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Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche
Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche - Sede Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche

Contenuti Insegnamento: Chimica analitica

Corso di studio: CHIMICA E TECNOLOGIA FARMACEUTICHE (D.M. 270/04) (offerta formativa anno 2017)
  • CFU: 6
  • SSD: CHIM/01

Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire 1) gli elementi fondamentali per la trattazione matematica e rigorosa degli equilibri chimici in soluzione, anche quando siano operanti simultaneamente, 2) gli strumenti per una trattazione corretta e ragionata del dato sperimentale derivante dall'analisi quantitativa attraverso metodi gravimetrici, volumetrici e strumentali, 3) le conoscenze di base dell'analisi spettrofotometrica e potenziometrica.

Prerequisiti

E' richiesta la conoscenza della chimica generale e in particolare della reattività degli atomi, della struttura di Lewis di molecole semplici e dei principi base degli equilibri acido-base, di precipitazione e di ossido-riduzione.

Programma del corso

Strumentazione analitica; espressioni della concentrazione; preparazione di una soluzione a concentrazione nota; cifre significative. Principi dell’analisi gravimetrica, volumetrica e strumentale. Costante di equilibrio termodinamica e stechiometrica. Attività e coefficiente di attività. Equazione di Debye-Huckel. Calcolo sistematico del pH di una soluzione di acido/base forte o debole, monoprotico o poliprotico; calcolo sistematico del pH di una soluzione per aggiunta di una base/acido forte ad una soluzione di acido/base forte o debole, monoprotico o poliprotico; grado di dissociazione di acidi e basi monoprotici e poliprotici; soluzioni tampone di acidi/basi monoprotici e poliprotici; gli amminoacidi come esempio di acidi poliprotici. Prodotto di solubilità e calcolo della solubilità di un composto poco solubile; effetto dello ione comune; precipitazione frazionata; equilibri di solubilità condizionati dal pH. Definizione di composto di coordinazione e costante di formazione; equilibri simultanei di complessazione, precipitazione e acido-base; leganti monodentati e polidentati; costante di formazione condizionale. Celle elettrochimiche ed equazione di Nernst; dipendenza del potenziale standard di riduzione da equilibri di solubilità, di complessazione e acido base; potenziale standard di riduzione condizionale. Principi delle determinazioni potenziometriche; elettrodi di riferimento; elettrodi indicatori di prima e seconda specie; elettrodi iono selettivi; elettrodi a vetro per la determinazione del pH. Lo spettro elettromagnetico; assorbimento ed emissione della radiazione elettromagnetica; spettrofotometria UV-Vis; legge di Lambert-Beer; punti isosbestici; spettrofotometro UV-Vis; applicazioni analitiche della spettrofotometria UV-Vis. Errore sperimentale; accuratezza e precisione; media, deviazione standard, intervallo di fiducia; test di significatività; rette di calibrazione e regressione con il metodo dei minimi quadrati.

Testi di riferimento

Skoog, West, Holler "Chimica Analitica un'introduzione", EdiSES D.C. Harris "Chimica Analitica Quantitativa", ed. Zanichelli

Metodi Didattici

L'insegnamento consiste in lezioni il più delle volte svolte con l’ausilio di lavagna, così da svolgere passo passo i ragionamenti logici e i calcoli di fronte agli studenti. Parte del corso viene, invece, svolta grazie al supporto di diapositive preventivamente fornite agli studenti; gli studenti possono, in tal modo, integrare il contenuto del materiale didattico con note personali, sulla base di quanto il docente illustra a voce. Sulla piattaforma Dolly lo studente ha, comunque, a disposizione tutto il materiale necessario per seguire e studiare tutti i temi trattati a lezione, compresi quelli affrontati alla lavagna. Sono anche consigliati testi sui quali cercare la migliore comprensione degli argomenti trattati, considerando la diversa formazione e visione personale di ciascun studente. Sulla piattaforma Dolly sono, inoltre, forniti alcuni esercizi numerici per consentire allo studente di impratichirsi con i calcoli. Gli studenti sono molto spesso sollecitati ad interrompere la lezione con domande ed a recarsi presso lo studio del docente per incomprensioni che nascano in qualunque fase dell'apprendimento. Il docente svolge la risoluzione di alcuni esercizi numerici durante le lezioni e, durante il corso e al termine di esso, dedica circa 4 ore al di fuori dell’orario ufficiale per risolvere esercizi su richiesta degli studenti.

Verifica dell'apprendimento

La verifica consiste in: 1) una prova scritta, basata su esercizi numerici e domande aperte. Mediante tale test si intende appurare la conoscenza della materia su di una gamma di argomenti la più vasta possibile, così da minimizzare il ruolo svolto dal 'caso', fattore implicito per un numero limitato di domande. Il superamento della prova scritta costituisce condizione necessaria per l'ammissione alla prova orale; 2) prova orale, basata su domande che fanno per lo più riferimento ad errori commessi nella prova scritta.

Risultati attesi

Conoscenza e comprensione - Tramite lezioni frontali lo studente apprende come correlare fenomeni chimici legati ad equilibri simultanei alle relazioni matematiche che li regolano. Lo studente apprende inoltre tutte le basi teoriche dell'analisi quantitativa, dalla preparazione di soluzioni a titolo noto fino al concetto di errore associato ad un'analisi chimica. Capacità di applicare conoscenza e comprensione – Lo studente matura la capacità di prevedere e modificare opportunamente la direzione di una reazione chimica quando sono presenti equilibri simultanei a partire dal concetto di costante di equilibrio e della legge di azione di massa. Autonomia di giudizio – E’ richiesta la capacità di estrapolare il concetto generale dal particolare esempio presentato a lezione, così da potere applicare il principio ad ogni situazione che si possa presentare. Abilità comunicative - L'importanza della proprietà di linguaggio e della corretta terminologia scientifica è enfatizzata nel corso delle lezioni. La discussione orale deve anche verificare la capacità di comprensione, e le risposte vengono valutate anche per la correttezza di linguaggio e nella chiarezza espositiva. Capacità di apprendimento - Le strade per arrivare alla comprensione dello studente di determinati fenomeni sono le più varie, a seconda della formazione e della predisposizione individuale. Perciò, le lezioni mirano ad esporre gli argomenti seguendo diversi approcci.