Chimica analitica (E17)

A.A. 2021/2022
8
Crediti massimi
88
Ore totali
SSD
CHIM/01
Lingua
Italiano
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).
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.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Periodo
Secondo semestre
In relazione alle modalità di erogazione delle attività formative per l'a.a. 2021/22, verranno date indicazioni più specifiche nei prossimi mesi, in base all'evoluzione della situazione sanitaria.
Programma
Modulo 1:
Cifre significative
Cenni di statistica
Incertezza nelle misure analitiche
Soluzioni acquose
Sistemi all'equilibrio
Trattamento sistematico degli equilibri: bilanci di carica, di massa, protonico e di elettroni. Esempi
di calcolo in sistemi complessi.
Equilibri acido-base: calcolo del pH di basi e acidi, forti e deboli, mono e poliprotici, puri e in
miscele- trattamento sistematico e approssimazioni. Specie principale, funzione di distribuzione (
= f[pH]), diagramma di distribuzione.
Specie anfiprotica: calcolo del pH. Calcolo di pH di soluzioni di sali singoli.
Soluzioni tampone: equazione di Henderson-Hasselbalch, approssimazioni nel calcolo del pH.
Capacità tamponante. Esempi di calcolo della capacità tamponante. Scelta e preparazione del
tampone. Cenni su titolazioni acido-base e indicatori acido-base.
I complessi: costanti di formazione e di instabilità, parziali e globali. Trattamento sistematico
dell'equilibrio di complessamento. Specie principale (in funzione di [L]). Funzione di distribuzione
(β= f [L]). Diagramma di distribuzione - effetto del valore delle K sul Diagramma. Esempi di calcolo
della concentrazione delle specie in soluzione e di solubilità di specie poco solubili in presenza di
equilibri di complessamento. Stabilità di un complesso e pH. Costante condizionale. Esempi di
utilizzo dei complessi in analisi (complessi colorati, solubilizzazione, mascheramento).
Leganti multidentati: complessi metallo - EDTA. Costante condizionale. Utilizzo di EDTA. Cenni su
titolazioni complessometriche e indicatori metallocromici.
Equilibri di precipitazione: solubilità e prodotto di solubilità. Effetto dello ione comune. Effetto di
equilibri competitivi. Reazioni di precipitazione. Separazioni per precipitazione frazionata.
Equilibri di precipitazione: calcolo della solubilità di un sale il cui anione sia la base coniugata di un
acido debole, a pH noto. Cenni su titolazioni di precipitazione e indicatori.
Reazioni di precipitazione da soluzioni a pH costante
Equilibri redox: analogie e differenze tra equilibri acido-base, di complessazione e redox.
Descrizione delle celle galvaniche: rappresentazione schematica di una cella, descrizione
dell'elettrodo standard a idrogeno e sua applicazione, equazione di Nernst e sua applicazione,
calcolo delle costanti di equilibrio redox, costruzione dei diagrammi di distribuzione di equilibri
redox, calcolo delle frazioni di distribuzione.
Soluzioni di coppie redox in presenza di equilibri competitivi: equilibri competitivi di
precipitazione, equilibri competitivi di complessazione, equilibri competitivi acido-base.
Calcolo dei potenziali termodinamici di cella.
Applicazione dei potenziali di riduzione: curve di titolazione redox, permanganometria, titolazioni
con bicromato di potassio, titolazioni iodometriche.
Descrizione di: indicatori redox, reagenti ossidanti ausiliari, reagenti riducenti ausiliari, riduttori di
Jones e Walden.
Espressione della concentrazione di una soluzione di acqua ossigenata in volumi di ossigeno.
Espressione della concentrazione di una soluzione di ipoclorito in cloro attivo.
Potenziometria: schema di una tipica cella per analisi potenziometriche.
Descrizione del potenziale di giunzione.
Elettrodi di riferimento: a calomelano, a argento/cloruro d'argento e calcolo dei loro potenziali.
Descrizione degli elettrodi indicatori: elettrodi metallici ( di prima, seconda, terza e quarta specie),
elettrodo a vetro (determinazione del potenziale di membrane, del potenziale di interfase,
conseguenze dell'errore alcalino e acido), elettrodi a membrana cristallina, elettrodi per gas.
Modulo 2
Svolgimento di esercizi sugli argomenti svolti nel modulo 1
Esercitazioni pratiche in laboratorio: determinazione della percentuale in peso di un acido acetico
in un aceto mediante titolazione manuale e pHmetrica; determinazione del Kps di un sale mediante
titolazione; determinazione della durezza di un acqua potabile; identificazione qualitativa di alcuni cationi e anioni; identificazione di cationi e anioni in un campione incognito.
Prerequisiti
Conoscenze di matematica di base (algebra, equazioni algebriche di primo e
secondo grado, logaritmi), conoscenza della chimica generale e della stechiometria
Metodi didattici
Modulo 1: Lezioni frontali ore 40 (5 CFU)
Modulo 2:esercitazioni in aula ore 16 ore, esercitazioni in laboratorio a posto singolo ore 32 (CFU 3)
Materiale di riferimento
Chimica Analitica e Analisi Quantitativa (D. S. Hage and J. D. Carr) Casa Editrice: Piccin;
Fondamenti di Chimica Analitica (Skoog & West) Casa Editrice: EdiSES;
Chimica Analitica (V. Di Marco, P. Patore, G. G. Bombi) Casa Editrice: EdiSES.
Chimica analitica quantitativa (Harris) Zanichelli
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
La prova di esame consiste in una prova scritta della durata di tre ore, che ha lo scopo di verificare attraverso la risposta a 14 domande/esercizi. Oggetto della prova saranno tutti gli argomenti trattati nelle lezioni ed in laboratorio. Si è ammessi alla prova orale con votazione uguale o superiore a 18/30.
CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA - CFU: 8
Esercitazioni: 16 ore
Esercitazioni di laboratorio a posto singolo: 32 ore
Lezioni: 40 ore