66684 - CHIMICA ANALITICA CON LABORATORIO

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente è in grado di comprendere ed applicare le principali tecniche analitiche, sa identificare gli equilibri chimici presenti e valutare l’influenza dei parametri chimici su di essi. Conosce la statistica di base necessaria alla presentazione del dato analitico. Conosce le tecniche analitiche potenziometriche. Al termine del corso, lo studente è in grado di riconoscere l'attrezzatura di laboratorio e descriverne l'uso; saper applicare le principali tecniche di analisi volumetrica alla determinazione quantitativa di specie chimiche sulla base degli equilibri chimici coinvolti. Sarà capace di riportare la descrizione del proprio lavoro su un quaderno di laboratorio. Sarà inoltre capace di elaborare e presentare risultati sperimentali utilizzando i più opportuni test statistici.

Contenuti

PREREQUISITI

1) Funzioni elementari: frazioni, potenze, radici, esponenziali e logaritmi. Soluzione di equazioni algebriche. Conoscenze di base del calcolo differenziale e integrale per funzioni di una variabile reale

2) Conoscenza delle principali grandezze fisiche e delle relazioni che le legano, principali unità di misura. Conoscenze di base dell’elettromagnetismo

3) Reazioni chimiche e loro bilanciamento. Concetto di mole. L'equazione dei gas perfetti. Le soluzioni e le unità di concentrazione. Concetto di equilibrio e principio di Le Chatelier. Calcoli stechiometrici per reazioni complete ed all'equilibrio. Conoscenza del chimismo degli elementi e dei composti più comuni. Conoscenza della nomenclatura di base e delle formule

4) Conoscenze di Termodinamica applicabili a sistemi di interesse chimico in condizioni di equilibrio. Equilibri di fase in sistemi monocomponente e pluricomponente.

La legge di stato del gas ideale. Frazione molare e pressione parziale. Elettrochimica di base

 

TEORIA:

Fondamenti di statistica in Chimica Analitica: Qualità di un dato analitico. Cifre significative. Sorgenti di incertezza. Errori nell'analisi chimica; propagazione dell'errore. Errori: grossolani, sistematici, casuali. Accuratezza e precisione. Metodi per riportare i dati analitici. Test di significatività: t di Student. Test di accuratezza. Test di precisione. Confronto di due campioni. Calibrazione e misura. Regressione lineare. Concetto di limite di rivelazione.

Acidi e basi in solventi acquosi: Forza di acidi e basi. Acidi e basi polifunzionali. Soluzioni tampone e soluzioni di anfoliti. Trattamento sistematico degli equilibri chimici. Calcoli di pH. Titolazioni acido-base. Metodi per la valutazione del punto equivalente di una titolazione. Errore di titolazione. Cenni su acidi e basi in solventi non acquosi: Proprietà acide e basiche dei solventi. Effetti del solvente nelle reazioni acido-base.

Equilibri di precipitazione: Solubilità e pH. Titolazioni di precipitazione.

Complessometria: Formazione di complessi e pH. Costanti condizionali e termodinamiche. Titolazioni complessometriche. EDTA ed applicazioni analitiche. Interferenti e mascheramento.

Equilibri redox in fase omogenea: Celle elettrochimiche. Effetti del pH, degli equilibri di solubilità e della formazione di complessi sul potenziale redox. Stabilità dei sistemi redox in acqua. Diagrammi E/pH. Titolazioni redox.

Potenziometria: misure dirette ed indirette: Elettrodi indicatori e di riferimento. Elettrodi iono-selettivi.

Conduttimetria: misure dirette ed indirette. Titolazioni Conduttimetriche.

LABORATORIO:

Gli argomenti della parte teorica saranno oggetto di esperienze di laboratorio il cui obiettivo sarà di consolidare la preparazione dello studente. In particolare, il programma verterà sulle seguenti esercitazioni di laboratorio:

1. Calibrazione della vetreria volumetrica.
2. Titolazioni acido-base.

3. Titolazioni complessometriche con EDTA.

4. Titolazioni Redox.
5. Potenziometria. Elettrodo a vetro. Taratura del pH-metro e studio della risposta di un elettrodo a vetro combinato. Titolazione potenziometrica acido base e valutazione del volume equivalente col metodo di Gran. Determinazione analitica mediante elettrodi iono sensibili
6. Titolazioni potenziometricche.
7. Conduttimetria. Misura della costante di cella. Titolazioni conduttimetriche.

Testi/Bibliografia

D.C. Harris, “Chimica Analitica Quantitativa”, Zanichelli, Bologna,

F. W. Fifield, D. Kealey, “Chimica Analitica teoria e pratica”, Zanichelli, Bologna

Skoog,. West, Holler,Crouch, “Fondamenti di Chimica Analitica”, EdiSES, Napoli

Elizabeth Prichard, Victoria Barwick, "Quality Assurance in Analytical Chemistry" John Wiley

C. G. Enke, “The art and science of chemical analysis”Wiley

Metodi didattici

Il corso di Chimica Analitica con Laboratorio prevede lezioni (in aula) teoriche ed introduttive alle esperienze di laboratorio nonché delle esercitazioni numeriche su argomenti trattati al corso teorico e delle esercitazioni di laboratorio. E' obbligatorio portare sempre il quaderno di laboratorio (quaderno numerato con fogli inamovibili) che deve essere sempre aggiornato di ogni osservazione utile allo sperimentatore. E' fatto divieto registrare dati su fogli volanti.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Le prove di esame mirano a verificare il raggiungimento dei seguenti obiettivi didattici: (i) principi e procedure dell'analisi chimica e la pianificazione di un semplice procedimento analitico; (ii) capacità di esprimere in maniera corretta i risultati di una procedura analitica quantitativa; (iii) principi delle principali tecniche cromatografiche, elettrochimiche e spettroscopiche;

La verifica dell’apprendimento avviene attraverso delle prove in itinere e/o una prova finale, scritte. La valutazione finale sarà unica con il corso di Chimica Analitica Strumentale ed avverrà contestualmente.

Le prove in itinere scritte consistono nella soluzione di problemi ed esercizi e in domande teoriche.

Saranno svolte due prove in itinere: la prima verterà sulla parte statistica mentre la seconda riguarderà i seguenti argomenti: equilibri acid-base, equilibri di precipitazione, complessometria, equilibri redox, potenziometria e conduttimetria. Le prove in itinere saranno svolte indicativamente nel mesi di ottobre la prima e nel mese di novembre la seconda. Le prove prevedono un punteggio massimo di 33/30 con assegnazione dei punti ai singoli esercizi comunicati all’inizio della prova.

Qualora le prove in itinere non fossero superate i rispettivi argomenti saranno oggetto di una prova scritta finale, che consisterà nella soluzione di problemi e nella risposta a quesiti volti a valutare la comprensione degli argomenti trattati.

Le prove scritte prevedono un punteggio massimo di 33/30 con assegnazione dei punti ai singoli esercizi comunicati all’inizio della prova. Per le prove sarà possibile utilizzare: tavola periodica degli elementi, calcolatrice e il necessario per la realizzazione di semplici grafici (righello, carta millimetrata).

La prima prova in itinere (se sufficiente) concorre al 20% del punteggio finale mentre la seconda al 50%. La votazione finale si completa con quella del corso di Chimica Analitica Strumentale che varrà il restante 30%.

La valutazione del corso di laboratorio si baserà:

1. comportamento tenuto dallo studente (rispetto delle norme di prevenzione degli infortuni, utilizzo dei DPI, corretto uso della vetreria e delle piccole strumentazioni), +/- 0.75 da mediare con Lab di Chimica Analitica Strumentale
2. risultati di una o più analisi incognite, +0.5 a prova se il risultato presenta un errore minore del 3%
3. tenuta del quaderno di laboratorio, +/-0.75

La valutazione del laboratorio, integrata con il laboratorio di Chimica Analitica Strumentale, si somma alla valutazione della teoria.

Le procedure sopra descritte potranno subire modifiche a causa dell'emergenza covid 19.

Strumenti a supporto della didattica

Dispense relative alle esperienze.  Videoproiettore e lavagna durante le lezioni in aula. Test consigliati. il materiale didattico è depositato presso il sito iol.unibo.it.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Erika Scavetta

Consulta il sito web di Isacco Gualandi