67031 - CHIMICA ANALITICA STRUMENTALE CON LABORATORIO

Scheda insegnamento

SDGs

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Istruzione di qualità Consumo e produzione responsabili Agire per il clima

Anno Accademico 2019/2020

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente deve essere in grado di conoscere i fondamenti teorici, le potenzialità e le applicazioni analitiche delle più comuni tecniche strumentali, normalmente disponibili in un laboratorio di ricerca e/o controllo qualità, soprattutto nel settore dei materiali. Oltre ai fondamenti delle principali tecniche spettroscopiche, cromatografiche ed elettrochimiche, lo studente dovrebbe conoscere modalità e limiti delle procedure di misurazione analitica.

Programma/Contenuti


Il corso è diviso in due moduli: modulo 1: corso teorico modulo 2: laboratorio integrato

Modulo 1:

Terminologia dell'analisi strumentale. Principali componenti di uno strumento analitico. Segnali. Trasduttori e rivelatori. Rapporto segnale-rumore.

Statistica dell'analisi strumentale. Limite di rivelabilità e sensibilità.  Metodi di taratura e curve di regressione, addizione standard. Intervallo di fiducia di una concentrazione ricavata da una retta di taratura.

Tecniche spettroscopiche in assorbimento ed emissione. Spettrometria di assorbimento molecolare nell'UV-vis: approfondimenti sulla strumentazione e i metodi. Spettrometria di assorbimento atomico in fiamma e in forno di grafite.

Tecniche cromatografiche.Basi teoriche delle separazioni cromatografiche. Equazioni fondamentali della cromatografia. Efficienza di una separazione. Processi in colonna e allargamento delle bande. Gascromatografia. Cromatografia liquida ad alta efficienza. Cromatografia ionica.

Tecniche elettrochimiche. Conducibilità elettrica di soluzioni di elettroliti. Conducibiklità specifica, conducibilità equivalente e conducibilità equivalente a diluizione infinita.Il conduttimetro e il suo impiego.Titolazioni conduttimetriche: acido base, di precipitazione, complessometriche.

Modulo 2.

Il corso intende fornire una verifica di tipo esercitazionale sugli argomenti teorici che vengono svolti in parallelo nel corso di Chimica Analitica Strumentale. La realizzazione delle esperienze di laboratorio sarà demandata agli studenti attraverso la risoluzione di casi di studio sotto la guida del docente.

Il programma verte su una serie di esperienze che prevedono l'impiego di tecniche strumentali riguardanti i seguenti argomenti:

1) SPETTROSCOPIA UV-Vis

spettrofotometria in riflettanza diffusa ed utilizzo del sistema CIELAB per l'analisi del colore; applicazione su campioni reali (provini  cermici).

2)CROMATOGRAFIA  HPLC

Cromatografia liquida a fase inversa (HPLC) per la determinazione di  analiti reali.

3) VOLTAMMETRIA CICLICA

Studio di una rezione redox. Determinazione dei principali parametri voltammetrici.

4) CONDUTTOMETRIA

Analisi della salinita' totale di acqua di mare o di altri campioni reali (es suoli).

PREQUISITI DI CONOSCENZA E ABILITA' PER AFFRONTARE IL CORSO

In generale sono richieste le conoscenze e abilità acquisite nei corsi di: Matematica, Fisica, Chimica Generale, Chimica Fisica 1 e Chimica Analitica con Laboratorio.

In particolare gli allievi devono:

  • padroneggiare i principi dell'equilibrio chimico e il trattamento grafico e matematico degli equilibri simultanei
  • svolgere calcoli stechiometrici di moderata complessità
  • possedere nozioni elementari di ottica e di algebra elementare
  • essere capaci di trattare semplici funzioni matematiche
  • conoscere la nomenclatura dei più comuni composti chimici
  • avere maturato una discreta abilità nell'utilizzo della vetreria di laboratorio e nell'esecuzione di titolazioni volumetriche

Testi/Bibliografia

Lo studente può trovare utile consultare quelli riportati nel seguente elenco:

  1. D.C. Harris, Chimica Analitica Quantitativa, Zanichelli, 2005 (o la più recente edizione, 2017)
  2. J.C. Miller and J.N. Miller, Statistics and Chemometrics for Analytical Chemistry, 6th ed., Prentice Hall (UK), 2010
  3. D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch, Fondamenti di Chimica Analitica, III Ed., Edises, 2009
  4. David Harvey, Modern Analytical Chemistry, McGraw-Hill Education, [https://www.bookdepository.com/publishers/McGraw-Hill-Education-Europe] 1999
  5. 4- F.W.FiField and D. Kealey, Chimica Analitica, teoria e pratica, Zanichelli, Bologna.

Il testo di Harvey (4) è ora prodotto dall'autore in open access ed è disponibile sul web a questo link (controllato il 30 giugno 2017): http://dpuadweb.depauw.edu/harvey_web/eTextProject/AC2.1Files/AnalChem2.1.pdf

 

 

 

 

Metodi didattici

 

Lezioni in aula, integrate da attività di progettazione sperimenatle e esercitazionale sugli argomenti svolti organizzata per piccoli gruppi di lavoro e guidata dal docente. 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. Durante le lezioni verranno discusse le problematiche generali connesse con la progettazione e lo sviluppo delle esperienze che si svolgeranno in laboratorio. Nell'esecuzione delle esperienze di laboratorio gli studenti in gruppo risolveranno  problemi analitici  reali. Per ogni esperienza agli studenti verranno affidati dei ruoli a rotazione.

Nel corso delle lezioni saranno forniti agli studenti materiali di approffondimento e di verifica formativa delle conoscenze acquisite che verranno utilizzate al fine della valutazione del modulo 2.

I prodotti degli studenti e le restrizioni del docente saranno condivise su piattaforma on-line.



Modalità di verifica dell'apprendimento

La prova d'esame mira a verificare il raggiungimento dei seguenti obiettivi didattici:

- capacità di impiegare gli strumenti di analisi e di calcolo oggetto delle lezioni e delle esercitazioni.

-capacità di impiegare i risulati ottenuti ai fini di fornire un dato analitico.

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una prova finale articolata in:

A) Prova orale (punteggio 60%) -Interrogazione orale.

La valutazione di tale prova, espressa in trentesimi, viene integrata con quella del Corso di Laboratorio di Chimica Analitica Srumentale (unico voto). 

B) La verifica dell'apprendimento e l'accreditamento dell'attività del Corso di laboratorio (punteggio 40%) viene effettuata come segue:

1-relazione su uno degli esperimenti fatti:

Lo studente dovrà scrivere una relazione (lunghezza libera) su una delle esperienze fatte in laboratorio (ruolo capogruppo). (punteggio 40%)

 2- valutazione del QUADERNO DI LABORATORIO, valutazione del COMPORTAMENTO IN LABORATORIO E CAPACITA' DI LAVORARE IN GRUPPO e delle verifiche formative

Ogni studente deve tenere il proprio quaderno di laboratorio che DEVE essere compilato in laboratorio in tutte le sue parti e firmato alla fine dell'esperienza dal docente.

Nel quaderno che dovrà essere: formato A4, numerato, e con fogli non estraibili e dovrà contenere nella prima pagina nome, cognome, numero di matricola e gruppo di appartenenza, lo studente dovrà segnare per ogni esperienza la data, la temperatura ambiente e le annotazioni dell'esperienza relative al suo ruolo.  (punteggio 10%)

La valutazione complessiva dell'attività di laboratorio viene effettuata con giudizi in lettere (da A a E), in cui (A) corrisponde ad una buona valutazione e, a scalare, (E) corrisponde ad una sufficienza. Tali giudizi andranno ad integrare la valutazione della prova orale

 

Strumenti a supporto della didattica

Le attività didattiche si avvalgono di supporti quali proiezioni di trasparenze e videoproiezione.Tracce, schemi, schede ed eventuali testi di esercizi da svolgere sono distribuiti a lezione o forniti tramite supporti on-line. Il materiale didatticoutile per la preparazione dell'esame viene messo a disposizione dello studente su una paittaforma on-line. Si prevede l'uso di supporti didattici quali Classroom Response Systems (“Clickers” e kahoot).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Barbara Ballarin