27542 - CHIMICA ANALITICA 1

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente acquisisce le basi teoriche del procedimento analitico. Conosce le principali metodiche di campionamento e trattamento del campione per solidi, liquidi e gas. Ha conoscenze sui principali metodi di analisi: gravimetria, titolazioni acido-base, spettrofotometria e cromatografia.

Contenuti

Prerequisiti:

Non si richiedono particolari nozioni pregresse, ad eccezione della conoscenza dell'aritmetica, delle basi di chimica generale e della stechiometria e, per gli studenti di madrelingua non italiana, conoscenza dell'italiano a livello C1 o superiore.

Si richiede lo svolgimento dei Moduli 1 e 2 in modalità e-learning [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.

Programma:

Il corso è ripartito tra lezioni frontali ed esercitazioni di stechiometria in aula, ed esperienze pratiche in laboratorio, allo scopo di insegnare all’allievo i fondamenti del metodo chimico-analitico su una base sicura di calcolo e manualità.

a) Esercitazioni in classe (24 ore - 2 CFU).

Sono risolti problemi numerici di chimica analitica, particolarmente di stechiometria delle soluzioni, che richiedono l’applicazione dei concetti di mole, equivalente, concentrazione e diluizione. Lo svolgimento è individuale, la discussione e la correzione sono collettive.

b) Lezioni frontali (24 ore - 3 CFU).

Definizione di chimica analitica. Fasi del procedimento d'analisi chimica. Cenni di statistica: media, deviazione standard, coefficiente di correlazione, cifre significative. Metodi di quantificazione: rette di calibrazione, standard interno, aggiunte standard, normalizzazione interna. Metodi di analisi classica. Campionamento: acqua, aria, suolo. Conservazione del campione. Sonde per l'analisi in situ. Analisi on-site/on-line di aria e acqua. Preparazione del campione: macinazione, essiccazione, filtrazione, concentrazione. Uso della bilancia analitica. Pesata ed errori connessi. Digestione del campione (umida, micro-onde, Kjeldahl). Estrazione solido-liquido. Estrazione in corrente di vapore. Estrazione Soxhlet. Accelerated Solvent Extraction. Estrazione con ultrasuoni. Estrazione con fluidi supercritici. Percolazione. Estrazione liquido-liquido (teoria, effetto del pH, uso di chelanti, estrattori in continuo con solventi più/meno densi dell'acqua, estrattore Likens-Nickerson).

Equilibrio chimico. Trattamento sistematico dell'equilibrio. Equilibri acido-base. Equilibrio di ripartizione tra fasi: applicazione alla cromatografia di ripartizione. Cenni di spettroscopia UV-Vis: teoria, trasmittanza, assorbimento, legge di Lambert-Beer. Limiti di applicazione della legge di Lambert-Beer. Schema di uno spettrofotometro.

c) Esperienze in laboratorio (16 ore 1 CFU).

Lo studente attua in laboratorio 4 semplici analisi chimiche applicate a problemi reali utili a mettere in pratica le nozioni apprese a lezione e durante le esercitazioni. Familiarizza con lo stare in laboratorio e manipolare semplici attrezzature. Le esperienze sono spiegate in aula, accompagnate all’occorrenza da esempi di calcolo. Si insegnano le basi per scrivere una relazione scientifica, con esempi. Ogni esperienza è relazionata per iscritto e individualmente da ogni studente. La partecipazione alle 4 esperienze in laboratorio è obbligatoria per l’ammissione all’esame. Le esperienze sono considerate concluse, valide per l’ottenimento dei requisiti per l’ammissione all’esame, alla consegna della relazione.

Testi/Bibliografia

Daniel C. Harris, CHIMICA ANALITICA QUANTITATIVA, III Ed., Zanichelli, 2017. (*)

I. Bertini, C. Luchinat, F. Mani STECHIOMETRIA. UN AVVIO ALLO STUDIO DELLA CHIMICA, V Ed., Casa Editrice Ambrosiana (distribuzione esclusiva Zanichelli), 2009. (*)

M. Grotti, F. Ardini, Il Laboratorio di Chimica Analitica - Concetti di base ed esercizi svolti, EdiSES Napoli, 2022. (*)

R. Cozzi, P. Protti, T. Ruaro, ELEMENTI DI ANALISI CHIMICA STRUMENTALE, II Ed., Zanichelli, 2013. (^)

APAT, Manuale per le Indagini Ambientali nei Siti Contaminati, APAT Manuali e Linee Guida 43, 2006 (disponibile in rete). (^)

(*) Necessario: contiene tutte le parti (e molto altro) da studiare obbligatoriamente per superare l'esame.

(^) Non necessario per superare l'esame: utile per approfondimenti, anche futuri.

 

Metodi didattici

Il corso consiste in 24 ore di esercitazioni in classe, 24 ore di lezioni frontali e 16 ore di esperienze in laboratorio. Durante le esercitazioni si fanno esercizi numerici di stechiometria. Durante le lezioni si spiegano i vari passaggi del procedimento analitico. Durante le esperienze in laboratorio gli studenti applicano tecniche analitiche studiate a lezione e calcoli praticati durante le esercitazioni. In generale, le esercitazioni di stechiometria in aula impegnano la prima parte del corso; seguono le lezioni frontali e, nel mese di maggio, le esperienze in laboratorio.

I mezzi didattici sono la lavagna, Excel e PowerPoint.

La fonte didattica sono i libri di testo consigliati sopra e il materiale presentato in aula e/o depositato su Virtuale.

Gli argomenti delle lezioni ed eventuale altro materiale discusso in aula o ritenuto utile per lo studio e per l’approfondimento sono caricati su Virtuale (il repository di Unibo) dopo le singole lezioni o esercitazioni. Se ne raccomanda la regolare consultazione.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Studenti/studentesse con DSA o disabilità temporanee o permanenti: si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it): sarà sua cura proporre agli/alle studenti/studentesse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del/della docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell'insegnamento.

L'esame è svolto in forma scritta su EOL, in presenza, in aula informatica, su PC messo a disposizione da Unibo. La consultazione di testi, appunti, internet e colleghi studenti non è autorizzata. Lo studente può dattiloscrivere direttamente su EOL, oppure può scrivere con ottima calligrafia su un proprio foglio che scansiona e allega ad EOL come pdf. Elaborati disordinati o difficilmente leggibili NON saranno valutati. La familiarizzazione con la piattaforma e con il PC è lasciata all’iniziativa dello studente. Se il calendario e la disponibilità dell'aula informatica lo permettono, sarà svolta una prova d'esame come test di familiarizzazione senza valutazione.

Durata dell’esame: 90 minuti.

Visionare su Almaesami la data di apertura e chiusura delle iscrizioni: non è possibile iscriversi oltre i termini.

Ammissione all'esame.

La frequenza del laboratorio è obbligatoria. Per essere ammesso all'esame finale, lo studente deve:

a. avere svolto tutte le esercitazioni di laboratorio, arrivando puntuale, osservando le regole di buon comportamento e attenendosi alle disposizioni impartite dal docente e dagli assistenti in laboratorio;

b. avere consegnato tutte le relazioni delle esperienze entro le scadenze assegnate (normalmente all'esperienza successiva, salvo diversi termini assegnati).

Gli studenti che non ottemperano ai suddetti obblighi non sono ammessi all'esame.

Esami.

Gli esami consistono in una prova scritta da svolgersi sulla piattaforma EOL di Unibo contenente 4 esercizi: i primi due (parte A) riguardano più specificamente la stechiometria mentre il terzo e il quarto esercizio (parte B) riguardano le esperienze di laboratorio e gli argomenti esposti a lezione.

Il primo esercizio consiste nel calcolare le concentrazioni di 5 soluzioni al termine di una certa diluizione, esprimendo ciascun risultato in due unità di misura. Ogni risposta esatta vale 3 punti. Se è esatta una risposta in una unità di misura mentre l’altra è sbagliata o non è data, lo studente ottiene 1 punto. La risposta sbagliata o non data in entrambe le unità di misura ottiene zero punti. Il massimo punteggio per questo esercizio è 15 punti, che vengono convertiti in un massimo di 10.

Il secondo esercizio è un tipico problema di stechiometria, sull’esempio di quelli riportati nei testi consigliati sopra. Il punteggio massimo di questo esercizio è 5 punti. La risposta sbagliata o non data ottiene zero punti.

La parte A della prova d’esame ha a disposizione dunque 15 punti ed è considerata sufficiente con almeno 9 punti.

Il terzo esercizio consiste nell’uso del foglio Excel per il calcolo della concentrazione di analita di un campione incognito analizzato con un metodo strumentale, con il metodo dello standard esterno, standard aggiunto o standard interno, similmente a quanto messo in pratica dallo studente per relazionare sull’esperienza di laboratorio numero 4. Per questo esercizio il punteggio massimo è 7.5 punti. Errori nella retta di calibrazione, nell’unità di misura, nella concentrazione, nel calcolo della diluizione, nell’analita portano alla valutazione con zero punti.

Infine, l’ultimo esercizio consiste in una o due domande a risposta aperta sugli argomenti trattati a lezione. Punteggio massimo 7.5 punti. La valutazione di questo esercizio può essere interpretata come segue: 4.5-5.9 punti (sufficiente: conoscenza dell’argomento appena adeguata, alcuni errori anche gravi); 6-6.9 punti (buono: conoscenza dell’argomento più che soddisfacente, alcuni errori non gravi); 7-7.4 punti (molto buono: conoscenza dell’argomento praticamente esauriente, qualche imperfezione o difetto espositivo); 7.5 punti (eccellente: conoscenza dell’argomento impeccabile, esauriente, priva di errori anche minimi, esposizione chiara e tecnicamente ineccepibile).

La parte B della prova d’esame ha a disposizione dunque 15 punti ed è considerata sufficiente con almeno 9 punti.

Lo studente supera l'esame quando il voto è sufficiente (almeno 9 punti) in entrambe le prove.

Per ricompensare lo studente dell’impegno profuso nello scrivere le relazioni delle esperienze, il voto finale è dato dalla somma dei punteggi delle parti A e B (massimo 30) espresso in trentunesimi.

Si può rifiutare il voto sufficiente una sola volta.

Valutazione finale.

La valutazione finale può essere interpretata come segue.

Punti 18-23: sufficiente conoscenza della materia, alcuni errori anche gravi;

Punti 24-26: buona conoscenza della materia, pochi errori non gravi;

Punti 27-29: molto buona conoscenza della materia, qualche imperfezione, qualche difetto espositivo;

Punti 30-31: eccellente conoscenza della materia, impeccabile, esauriente e chiara esposizione, assenti anche minime imperfezioni; la lode è assegnata quando queste qualità si stagliano come rare, molto al di sopra della media delle centinaia di studenti esaminati.

A discrezione del docente, lo studente che ottiene 31 punti può ricevere il voto di 30 cum laude.

Terminata la correzione dei compiti, il voto d’esame è pubblicato su Almaesami e gli elaborati, con eventuali correzioni, osservazioni del docente e punteggi delle singole parti del test, sono resi visibili su EOL fino alla registrazione del voto. Gli studenti ne sono informati immediatamente con una notifica da Almaesami e devono comunicare subito al docente per e-mail se intendono rifiutare il voto sufficiente, opzione esercitabile una sola volta. Normalmente, il voto è registrato entro tre giorni.

Per tutto quanto non previsto nel presente capitolo vale il regolamento didattico d'Ateneo.

 

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna, presentazioni PowerPoint (et similia), apparecchiature di laboratorio chimico.

Materiale didattico pubblicato su Insegnamenti virtuale.unibo.it. Consultare regolarmente gli spazi delle lezioni, gli annunci e la mail.

Attenzione: il materiale didattico di cui sopra NON s'intende sostitutivo dei libri di testo né sufficiente (da solo) a superare l'esame con profitto.

Il materiale didattico vero e proprio dell'insegnamento sono da considerarsi i libri di testo consigliati.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Guido Galletti