Chimica analitica (E24)

Introduzione.
Richiamo di concetti base di stechiometria. Modi per esprimere la concentrazione di soluzioni (molarità, formalità, percentuali, ppm). Espressione dei risultati dei calcoli (cifre significative, arrotondamento). Forza ionica. Attività e coefficienti d'attività. Legge di Debye-Hückel.

Equilibri in soluzione - applicazioni in chimica analitica.
Richiamo di concetti base di chimica generale: legami chimici ionici e covalenti, elettroliti forti e deboli. Equilibri acido-base. Acidi e basi forti e deboli. Acidi poliprotici. Soluzioni tampone. Funzioni di distribuzione e diagrammi αn/pH.
Equilibri di solubilità. Relazione tra solubilità e Ks per elettroliti poco solubili. Effetto dello ione comune. Formazione di precipitati.
Influenza della forza ionica sulla solubilità. Equilibri simultanei di precipitazione, precipitazioni semplici e frazionate. Equilibri simultanei di solubilità e acido-base, relazione solubilità/pH e uso di α.
Equilibri di complessazione (Richiamo di concetti base: tipi di leganti e chelanti). Costanti di formazione e d'instabilità dei complessi. Mascheramento degli ioni per complessazione. Equilibri simultanei di solubilità-complessazione e di complessazione-acidità, costanti di formazione condizionali, reazioni di spostamento.
Equilibri ossido-riduttivi. Ossidanti e riducenti. Celle elettrochimiche. Potenziali standard di riduzione. Legge di Nernst. (Potenziali di riduzione formali).

Metodi classici di analisi quantitativa.
Gravimetria. Principi base. Precipitati cristallini e colloidali.
Volumetria. Principi base ed esempi di titolazioni acidimetriche, di precipitazione (argentometriche), complessometriche (con EDTA) e di ossido-riduzione. Costruzione di una curva teorica di titolazione nei vari casi. Punto di equivalenza e punto di fine titolazione. Uso degli indicatori colorimetrici.

Analisi quantitativa strumentale.
Metodi elettrochimici: Potenziometria. Misure potenziometriche dirette. Elettrodi di riferimento. Elettrodi indicatori. Elettrodi iono-selettivi a membrana: elettrodo a vetro (pHmetro). Titolazioni potenziometriche.
Metodi spettroscopici. Cenni su: spettro elettromagnetico, energia di una radiazione, frequenza, lunghezza d'onda, numero d'onda.
Interazione fra radiazione e materia, assorbimento ed emissione, Transizioni energetiche atomiche e molecolari e fondamenti di spettroscopia. Trasmittanza e assorbanza. Legge dell'assorbimento di Lambert-Beer. Curve di titolazioni spettrofotometriche.
Semplici calcoli con il metodo della retta di taratura e con il metodo delle aggiunte di standard.

Trattamento e valutazione di dati statistici: errori nelle analisi chimica, trattamento statistico dell'errore, intervalli di fiducia, propagazione dell'errore e cifre significative, t test, analisi della varianza.
Campioni e metodi analitici: campionamento, standardizzazione, calibrazione, fonti e trattamento dell'errore nel processo analitico, caratteristiche di una metodica analitica (accuratezza, precisione, specificità e selettività, intervallo di linearità, robustezza).
Equilibri chimici: soluzioni acquose, soluzioni tampone, equilibri multipli
Metodi classici di analisi: analisi gravimetrica, titolazioni, titolazioni di neutralizzazione, sistemi acido/base complessi, reazioni di complessazione e precipitazione e titolazioni. Applicazioni.
Metodi elettrochimici: reazioni di ossido-riduzione, celle elettrochimiche, potenziali standard elettrodici. Calcolo dei potenziali delle celle elettrochimiche, delle costanti di equilibrio e curve di titolazioni redox. Applicazioni.
Analisi spettrochimica: radiazione elettromagnetica, assorbimento della radiazione (legge di Lambert-Beer e sue limitazioni), emissione della radiazione elettromagnetica. Spettroscopia atomica e spettrometria di massa atomica (principi, strumentazione ed applicazioni).
Separazioni: separazioni analitiche mediante precipitazione, estrazione, scambio ionico. Applicazioni.