Good laboratory practice. Principi generali delle titolazioni acido-base, per precipitazione, di complessazione, redox.
Principi generali di conduttimetria, potenziometria e pH-metria, amperometria.
Illustrazione delle metodiche di laboratorio.
Lezioni seconda parte [12 ore]
Controllo di qualità dei prodotti e dei processi chimici. I sette strumenti classici per il controllo di qualità: Flow Charts, Control Charts, Scatter Plots, Diagrammi Causa-Effetto (Ishikawa), Diagrammi di Pareto, Istogrammi, Check Sheets. Cenni alla Norma ISO 9001 per il Controllo di Qualità.
Esercitazioni numeriche prima parte [8 ore] Calcoli relativi alla preparazione di soluzioni e alle titolazioni. Utilizzo del foglio elettronico Excel per il trattamento dei dati sperimentali acquisiti in Laboratorio.
Esercitazioni numeriche seconda parte [8 ore]
Utilizzo del foglio elettronico Excel per la realizzazione e l'implementazione degli strumenti del controllo di qualità.
Esercitazioni sperimentali [20 ore]
1) Titolazioni per precipitazione (determinazione dei cloruri con metodi di Mohr, di Fajans e potenziometrico);
2) titolazioni con formazione di complessi (determinazione colorimetrica e potenziometrica della durezza delle acque con EDTA);
3) titolazioni per ossidoriduzione (determinazioni iodometriche dell'acido ascorbico per via colorimetrica e amperometrica);
4) Conduttimetria: taratura del conduttimetro, misure dirette di conduttività specifica, titolazioni conduttimetriche;
5) pH-metria: taratura e misure dirette di pH; titolazioni acido/base colorimetriche e potenziometriche (HCl, HCl+CH3COOH).
Metodi didattici
Lezioni frontali tradizionali per la parte di teoria. Esercitazioni di laboratorio a banco singolo e/o in gruppo. Esercitazioni in aula informatica.
Materiale di riferimento
- Presentazioni Power Point delle lezioni, fogli elettronici modello, esercizi risolti, metodiche sperimentali di laboratorio. Tutto questo materiale è scaricabile dal sito web dei docenti.
Testi raccomandati:
- Douglas A. Skoog, Donald M. West, F. James Holler, Fundamentals of Analytical Chemistry, Brooks Cole.
- Kaoru Ishikawa, Guide to Quality Control, Asian Productivity Organization.
Moduli o unità didattiche
Modulo: Chimica analitica I
CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA - CFU: 6
Lezioni: 48 ore

Modulo: Laboratorio di chimica analitica I
CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA - CFU: 6
Esercitazioni: 12 ore
Laboratori: 20 ore
Lezioni: 32 ore
Turni:
Corso A
Docente: Falciola Luigi
Corso B
Docente: Pifferi Valentina

Docente/i
Ricevimento:
dal lunedì al venerdì ore 9-18, su appuntamento
presso lo studio del docente in via Golgi 19, Edificio 5, Corpo A, III piano, stanza 3114-O
Ricevimento:
Dal lunedì al venerdì tra le 8.30 e le 18.30, previo appuntamento (da richiedere per posta elettronica)
Nel mio studio (Dipartimento di Chimica, Ala Ovest, I piano)
Ricevimento:
Dal lunedì al venerdì ore 9-17, su appuntamento
Presso lo studio del ricercatore in via Golgi 19, Edificio 5, Corpo A, III piano, stanza 3093-O