Chimica analitica (E17)
A.A. 2023/2024
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 può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
Campioni e metodi analitici: campionamento, strategie di campionamento, tecniche di campionamento, conservazione del campione, standardizzazione, calibrazione.
Trattamento e valutazione di dati statistici: errori nelle analisi chimica, fonti e trattamento dell'errore nel processo analitico, caratteristiche di una metodica analitica (esattezza e precisione), propagazione dell'errore e cifre significative, trattamento statistico dell'errore, intervalli di fiducia, analisi della varianza, deviazione standard, deviazione standard relativa percentuale, deviazione standard della media.
Classificazioni delle sostanze chimiche: segnali di pericolo, su contenitori e imballi. Descrizione della principale vetreria utilizzata in laboratorio.
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, diagramma di distribuzione.
Specie anfiprotica: calcolo del pH.
Soluzioni tampone: equazione di Henderson-Hasselbalch, approssimazioni nel calcolo del pH. Capacità tamponante.
Introduzione su titolazioni acido-base e indicatori acido-base.
I complessi: costanti di formazione e di instabilità, parziali e globali. Trattamento sistematico dell'equilibrio di complessazione. 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 complessazione. 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.
Introduzione 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.
Introduzione 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.
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.
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.
ESERCITAZIONE:
Svolgimento di esercizi sugli argomenti svolti in aula.
MODULO DI LABORATORIO
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).
Titolazione di complessazione (durezza totale dell'acqua con EDTA).
Titolazione redox (determinazione iodometrica dell'acido ascorbico, determinazione del contenuto di ferro in un campione incognito con permanganato).
Titolazione argentimetrica, metodo argentimetrico di Mohr e Fajans (determinazione dei cloruri di un campione incognito).
Titolazione potenziometrica (in particolare, pHmetria).
Trattamento e valutazione di dati statistici: errori nelle analisi chimica, fonti e trattamento dell'errore nel processo analitico, caratteristiche di una metodica analitica (esattezza e precisione), propagazione dell'errore e cifre significative, trattamento statistico dell'errore, intervalli di fiducia, analisi della varianza, deviazione standard, deviazione standard relativa percentuale, deviazione standard della media.
Classificazioni delle sostanze chimiche: segnali di pericolo, su contenitori e imballi. Descrizione della principale vetreria utilizzata in laboratorio.
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, diagramma di distribuzione.
Specie anfiprotica: calcolo del pH.
Soluzioni tampone: equazione di Henderson-Hasselbalch, approssimazioni nel calcolo del pH. Capacità tamponante.
Introduzione su titolazioni acido-base e indicatori acido-base.
I complessi: costanti di formazione e di instabilità, parziali e globali. Trattamento sistematico dell'equilibrio di complessazione. 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 complessazione. 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.
Introduzione 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.
Introduzione 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.
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.
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.
ESERCITAZIONE:
Svolgimento di esercizi sugli argomenti svolti in aula.
MODULO DI LABORATORIO
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).
Titolazione di complessazione (durezza totale dell'acqua con EDTA).
Titolazione redox (determinazione iodometrica dell'acido ascorbico, determinazione del contenuto di ferro in un campione incognito con permanganato).
Titolazione argentimetrica, metodo argentimetrico di Mohr e Fajans (determinazione dei cloruri di un campione incognito).
Titolazione potenziometrica (in particolare, pHmetria).
Prerequisiti
Conoscenze di matematica di base, conoscenza della chimica generale e della stechiometria
Metodi didattici
Il corso è costituito da tre unità didattiche: lezioni frontali, esercitazioni in aula, esercitazioni pratiche in laboratorio. La frequenza è obbligatoria sia per le unità didattiche in aula che per il laboratorio (le percentuali varranno comunicate a fine corso).
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.
Dispense del docente.
Fondamenti di Chimica Analitica (Skoog & West) Casa Editrice: EdiSES;
Chimica Analitica (V. Di Marco, P. Patore, G. G. Bombi) Casa Editrice: EdiSES.
Dispense del docente.
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 è divisa in una prima parte, di due e mezza, sulla parte teorica del corso seguita dopo un breve intervallo da una seconda parte, di quaranta minuti, sulla parte di laboratorio. Il voto globale in trentesimi è dato in base alla somma dei voti della prima parte (massimo 26 punti) e della seconda parte (massimo 5 punti). La lode sull'esame completo richiede non solo una parte di teoria eccellente ma anche punteggio pieno nella parte di laboratorio.
Lo studente è ammesso all'esame scritto solo se ha consegnato preventivamente le Relazioni di Laboratorio. Le Relazioni di Laboratorio rientreranno nella valutazione finale.
Lo studente è ammesso all'esame scritto solo se ha consegnato preventivamente le Relazioni di Laboratorio. Le Relazioni di Laboratorio rientreranno nella valutazione finale.
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
Docenti:
Comite Valeria, Panigati Monica
Siti didattici
Docente/i
Ricevimento:
Tutti i giorni dalle 10,00 alle 17,00
stanza 1052, 1mo piano lato B, corpo A edificio 5, Dipartimento di Chimica, Via Golgi 19