CHIMICA ANALITICA I E LABORATORIO M - Z

Obiettivi formativi

• MODULO 1

  L'obiettivo del corso è quello di fornire agli studenti le nozioni fondamentali relative agli equilibri ionici in soluzione nonché gli strumenti per la comprensione e realizzazione in laboratorio (modulo 2) delle più comuni operazioni inerenti l’analisi chimica quantitativa. Il corso si propone, infatti, di fornire una visione globale del processo analitico a partire dalla scelta del metodo di analisi fino all'elaborazione dei dati e la discussione critica dei risultati attraverso l'applicazione dei principi che regolano gli equilibri chimici in soluzione e la conoscenza delle metodiche classiche di analisi.

  Conoscenza e capacità di comprensione:

  Conoscenza degli aspetti fondamentali relativi allo studio degli equilibri ionici in soluzione.

  Conoscenza e capacità di comprensione applicate:

  Sviluppo degli strumenti per la comprensione ed applicazione in laboratorio di metodi e procedure per l’analisi chimica quantitativa nonché per la presentazione e discussione del dato analitico. Sviluppo di competenze adeguate per ideare e sostenere argomentazioni e per risolvere problemi relativi agli argomenti trattati nel corso.

  Autonomia di giudizio:

  Capacità di elaborare soluzioni ai problemi relativi agli equilibri in soluzione, raccogliere ed interpretare i dati sperimentali sulla base delle conoscenze acquisite e delle esperienze di laboratorio.

  Abilità comunicative:

  Acquisire adeguata proprietà di linguaggio e capacità di esporre con rigore gli argomenti trattati nel corso.

  Capacità di apprendere:

  Capacità di sviluppare strumenti e competenze per intraprendere con successo i successivi percorsi di studio con un elevato livello di autonomia.

• MODULO 2

  Il corso mira a fornire agli studenti gli strumenti necessari per l'applicazione in laboratorio degli aspetti fondamentali relativi agli equilibri ionici in soluzione (modulo 1) attraverso l’impiego delle metodiche di analisi gravimetrica e volumetrica di maggior rilievo in chimica analitica. Il corso si propone, infatti, di fornire una visione globale del processo analitico a partire dalla scelta del metodo di analisi fino all'elaborazione dei dati e la discussione critica dei risultati.

  Conoscenza e capacità di comprensione:

  Comprensione dei concetti alla base dei metodi classici di analisi volumetrica e gravimetrica e dei principali campi di applicazione degli stessi. Conoscenza degli elementi della statistica per il trattamento dei dati sperimentali.

  Conoscenza e capacità di comprensione applicate:

  Sviluppo degli strumenti per la comprensione dei metodi e delle procedure per l’analisi chimica quantitativa nonché l’acquisizione della manualità richiesta dai metodi volumetrici e gravimetrici attraverso esperienze in laboratorio. Sviluppo del necessario senso critico per la presentazione del dato analitico ottenuto.

  Autonomia di giudizio:

  Capacità di risolvere autonomamente un problema analitico utilizzando metodi volumetrici/gravimetrici nonché capacità di interpretare i dati sperimentali sulla base delle conoscenze acquisite e delle esperienze di laboratorio svolte.

  Abilità comunicative:

  Acquisire adeguata proprietà di linguaggio e capacità di esporre con rigore gli argomenti trattati nel corso.

  Capacità di apprendere:

  Capacità di sviluppare strumenti e competenze per intraprendere con successo i successivi percorsi di studio con un elevato livello di autonomia.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

• MODULO 1

  Lezioni frontali e svolgimento di esercitazioni volte alla soluzione di problemi relativi agli equilibri ionici in soluzione.

  Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

• MODULO 2

  Lezioni frontali, presentazione delle esperienze di laboratorio, esercitazioni sulla presentazione e trattamento del dato analitico. Esperienze di laboratorio relative all’analisi volumetrica e gravimetrica.

  Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Prerequisiti richiesti

• MODULO 1

  Conoscenza dei concetti fondamentali di Matematica, Fisica, Chimica Generale ed Inorganica

• MODULO 2

  Conoscenza dei concetti fondamentali di Matematica, Fisica, Chimica Generale ed Inorganica.

Frequenza lezioni

• MODULO 1

  Frequenza obbligatoria come indicato nel Regolamento didattico del corso di laurea e nel Regolamento didattico di Ateneo

• MODULO 2

  Frequenza obbligatoria come indicato nel Regolamento didattico del corso di laurea e nel Regolamento didattico di Ateneo

Contenuti del corso

• MODULO 1

  Concetti introduttivi. Energia libera di Gibbs ed equilibrio chimico. Costante di equilibrio termodinamica e stechiometrica. Fattori che influenzano la costante di equilibrio. Forza ionica. Attività e coefficiente di attività. Teoria di Debye-Huckel. Dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura.

  Equilibri acido-base. Prodotto ionico dell’acqua. Definizione di pH. Forza di acidi e basi. Acidi e basi forti: calcolo del pH e contributo della dissociazione dell’acqua. Bilancio di massa, bilancio protonico, bilancio di carica. Acidi e basi deboli: calcolo rigoroso del pH e criteri per le approssimazioni. Soluzioni tampone: calcolo del pH, potere tampone. Acidi poliprotici e basi poliacide. Diagrammi di distribuzione delle specie. Soluzioni di anfoliti. Miscele di acidi e/o di basi. Curve di titolazione: acido forte-base forte, acido debole monoprotico-base forte, acido debole poliprotico-base forte. Trattamento rigoroso ed approssimazioni.

  Equilibri di precipitazione. Prodotto di solubilità, dipendenza dalla temperatura, solvente e forza ionica. Solubilità. Effetto dello ione in comune, del pH e della formazione di complessi sulla solubilità di un sale poco solubile. Titolazioni di precipitazione.

  Equilibri di complessazione. Definizione di complesso. Leganti mono e polidentati. Grado di formazione. Effetto del pH sugli equilibri di complessazione. EDTA, proprietà acido-base e complessanti. Costante di formazione condizionale. pH minimo operativo. Titolazioni complessometriche.

• MODULO 2

  Introduzione al corso. Elementi di statistica. Errori in Chimica Analitica. Presentazione dei risultati. Indici di posizione e dispersione. Test statistici più comuni.

  Strumenti di misura. Precisione, accuratezza, sensibilità. Strumenti di laboratorio: la bilancia analitica e la vetreria tarata.

  Analisi volumetrica. Generalità sulle titolazioni. Preparazione delle soluzioni standard. Definizione di standard primario. Procedure di standardizzazione. Titolazioni acido-base. Indicatori. Determinazione acidimetrica e alcalimetrica del borace.

  Titolazioni di precipitazione. Argentometria. Determinazione dei cloruri secondo le metodiche di Mohr, Fajans e Volhard. Separazione carbonati/cloruri.

  Analisi gravimetrica. Analisi per precipitazione. Formazione, natura e dimensioni dei precipitati. Determinazione gravimetrica del Ni²⁺ come bis-dimetilgliossimato.

  Titolazioni complessometriche. Titolazioni con EDTA. Indicatori metallocromici. Determinazione del Cu²⁺.

  Titolazioni redox. Metodi basati sull’impiego del permanganato. Determinazione del Fe²⁺. Iodometria. Determinazione del Cu²⁺.

Testi di riferimento

• MODULO 1

  1. H. Freiser, Q. Fernando, “Gli Equilibri Ionici nella Chimica Analitica", Piccin, Padova

  2. D. C. Harris, “Chimica Analitica Quantitativa”, terza ed., Zanichelli, Bologna

  3. I. M. Kolthoff, E. B. Sandell, E. J. Meehan, S. Bruckenstein, “Analisi Chimica Quantitativa”, Piccin, Padova

  4. F. J. Holler, S. R. Crouch, “Fondamenti di Chimica Analitica”, terza ed., Edises, Napoli

• MODULO 2

  1. I. M. Kolthoff, E. B. Sandell, E. J. Meehan, S. Bruckenstein, “Analisi Chimica Quantitativa”, Piccin, Padova

  2. D. C. Harris, “Chimica Analitica Quantitativa”, terza ed., Zanichelli, Bologna

  3. F. J. Holler, S. R. Crouch, “Fondamenti di Chimica Analitica”, terza ed., Edises, Napoli

  4. M. Garetto, "Statistica, lezioni ed esercizi", Università di Torino

  5. E. De Simoni, "Chimica Analitica", CUL, Bologna

Programmazione del corso

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

• MODULO 1

  Prova scritta e prova orale.

  La prova scritta riguarderà lo svolgimento di esercizi della stessa tipologia di quelli presentati e svolti durante le lezioni e le esercitazioni in aula, di cui almeno uno relativo alle esperienze di laboratorio. Il superamento della prova scritta sarà ottenuto tramite il corretto svolgimento della maggioranza degli esercizi proposti.

  La prova orale potrà essere sostenuta solo dopo aver superato con esito positivo la prova scritta. Essa consisterà in una discussione volta ad accertare il livello di conoscenza dello studente sugli argomenti trattati durante le lezioni frontali e sui metodi analitici utilizzati nel corso delle esperienze di laboratorio. Verrà inoltre verificata la capacità dello studente di esporre i contenuti con un linguaggio scientifico appropriato nonché il senso critico acquisito dallo stesso nell'affrontare problematiche di carattere applicativo.

  La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

• MODULO 2

  Prova scritta e prova orale come già descritto in Modulo 1.

  Ogni studente dovrà compilare e produrre con puntualità una relazione di laboratorio, ovvero un elaborato scritto contenente la procedura sperimentale seguita ed i risultati ottenuti, per ogni singola esperienza effettuata durante il corso. Le relazioni verranno visionate e discusse con il docente durante le attività di laboratorio.

  L’esito della verifica dell’apprendimento terrà conto, oltre che della prova scritta e orale, anche del contenuto delle suddette relazioni di laboratorio.

  La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

• MODULO 1

  Dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura o dalla forza ionica. Calcolo del pH di una soluzione di un acido debole monoprotico. Potere tampone. Calcolo della distribuzione delle specie. Curva di titolazione acido forte-base forte. Effetto dello ione in comune sulla solubilità di un sale poco solubile. Costante di formazione condizionale. pH minimo operativo.

• MODULO 2

  Calcolo dell'errore percentuale commesso in una titolazione volumetrica. Descrivere la procedura di standardizzazione di una soluzione di EDTA. Problematiche connesse all’impiego di soluzioni di permanganato. Principio di funzionamento degli indicatori acido-base. Calcolo dell’errore relativo, assoluto e della concentrazione esatta di una soluzione.