Chimica analitica (E17)
A.A. 2021/2022
Obiettivi formativi
Il corso ha lo scopo di fornire agli studenti le basi generali della Chimica Analitica, mettendoli,
inoltre, in condizione di operare all'interno di un laboratorio di chimica analitica.Il corso si propone di introdurre gli studenti alla comprensione degli equilibri in soluzione e dei principali metodi di analisi sia da un punto di vista teorico sia da un punto di vista più applicativo. Il corso si propone, inoltre, di far acquisire agli studenti capacità critica nel valutare l'accuratezza e la precisione dei dati sperimentali mediante metodi statistici, capacità di risolvere problemi analitici relativi ad equilibri complessi in soluzione e ad analisi quantitativa di composti. Il corso prevede anche un'unità didattica di laboratorio a posto singolo nel quale verranno effettuate esercitazioni volte all' acquisizione delle nozioni che consentono una corretta conduzione di un'analisi chimica, incluse le elementari norme di sicurezza relative alla manipolazione e allo smaltimento dei prodotti chimici. Le esercitazioni di laboratorio sono finalizzate all'apprendimento delle conoscenze di base di analisi volumetrica (titolazione).
inoltre, in condizione di operare all'interno di un laboratorio di chimica analitica.Il corso si propone di introdurre gli studenti alla comprensione degli equilibri in soluzione e dei principali metodi di analisi sia da un punto di vista teorico sia da un punto di vista più applicativo. Il corso si propone, inoltre, di far acquisire agli studenti capacità critica nel valutare l'accuratezza e la precisione dei dati sperimentali mediante metodi statistici, capacità di risolvere problemi analitici relativi ad equilibri complessi in soluzione e ad analisi quantitativa di composti. Il corso prevede anche un'unità didattica di laboratorio a posto singolo nel quale verranno effettuate esercitazioni volte all' acquisizione delle nozioni che consentono una corretta conduzione di un'analisi chimica, incluse le elementari norme di sicurezza relative alla manipolazione e allo smaltimento dei prodotti chimici. Le esercitazioni di laboratorio sono finalizzate all'apprendimento delle conoscenze di base di analisi volumetrica (titolazione).
Risultati apprendimento attesi
Al termine del corso lo studente acquisisce le nozioni di chimica analitica necessarie per: la conoscenza delle procedure di elaborazione e valutazione dei dati sperimentali; la conoscenza dei principali equilibri chimici complessi in soluzione e capacità di risolvere in autonomia semplici problemi analitici che vanno dal campionamento, al trattamento del campione, fino al tipo di metodo analitico scelto (tra quelli studiati) per la quantificazione degli analiti, tenendo conto dell'incertezza di misura, la capacità di utilizzare il linguaggio specifico proprio della Chimica analitica per descrivere e commentare un metodo analitico e riportarne in modo corretto e privo di ambiguità il risultato. La frequenza del laboratorio consentirà allo studente di essere in grado di eseguire procedure standard di laboratorio per il riconoscimento e la quantificazione di specie analitiche semplici.
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
La didattica del Corso sarà soggetta alle prescrizioni di sicurezza sanitaria per il contenimento dell'epidemia di Covid-19, come previsto dalle indicazioni ministeriali e dai regolamenti e dalle circolari Rettorali e/o del Senato Accademico, nonchè da indicazioni specifiche dipartimentali.
Programma
Modulo di teoria
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. Scale di concentrazione, forza ionica, attività, coefficienti di attività. Richiami su parametri termodinamici fondamentali di sistemi e processi chimici ed elettrochimici. Potenziali chimici, stati standard, costanti di equilibrio. Catene galvaniche, legge di Nernst, pile ed elettrodi ionoreversibili, scala dei potenziali elettrodici.
Parte 2 Equilibri in soluzione e analisi volumetrica. I metodi di titolazione: definizioni e classificazioni. Equilibri di ossidoriduzione e relative titolazioni; equilibri di precipitazione e relative titolazioni; equilibri acido/base (inclusi calcoli di pH e diagrammi di speciazione) e relative titolazioni; equilibri di complessazione e relative titolazioni (in particolare, con EDTA). In tutti i casi esempi di previsione e interpretazione di diagrammi di titolazione per sistemi modello.
Parte 3 Elettroanalisi. Fondamenti teorici, dettagli su strumentazione e procedure, ed esempi applicativi di importanti tecniche elettroanalitiche. Conduttimetria (misure dirette, titolazioni conduttimetriche). Potenziometria (elettrodi di riferimento, potenziali interliquidi, ponti salini; potenziali di membrana, elettrodi ionoselettivi; p-Ionometria e in particolare pH-metria; titolazioni potenziometriche). Voltammetria (voltammetria ciclica, polarografia, tecniche pulsate e di stripping per l'analisi di tracce). Amperometria (titolazioni amperometriche a tre e a due elettrodi; acqua in tracce con metodo Karl Fischer; ossigeno disciolto con metodo di Clark). Cenni a biosensori e lingue/nasi elettronici.
MODULO DI LABORATORIO
Uso del foglio elettronico per l'elaborazione di dati analitici.
Istruzioni di base per operare nel laboratorio analitico e svolgere le esperienze in programma.
Utilizzo buretta, pipetta, propipetta, taratura pipetta/matraccio.
Titolazioni con indicatore: acido base (HCl con NaOH, acido acetico nell'aceto), di complessazione (durezza totale dell'acqua con EDTA), redox (determinazione iodometrica dell'acido ascorbico).
Protocolli elettroanalitici di Conduttimetria, Potenziometria (in particolare, pHmetria) e Amperometria
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. Scale di concentrazione, forza ionica, attività, coefficienti di attività. Richiami su parametri termodinamici fondamentali di sistemi e processi chimici ed elettrochimici. Potenziali chimici, stati standard, costanti di equilibrio. Catene galvaniche, legge di Nernst, pile ed elettrodi ionoreversibili, scala dei potenziali elettrodici.
Parte 2 Equilibri in soluzione e analisi volumetrica. I metodi di titolazione: definizioni e classificazioni. Equilibri di ossidoriduzione e relative titolazioni; equilibri di precipitazione e relative titolazioni; equilibri acido/base (inclusi calcoli di pH e diagrammi di speciazione) e relative titolazioni; equilibri di complessazione e relative titolazioni (in particolare, con EDTA). In tutti i casi esempi di previsione e interpretazione di diagrammi di titolazione per sistemi modello.
Parte 3 Elettroanalisi. Fondamenti teorici, dettagli su strumentazione e procedure, ed esempi applicativi di importanti tecniche elettroanalitiche. Conduttimetria (misure dirette, titolazioni conduttimetriche). Potenziometria (elettrodi di riferimento, potenziali interliquidi, ponti salini; potenziali di membrana, elettrodi ionoselettivi; p-Ionometria e in particolare pH-metria; titolazioni potenziometriche). Voltammetria (voltammetria ciclica, polarografia, tecniche pulsate e di stripping per l'analisi di tracce). Amperometria (titolazioni amperometriche a tre e a due elettrodi; acqua in tracce con metodo Karl Fischer; ossigeno disciolto con metodo di Clark). Cenni a biosensori e lingue/nasi elettronici.
MODULO DI LABORATORIO
Uso del foglio elettronico per l'elaborazione di dati analitici.
Istruzioni di base per operare nel laboratorio analitico e svolgere le esperienze in programma.
Utilizzo buretta, pipetta, propipetta, taratura pipetta/matraccio.
Titolazioni con indicatore: acido base (HCl con NaOH, acido acetico nell'aceto), di complessazione (durezza totale dell'acqua con EDTA), redox (determinazione iodometrica dell'acido ascorbico).
Protocolli elettroanalitici di Conduttimetria, Potenziometria (in particolare, pHmetria) e Amperometria
Prerequisiti
Fondamenti di matematica, chimica generale e stechiometria.
Metodi didattici
Modulo di teoria: lezioni/esercitazioni in classe
Modulo di laboratorio: lezioni/esercitazioni in classe ed esperimenti in laboratorio
Modulo di laboratorio: lezioni/esercitazioni in classe ed esperimenti in laboratorio
Materiale di riferimento
Testo raccomandato: Douglas A. Skoog, Donald M. West, F. James Holler, Fundamentals of Analytical Chemistry (o l'edizione corrispondente italiana).
File pdf di slide ppt utilizzate dalla docente vengono resi disponibili sul sito Ariel del corso.
Altro testo di carattere generale: Daniel C. Harris, Quantitative Chemical Analysis (o l'edizione corrispondente italiana).
Per chi fosse interessato ad un ulteriore avanzamento nella descrizione matematica degli equilibri acido/base e delle corrispondenti curve di titolazione: Robert De Levie Aqueous Acid-Base Equilibria and Titrations, Oxford Chemistry Primers.
File pdf di slide ppt utilizzate dalla docente vengono resi disponibili sul sito Ariel del corso.
Altro testo di carattere generale: Daniel C. Harris, Quantitative Chemical Analysis (o l'edizione corrispondente italiana).
Per chi fosse interessato ad un ulteriore avanzamento nella descrizione matematica degli equilibri acido/base e delle corrispondenti curve di titolazione: Robert De Levie Aqueous Acid-Base Equilibria and Titrations, Oxford Chemistry Primers.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Prova scritta della durata di tre ore complessiva comprendente domande aperte di varia lunghezza e brevi esercizi e problemi sugli argomenti trattati. La prova é divisa in una prima parte, di due ore, sulla parte teorica del corso seguita dopo un breve intervallo da una seconda parte, di un'ora, sulla parte di laboratorio. Il voto globale in trentesimi è dato in base alla somma dei voti della prima parte (massimo 22 punti) e della seconda parte (massimo 10 punti). Per superare l'esame è comunque necessario ottenere almeno 13 nella prima parte e almeno 5 nella seconda parte. La lode sull'esame completo richiede non solo una parte di teoria eccellente ma anche punteggio pieno nella parte di laboratorio.
CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA - CFU: 8
Esercitazioni: 16 ore
Esercitazioni di laboratorio a posto singolo: 32 ore
Lezioni: 40 ore
Esercitazioni di laboratorio a posto singolo: 32 ore
Lezioni: 40 ore
Docente/i
Ricevimento:
Da concordare via email
Primo piano, Corpo A, Dipartimento di Chimica
Ricevimento:
Su appuntamento
Dipartimento di Chimica, via Golgi 19 - Milano
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) oppure anche in modalità telematica su piattaforma Teams