08149 - CHIMICA ANALITICA E STRUMENTALE

Conoscenze e abilità da conseguire

L'insegnamento si propone di portare gli studenti alla comprensione ed ottimizzazione delle procedure analitiche comuni e la applicazione di determinazioni analitiche per la caratterizzazione di prodotti/materiali e processi nei più svariati ambiti industriali. Al termine dell'insegnamento gli studenti avranno maturato la capacità di individuare i principali elementi che costituiscono il “processo analitico”: 1) definizione dell’obiettivo; 2) campionamento; 3) rimozione delle interferenze/concentrazione; 4) misura 5) valutazione statistica dei risultati, 6) preparazione di report tecnici. In particolare, saranno capaci di ipotizzare come determinare uno o più analiti in campioni di diversa complessità, riconoscendo l’eventuale presenza di equilibri simultanei, sfruttando diverse tecniche analitiche strumentali. Inoltre gli studenti possiederanno i concetti-base della statistica per l’elaborazione dei dati in chimica analitica; e saranno a conoscenza delle norme di controllo qualità per la validazione di un metodo. Gli studenti acquisiranno inoltre competenze sulla gestione della strumentazione, anche con riferimento ai requisiti dei sistemi di gestione della qualità, certificazione e accreditamento secondo le norme nazionali ed internazionali e alle norme di Buona Pratica di Laboratorio e di Buona Fabbricazione.

Contenuti

Il corso è estensivo e diviso in quattro moduli didattici (due per ciclo) nei quali verranno affrontati gli argomenti elencati di seguito.

Modulo 1 (18 ore)

- Elaborazione del dato analitico, metodi di calibrazione, validazione, controllo qualità: individuazione e trattamento dell'errore nell’analisi chimica, tools statistici per la valutazione dei dati sperimentali, espressione del risultato analitico, curve di calibrazione, regressione lineare e non lineare, analisi quantitativa (calibrazione esterna, interna e con aggiunta di standard), parametri di qualità e validazione di un metodo analitico, cenni di controllo qualità in un laboratorio analitico.

- Tecniche spettroscopiche di assorbimento ed emissione: radiazione elettromagnetica, spettri di assorbimento ed emissione atomici e molecolari, legge di Lambert-Beer e analisi quantitativa, aspetti strumentali e metodologici in spettroscopia atomica e molecolare, selezione di un metodo analitico.

- Cenni sui metodi bioanalitici ad alta produttività: principi e utilizzo di kit di analisi basati su metodi bioanalitici (es. enzimatici ed immunologici).

Modulo 2 (10 ore + 10 ore di esercitazioni pratiche)

- Tecniche separative e di spettrometria di massa: principi di cromatografia e parametri della separazione, aspetti sperimentali e strumentali dei metodi separativi, gascromatografia (GC) e cromatografia liquida (HPLC), basi strumentali e applicazioni della spettrometria di massa, selezione di un metodo analitico.

- Esercitazioni pratiche: uso di software per la gestione della strumentazione e l’elaborazione dei dati (es. analisi dei dati e costruzione di curve di calibrazione con Microsoft Excel), stesura di report di validazione di un metodo analitico.

Modulo 3 (12 ore)

- Il processo analitico: definizione e applicazione di un metodo analitico, campionamento e suo ruolo ne processo analitico, piani di campionamento, campionamento di solidi/liquidi/gas, effetto del campionamento sulla incertezza dei risultati, preparazione del campione e suo ruolo nel processo analitico, metodi di trattamento di campioni solidi e liquidi, estrazione liquido-liquido, estrazione in fase solida.

Modulo 4 (8 ore)

- Tecniche volumetriche: teoria dell’analisi volumetrica, titolazioni con indicatori visuali e tecniche strumentali.

- Tecniche elettrochimiche: conduttimetria, conducibilità elettrica specifica/equivalente/equivalente a diluizione infinita, conduttimetri, misure di conducibilità diretta ed indiretta, potenziometria, elettrodi ionoselettivi e di riferimento, metodi potenziometrici con elettrodi ionoselettivi e elettrodi indicatori metallici, amperometria.

Testi/Bibliografia

Slide PowerPoint delle lezioni, materiale didattico integrativo (es. approfondimenti, filmati, esercizi, quiz), istruzioni per le esercitazioni di laboratorio e per la stesura delle relazioni 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).
- D.A. Skoog, J.F. Holler, S.R. Crouch. Chimica analitica strumentale, 2° Ed. (EdiSES, 2009).
- 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 ed esercitazioni pratiche. Nelle lezioni frontali verranno presentati e discussi gli argomenti del corso, mentre le esercitazioni pratiche svolte in aula o aula informatica permetteranno di approfondire gli argomenti teorici affrontati nel corso attraverso esempi pratici e di applicare le conoscenze acquisite alla analisi ed interpretazione di dati sperimentali (es. ottenuti nel corso delle attività di laboratorio svolte dagli studenti).

L’insegnamento partecipa al progetto di innovazione didattica dell’Ateneo.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

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 e per la validazione di un metodo analitico, comprensione dei principi di base e delle procedure delle principali tecniche analitiche classiche e strumentali, conoscenza delle principali metodiche di trattamento del campione, 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. Le esercitazioni pratiche verranno svolte sui PC personali utilizzando software disponibile per gli studenti dell'Università di Bologna (es. Microsoft Excel) o 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

Consulta il sito web di Martina Zangheri

Consulta il sito web di Andrea Zattoni

Consulta il sito web di Erika Scavetta