Antonio GUERRIERI | CHIMICA ANALITICA

ITALIANO

• Conoscenze e capacità di comprensione: lo studente dovrebbe dimostrare di conoscere e comprendere le nozioni fondamentali di chimica analitica e le conoscenze fondamentali sulla strumentazione analitica più comune.
• Capacità di applicare conoscenza e comprensione: lo studente dovrebbe dimostrare di essere in grado di affrontare le problematiche analitiche più comuni nonché l’utilizzo della strumentazione analitica più comune.
• Autonomia di giudizio: lo studente dovrebbe dimostrare di essere in grado di giudizio autonomo utilizzando le conoscenze di base imparate della materia.
• Abilità comunicative: lo studente dovrebbe avere la capacità di sintesi e spiegazioni semplici utilizzando la terminologia della materia.

• frequenza delle lezioni frontali: ALTAMENTE suggerita
• frequenza delle esercitazioni di laboratorio: OBBLIGATORIA
• esami propedeutici suggeriti: Istituzioni di Matematica, Fisica, Chimica generale e inorganica

Generalità sulla Chimica Analitica

Scopo e ruolo, applicazioni, problematiche analitiche e loro soluzione, scelta del metodo, campionamento, trattamento preliminare del campione, replicati, separazione, calibrazione e misura, principali tecniche analitiche, convalida di un metodo, valutazione dei risultati, glossario dei termini, espressione delle concentrazioni.

Trattamento Statistico dei Dati Analitici

Gli errori in analisi, media, mediana, precisione, accuratezza, errore assoluto e relativo. Errori sistematici: cause, errori strumentali, errori di metodo, errori personali, effetto degli errori sistematici sui dati, rivelazione degli errori sistematici strumentali, personali e di metodo. Errori casuali: natura e sorgente di errori casuali, distribuzione dei dati sperimentali affetti da errori casuali. Trattamento statistico dell’errore casuale: campione e popolazione, proprietà delle curve gaussiane, media della popolazione e del campione, deviazione standard della popolazione, deviazione standard del campione come misura della precisione, errore standard di una media, varianza, deviazione standard relativa e coefficiente di variazione, dispersione. Deviazione standard di risultati calcolati: somme e differenze, prodotti e quozienti, calcoli esponenziali, logaritmi ed antilogaritmi.  Cifre significative, cifre significative nei calcoli numerici, somme e differenze, prodotti e quozienti, logaritmi ed antilogaritmi.

Elementi di Equilibri in soluzione

Soluzioni ed elettroliti. Acidi e basi: acidi e basi coniugati, specie anfiprotiche, solventi anfiprotici, autoprotolisi, forza di acidi e basi. Equilibrio chimico: lo stato di equilibrio, espressione della costante di equilibrio, tipi di costanti di equilibrio, costante del prodotto ionico dell’acqua, costanti del prodotto di solubilità, solubilità di un precipitato ed effetto dello ione a comune, costanti di dissociazioni degli acidi e delle basi e delle coppie coniugate. Calcolo esatto ed approssimato del pH di un acido e base forte, acido e base deboli, sali. Soluzioni tampone: generalità, equazione di Henderson -  Hasselbalch, effetto della diluizione e dell’aggiunta di acidi e basi, potere tampone, preparazione dei tamponi

Titolazioni Volumetriche Acido – Base

Generalità: le titolazioni, definizione di alcuni termini, punto di equivalenza e finale, standard primari. Soluzioni standard: proprietà ideali, metodi per stabilire ed esprimere la concentrazione di soluzioni standard, calcoli volumetrici, concentrazione percentuale, parti per milione e per miliardo, densità delle soluzioni, molarità, normalità.

Teoria delle titolazioni di neutralizzazione. Indicatori acido – base: generalità, pH di viraggio, tipi comuni di indicatori acido – base.

Curve di titolazione: tipi di curve, variazioni delle concentrazioni nel corso delle titolazioni, curve di titolazioni per acidi e basi forti, acido debole – base forte, acido forte – base debole, acidi e basi deboli, effetto della concentrazione, scelta dell’indicatore.

Teoria delle Reazioni di OssidoRiduzione

Processi di ossidoriduzione: agenti ossidanti e riducenti, le semireazioni, bilancio delle reazioni redox.

Celle elettrochimiche: reazioni redox nelle celle elettrochimiche, celle elettrochimiche, celle galvaniche ed elettrolitiche, celle reversibili ed irreversibili, conduzione nelle celle elettrochimiche, giunzione liquida, componenti di una cella.

Potenziali elettrodici: definizione dei potenziali elettronici, elettrodi di riferimento, generalità, l’elettrodo standard ad idrogeno, altri elettrodi di riferimento, convenzione dei segni, equazione di Nernst, potenziale elettrodico standard, tabella dei potenziali elettrodici standard, calcolo dei potenziali di cella, limitazioni all’uso dei potenziali elettrodici standard.

Potenziometria

Principi generali: teoria della potenziometria.

Elettrodi di riferimento: elettrodo di riferimento a calomelano, elettrodo di riferimento ad argento/argento cloruro, potenziali di giunzione liquida.

Elettrodi indicatori: elettrodi indicatori metallici, elettrodi di prima specie, seconda specie ed inerti per sistemi redox, altri elettrodi.

Elettrodi a membrana: elettrodo a vetro per le misure di pH, composizione e struttura delle membrane di vetro, conduzione elettrica attraverso le membrane, potenziali di membrana e di interfase, potenziale di asimmetria, potenziale dell’elettrodo di vetro, errore alcalino, coefficienti di selettività, errore acido, elettrodi a vetro per cationi diversi dai protoni.

Nuovi elettrodi indicatori: elettrodi a membrana liquida per il calcio e potassio, microelettrodi a scambiatore ionico liquido, elettrodi ionoselettivi a membrana cristallina, transistor ad effetto di campo ionoselettivi, sonde sensibili ai gas

Metodi elettroanalitici

Celle elettrochimiche, potenziale di cella e di elettrodo. Metodi di equilibrio: potenziometria, Elettrodi di riferimento ed indicatori. Elettrodi ionoselettivi. Strumentazione.Metodi elettrochimici dinamici: Polarografia e voltammetria, Cronoamperometria, voltammetria ciclica. DPV ed ASV.

Introduzione ai Metodi Spettroscopici

Generalità sulla spettroscopia.

La radiazione elettromagnetica: generalità, proprietà ondulatorie, parametri d’onda, sovrapposizione di onde, trasformata di Fourier, diffrazione, trasmissione della radiazione ed indice di rifrazione, dispersione, diffusione, polarizzazione della radiazione, proprietà corpuscolari, spettro elettromagnetico delle radiazioni.

Assorbimento di radiazione: generalità, assorbimento atomico e molecolare, assorbimento di radiazione ultravioletta e visibile, assorbimento infrarosso, processi di rilassamento, spettri di assorbimento, trasmittanza, assorbanza, misura sperimentale di trasmittanza ed assorbenza, legge di Beer, applicazioni quantitative, applicazioni a miscele, limitazioni, deviazioni chimiche apparenti, deviazioni strumentali apparenti con radiazioni policromatiche, deviazioni strumentali in presenza di radiazione spuria.

Emissione di radiazione elettromagnetica: generalità, spettri di emissione, spettri a righe e a bande, spettri continui, effetto della concentrazione sugli spettri di emissione.

Emissione mediante fluorescenza e fosforescenza, fluorescenza atomica e molecolare.

Strumenti per la Spettroscopia Ottica

Componenti strumentali: schema a blocchi per emissione, assorbimento e fluorescenza, materiali ottici.

Sorgenti spettroscopiche: generalità e classificazione, lampade a filamento di tungsteno, lampade ad idrogeno e deuterio, sorgenti infrarosse.

Selettori della lunghezza d’onda: generalità e classificazione, ampiezza di banda, monocromatori e filtri, filtri di radiazione, filtri ad interferenza ed a assorbimento, monocromatori, reticoli, reticoli a gradinata, monocromatori a prisma, reticoli concavi, reticoli olografici, prestazione dei monocromatori, purezza spettrale, dispersione dei monocromatori, potere risolvente, fenditure dei monocromatori ed effetto della loro ampiezza.

Rivelatori e trasduttori di radiazioni: generalità e classificazione, proprietà dei trasduttori, segnali, rumore e rapporto segnale/rumore, rivelatori fotonici, fototubi, fotomoltiplicatori, fotodiodi al silicio, rivelatori a serie di diodi, celle fotovoltaiche, celle fotoconduttrici, rivelatori di calore. Schemi degli strumenti ottici: strumenti a singolo raggio, strumenti a doppio raggio.

Spettroscopia Molecolare di Assorbimento

Spettroscopia molecolare di assorbimento nell’UV-VIS: generalità, specie assorbenti, assorbimento di composti organici e inorganici, assorbimento a trasferimento di carica.

Strumenti tipici per misure di assorbimento: fotometri, spettrofotometri nell’UV-VIS, strumenti multicanale.

Applicazioni qualitative della spettrofotometria nell’UV-VIS: generalità, solventi, effetto dell’ampiezza della fenditura, effetto della radiazione dispersa.

Applicazioni quantitative: generalità, applicazioni a speci non assorbenti, procedure sperimentali, variabili che influenzano l’assorbanza, pulizia e manipolazione delle cellette, determinazione della relazione fra assorbanza e concentrazione, metodo della aggiunta standard, analisi di miscele, effetto delle incertezze strumentali.

Spettroscopia di assorbimento nell’infrarosso: generalità, spettri infrarossi, strumenti per spettroscopia infrarossa, strumenti a trasformata di Fourier, applicazioni qualitative e quantitative.

Spettroscopia di Fluorescenza Molecolare

Teoria della fluorescenza molecolare: generalità, linee di risonanza e spostamento di Stokes, processi di rilassamento, relazione fra spettri di eccitazione e spettri di fluorescenza.

Specie fluorescenti: generalità, fluorescenza e struttura, efficienza quantica.

Effetto della concentrazione sull’intensità di fluorescenza: generalità, relazione fluorescenza – concentrazione, applicabilità.

Strumenti per la fluorescenza: generalità.

Applicazioni dei metodi di fluorescenza.

Esercitazioni di Laboratorio

• Pesata analitica, preparazioni di soluzioni standard, diluzione di una soluzione
• Standardizzazione dell’acido cloridrico con carbonato sodico mediante titolazione volumetrica
• Il pHmetro: utilizzo di un pHmetro, sua calibrazione e determinazione del pH in soluzioni acquose
  
• Standardizzazione dell’idrossido di sodio con acido cloridrico mediante titolazione potenziometrica
• Determinazione dei pKa e del punto isoelettrico della glicina mediante titolazione potenziometrica
• Spettrofotometria UV-VIS: utilizzo di uno spettrofotometro, acquisizione dello spettro UV-VIS del citocromo c in forma ossidata e ridotta; acquisizione e costruzione della retta di taratura del citocromo c.

Il corso prevede 112 ore di didattica tra lezioni e laboratorio. In particolare, sono previste 64 ore di lezione in aula e 48 ore di esercitazioni di laboratorio. ???????

• Esame finale per l’accertamento dell'effettiva acquisizione da parte dello studente delle conoscenze e delle abilità descritte nella sezione “OBIETTIVI FORMATIVI E RISULTATI DI APPRENDIMENTO” e discussione delle relazioni sulle esercitazioni di laboratorio. ???????
• Esame finale orale in presenza o scritto con sucessiva discussione orale in forma telematica.
• La valutazione finale verrà espressa con voto in trentesimi e la eventuale lode.

appunti di lezione/slides utilizzate nelle lezioni frontali/materiale didattico fornito con le esercitazioni di laboratorio

• Testi di Riferimento

Titolo:Fondamenti di chimica analitica

Autori:Skoog Douglas A.,West Donald M.,Holler James F.

Editore:Edises

Data di Pubblicazione:1998

ISBN:887959138X

ISBN-13:9788879591386

Titolo:Chimica analitica strumentale

Autori:Skoog Douglas A.,West Donald M.

Editore:Edises

Data di Pubblicazione:1995

ISBN:8879590669

ISBN-13:9788879590662

Utilizzo di metodi convenzionali (ad es. ricevimento studenti) e telematici (ad es. posta elettronica) per discussione, chiarimenti, approfondimenti.

ORARIO RICEVIMENTO STUDENTI

Lunedi       17.30 - 20.30 presso studio docente

Martedi     17.30 - 20.30 presso studio docente

Mercoledi  18.00 - 20.30 presso studio docente

Giovedi      15.00 - 18.00 presso studio docente

DATE DI ESAME PREVISTE

14 febbraio 2023

14 marzo 2023

13 giugno 2023

11 luglio 2023

19 settembre 2023

10 ottobre 2023

12 dicembre 2023

COMMISSIONE ESAME:

Presidente:          prof. dr. Antonio Guerrieri

Componente:       prof.ssa Anna Maria Salvi

Componente:       prof.ssa Giuliana Bianco

Componente:       dr.ssa Rosanna Ciriello

Componente:       dr. Fausto Langerame

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