66684 - CHIMICA ANALITICA CON LABORATORIO

Anno Accademico 2022/2023

  • Docente: Isacco Gualandi
  • Crediti formativi: 9
  • SSD: CHIM/01
  • Lingua di insegnamento: Italiano
  • Moduli: Isacco Gualandi (Modulo 1) Federica Mariani (Modulo 2) Isacco Gualandi (Modulo 3)
  • Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 1) Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 2) Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 3)
  • Campus: Ravenna
  • Corso: Laurea in Chimica e tecnologie per l'ambiente e per i materiali (cod. 8515)

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente è in grado di comprendere i principi che definiscono la chimica analitica come "problem solving". Inoltre ha acquisito le necessarie conoscenze sugli equilibri simultanei in soluzione al fine di definire le condizioni ottimali per il decorso di una reazione. Ha maturato una discreta esperienza pratica che gli consente di effettuare determinazioni quantitative volumetriche in modo classico o tramite potenziometrica con particolare riguardo alla caratterizzazione di materiali di interesse industriale.. E' in grado di individuare le metodologie più adeguate alla risoluzione di semplici problemi analitici e di presentare e valutare i dati sperimentali applicando procedure statistiche di base. Inoltre è in grado di redigere un certificato di analisi.

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. 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.

L'equazione dei gas perfetti. Frazione molare e pressione parziale. Elettrochimica di base.

CORSO TEORICO

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.

Fondamenti di Chimica Analitica: titolazioni. Analisi gravimetriche. Esercizi sul processo analitico.

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. 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. Titolazioni potenziometriche.

CORSO DI LABORATORIO

Gli argomenti della parte teorica saranno oggetto di esperienze di laboratorio il cui obiettivo sarà di consolidare la preparazione dello studente

Lezioni frontali

La registrazione del lavoro in laboratorio. La vetreria volumetrica: caratteristiche, modi d'uso, calibrazione. Aspetti pratici delle titolazioni volumetriche: individuazione del punto di arresto per mezzo di indicatori e con metodi grafici e numerici. Standard primari. Trattamento degli errori. Introduzione ai metodi potenziometrici.

Esperienze di laboratorio

Preparazione di soluzioni. Titolazioni acido-base: normalizzazione di soluzioni di HCl e NaOH; Titolazioni acido basi di campioni reali. Titolazioni complessometriche: determinazione della durezza di un campione reale. Titolazioni argentometriche. Titolazioni potenziometriche acido base. Titolazione incognita.

Esercitazioni

Oltre all'attività di Laboratorio gli studenti dovranno elaborare il trattamento statistico dei dati ottenuti. Gli allievi sono tenuti a compilare, durante le esperienze, un quaderno di laboratorio.

Testi/Bibliografia

D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch, Fondamenti di Chimica Analitica. EdiSES, Napoli, 2005.

D.C. Harris, Chimica Analitica Quantitativa, Zanichelli, Bologna, 2005

Metodi didattici

Lezioni in aula, integrate da attività esercitazionali sugli argomenti svolti. E' incoraggiato lo studio individuale sui libri di testo e la discussione in aula sugli argomenti trattati. Il Corso è integrato con quello di laboratorio di chimica analitica. Teoria e lavoro sperimentale devono necessariamente coesistere perchè quest'ultimo non solo incrementa la capacità di pensare, ma anche quella di agire autonomamente. La frequenza del laboratorio richiede lo svolgimento dei [https://www.unibo.it/it/servizi-e-opportunita/salute-e-assistenza/salute-e-sicurezza/sicurezza-e-salute-nei-luoghi-di-studio-e-tirocinio] e la partecipazione al Modulo 3 di formazione specifica sulla sicurezza e salute nei luoghi di studio. Indicazioni su date e modalità di frequenza del Modulo 3 sono consultabili nella apposita sezione del sito web di corso di studio.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova scritta della durata di 3 ore. La prova scritta ha lo scopo di accertare l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità previste dal programma del corso tramite la risoluzione di esercizi e la risposta a domande aperte. Durante la prova scritta non è ammesso l'uso di libri di testo, della tavola periodica e degli appunti (o delle slides) di lezione. E' obbligatorio presentarsi muniti di una calcolatrice (non è ammessa quella disponibile su dispositivi tipo tablet o cellulari) e del necessario per tracciare diagrammi (matite, righello, squadra, gomma). Il materiale sul quale redigere le prove (fogli protocollo, carta millimetrata, ecc.) sarà reso disponibile dal docente.

La valutazione finale sarà integrata con quella del Corso di Laboratorio di Chimica Analitica (unico voto) che viene effettuata avvalendosi dei report statistici associati alle esperienze svolte e con una prova finale di Laboratorio. La prova finale di laboratorio è una titolazione di una soluzione incognita, e durante lo svolgimento è ammesso l’uso del quaderno di laboratorio e non è consentito utilizzare slide o dispense. Il voto di laboratorio è la media tra i voti dei report e il voto della prova finale.

L'esame sarà superato se il punteggio ottenuto nella prova scritta sarà superiore o uguale a 18/30; in tale caso il punteggio finale sarà determinato dalla media, pesata in base ai crediti assegnati, dei punteggi ottenuti nella prova scritta e nell'attività di laboratorio.

Strumenti a supporto della didattica

Le attività didattiche si avvalgono di supporti quali videoproiezione, laboratori chimici, software di elaborazione dati, manuale delle esperienze.

Il materiale didattico presentato sarà reso disponibile agli studenti. Attività di supporto sperimentali sono assicurate dal corso integrato di laboratorio.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Isacco Gualandi

Consulta il sito web di Federica Mariani