00090 - CHIMICA ANALITICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente: - acquisisce le nozioni di Chimica analitica necessarie per la comprensione dei principi di base delle principali tecniche analitiche classiche e strumentali; - acquisisce la capacità di selezionare la tecnica più adatta alla soluzione di un dato quesito analitico e sa sviluppare una metodica analitica in tutte le sue fasi; - possiede le nozioni di statistica e gli strumenti necessari per valutare le prestazioni di una metodica analitica e la qualità del risultato di un'analisi, utilizzando anche strumenti di tipo informatico; - è in grado di utilizzare il linguaggio proprio della Chimica analitica per descrivere e commentare un metodo analitico e riportarne in modo corretto e privo di ambiguità il risultato.

Contenuti

Lezioni frontali (6 CFU, 48 ore)

- Elaborazione dei dati sperimentali (6 ore). Errori nelle misure sperimentali; applicazioni della statistica alla descrizione ed interpretazione dei dati sperimentali; test statistici di significatività; cifre significative; propagazione degli errori.

- Equilibri in soluzione (3 ore). Trattamento sistematico dell'equilibrio: equazioni di bilancio di massa e bilancio di carica; risoluzione di equilibri multipli con il metodo sistematico; attività e concentrazione; coefficiente di attività; equazione di Debye-Huckel.

- Analisi gravimetrica (3 ore). Solubilità e prodotto di solubilità; fattori che influenzano la solubilità: effetto dello ione comune, formazione di complessi, pH; tipi e caratteristiche dei precipitati; stadi di una analisi gravimetrica: precipitazione, digestione, lavaggio, essiccamento e calcinazione; separazioni per precipitazione; calcoli applicati all'analisi gravimetrica.

- Analisi volumetrica (3 ore). Curve di titolazione; punto finale e punto equivalente; indicatori e tecniche strumentali per la determinazione del punto equivalente; calcoli applicati all'analisi volumetrica.

- Titolazioni di precipitazione (3 ore). Costruzione e caratteristiche delle curve di titolazione.

- Titolazioni acido-base (6 ore). Acidi e basi; calcolo del pH: acidi e basi forti e deboli, tamponi, specie anfiprotiche, acidi e basi poliprotici; costruzione e caratteristiche delle curve di titolazione di acidi e basi monoprotici e poliprotici.

- Titolazioni di complessazione (4 ore). Reazioni di complessazione; EDTA; costante di formazione e costante di formazione condizionale; costruzione e caratteristiche delle curve di titolazione.

- Analisi quantitativa, calibrazione e validazione (5 ore). Costruzione di una curva di calibrazione; curve di calibrazione lineari, linearizzate e non lineari; principi della analisi di regressione lineare e non lineare; qualità di una curva di calibrazione; metodi di calibrazione: calibrazione esterna, interna e con aggiunta di standard; validazione e caratteristiche di un metodo analitico: accuratezza, precisione, selettività, intervallo lineare e intervallo dinamico, LOD, LOQ, robustezza.

- Metodi di analisi elettrochimici (3 ore). Celle elettrochimiche e potenziometria; potenziali elettrodici e potenziali di giunzione; elettrodi di riferimento e di misura; elettrodi ionoselettivi; elettrodo a vetro: caratteristiche ed impiego; altri elettrodi ionoselettivi, celle sensibili ai gas.

- Metodi di analisi spettroscopici (5 ore). Spettro elettromagnetico e interazione radiazione/materia; assorbimento della luce; legge di Lambert-Beer e limiti di validità; errore spettrofotometrico; analisi di miscele; strumentazione per misure di assorbimento; emissione della luce; fluorescenza e fosforescenza; spettri di eccitazione ed emissione; analisi quantitativa; strumentazione per misure di emissione; calcoli applicati all’analisi spettrofotometrica e spettrofluorimetrica.

- Metodi di analisi cromatografici (7 ore). Classificazione dei metodi cromatografici; teoria dei processi cromatografici; sviluppo ed ottimizzazione di un metodo cromatografico; cromatografia planare; gascromatografia (GC): principi e meccanismi di separazione, colonne e fasi stazionarie, strumenti e rivelatori, applicazioni; cromatografia liquida (HPLC): principi e meccanismi di separazione, colonne e fasi stazionarie, strumentazione e rivelatori, applicazioni.

Esercitazioni pratiche (1 CFU, 15 ore)

Esercitazioni pratiche su procedure per l’analisi e l’interpretazione di risultati sperimentali, calcoli relativi ad equilibri chimici (es. costruzione di curve di titolazione) e a procedure di analisi quantitativa, costruzione ed impiego di modelli per approfondire la conoscenza degli argomenti teorici affrontati nel corso.

Testi/Bibliografia

Slide PowerPoint delle lezioni e materiale integrativo saranno reperibili su “Virtuale” (https://virtuale.unibo.it, accesso con credenziali riservato agli studenti iscritti all'Università di Bologna).

Testi consigliati
- J.F. Holler, S.R. Crouch. Fondamenti di chimica analitica, 3° Ed. (EdiSES, 2015).
- D.C. Harris. Chimica analitica quantitativa, 3° Ed. (Zanichelli, 2017).
- G. Filatrella, P. Romano. Elaborazione statistica dei dati sperimentali, 2° Ed. (EdiSES, 2022).
- M. Grotti, F. Ardini. Il laboratorio di chimica analitica, 1° Ed. (EdiSES, 2022).

Metodi didattici

Il corso è organizzato in lezioni frontali (tenute mediante presentazioni PowerPoint) ed esercitazioni pratiche. Nelle lezioni frontali verranno presentati e discussi gli argomenti del corso e svolti semplici esercizi numerici per illustrare i concetti teorici trattati nel corso, mentre le esercitazioni pratiche permetteranno di approfondire la conoscenza degli argomenti teorici affrontati nel corso e di applicare le conoscenze acquisite alla analisi ed interpretazione di dati sperimentali.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Verifica delle conoscenze sul programma svolto a lezione mediante le seguenti prove.
- Esercizio numerico scritto, consistente nella costruzione di una curva di titolazione (il superamento di questa prova è propedeutico al sostenimento dell’esame orale).
- Esame orale sugli argomenti affrontati durante il corso, volto ad accertare l'acquisizione da parte dello studente delle conoscenze e delle abilità attese. In particolare, verranno valutate: conoscenza delle procedure di elaborazione e valutazione dei dati sperimentali per l’analisi chimica quantitativa, comprensione dei principi di base e delle procedure delle principali tecniche analitiche classiche e strumentali, capacità di individuare la tecnica più adatta per la risoluzione di un determinato problema analitico. La valutazione sarà basata sulla dimostrazione della comprensione critica degli argomenti e della capacità di discuterli.

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore per lezioni in aula. Alcune esercitazioni pratiche verranno svolte sui PC personali utilizzando software disponibile per gli studenti dell'Università di Bologna (es. Microsoft Excel) o eventualmente in aula informatica. Tutto il materiale didattico verrà messo a disposizione in formato elettronico su “Virtuale” (https://virtuale.unibo.it, accesso con credenziali riservato agli studenti iscritti all'Università di Bologna).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Massimo Guardigli