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Laura PIGANI
Professore Associato
Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche - Sede Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche
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Insegnamento: Chimica Analitica I
Chimica (Offerta formativa 2023)
Obiettivi formativi
Alcune parti del corso saranno formative agli effetti di acuire la capacità dello studente di cogliere concetti teorici complessi. Altre daranno conto dei risvolti applicativi di tali concetti, fornendo strumenti 'tecnici' da applicare nei modi appropriati propri.
Prerequisiti
Chimica Generale ed Inorganica
Chimica Organica I
Matematica I
Equilibrio chimico. Acidi e basi. Solubilità di sali. Complessi metallici. Equilibri redox. Elementi di matematica e di fisica classica. Elementi di termodinamica chimica. Calcoli stechiometrici.
Programma del corso
Il dato sperimentale (analitico) - incertezza della misura.
Cifre significative e cifre decimali. Propagazione dell'incertezza dei dati attraverso le operazioni matematiche.
Errori : grossolani, sistematici, casuali. Accuratezza e precisione. Ripetibilità e riproducibilità.
Campione (finito) e popolazione. La distribuzione normale.
Variabile t di Student. Intervallo di fiducia.
Test di significatività. Outlier, test t, test F.
Regressione: curva di calibrazione e relativa statistica. Determinazione di dato incognito.
Limite di rilevabilità e di quantificazione, intervallo di linearità. Deviazione dalla linearità.
Generalità sulle reazioni di interesse in chimica analitica.
Acidi e basi - pH di soluzioni di acidi e basi forti e deboli.
Acidi e basi polifunzionali. pH di soluzioni tampone.
Titolazioni acido-base: potenziometriche (e con indicatore cromatico), conduttimetriche, spettrofotometriche.
La conduttimetria. Celle e costanti di cella.
Interazione della radiazione elettromagnetica con la materia: trasmissione, assorbimento, scattering.
Le tecniche spettroscopiche.
Le diverse regioni dello spettro delle radiazioni elettromagnetiche, e le corrispondenti tecniche analitiche di assorbimento: componenti della strumentazione.
Lla legge di Lambert-Beer. Applicazioni e deviazioni dalla legge limite.
La spettroscopia UV-visibile.
L'assorbimento atomico.
Equilibri di precipitazione. Separazione per precipitazione frazionata.
Equilibri di complessazione.
Equilibri redox.
Equilibri simultanei: pH, solubilità, complessazione, redox.
Esercitazioni 10 ore - 1 CFU: spiegazione e discussione delle esperienze di laboratorio; esercizio di stechiometria; discussione dei risultati delle esperienze pratiche.
Esperienze di laboratorio (60 ore - 5 CFU):
gravimetria (8 ore); titolazioni acido-base (8 ore); titolazioni pH-metriche (4 ore); titolazioni argentometriche (8 ore); titolazioni permanganatometriche (8 ore); titolazioni iodometriche (8 ore); titolazioni complessometriche (8 ore); titolazioni conduttometriche (2 ore); analisi spettrofotometriche (8 ore ).
Metodi didattici
L'insegnamento consiste in lezioni istituzionali d’aula ed esercitazioni di laboratorio. Le due parti sono coordinate, per richiamare in ciascuno dei due contesti quanto illustrato nell'altro. Le esercitazioni sono precedute da lezioni in aula, che illustrano quanto specificatamente gli studenti dovranno fare in laboratorio.
Nelle lezioni in aula il docente utilizza slide che sono state preventivamente fornite agli studenti, perchè possano integrare il contenuto delle stesse mediante note personali, sulla base di quanto il docente illustra a voce. Inoltre sono consigliati testi sui quali cercare la migliore rappresentazione degli argomenti trattati, per migliorare la comprensione considerando la diversa formazione e visione personale di ciascuno studente.
Gli studenti sono spesso sollecitati ad interrompere la lezione con domande e richieste di chiarimenti, oltre a recarsi presso lo studio del docente per approfondimenti richiesti in qualunque fase dell'apprendimento.
Testi di riferimento
D.A.Skoog, D.M.West, F.J.Holler, S.R.Crouch
Fondamenti di Chimica Analitica, II Edizione
EdiSES, Napoli, 2005
www.edises.it
J.N.Miller, J.C.Miller
Statistics and Chemometrics for Analytical Chemistry, 5th Edition
Pearson Education Limited, Harlow, UK, 2005
http://www.pearsoned.co.uk/HigherEducation/Booksby/Miller/
D. C. Harris, Chimica Analitica Quantitativa, Zanichelli
A.I. Vogel, Analisi Chimica Quantitativa, Casa Editrice Ambrosiana
Verifica dell'apprendimento
La verifica consiste in:
- prova scritta, basata su esercizi numerici e calcoli stechiometrici inerenti gli equilibri in soluzione. I testi degli esercizi coprono tutti gli argomenti trattati nel corso. Il superamento della prova scritta costituisce condizione necessaria per l'ammissione a:
- prova orale, basata su domande che fanno riferimento ad errori commessi nella prova scritta, oltre che agli argomenti capitolari trattati nel corso;
- valutazione del lavoro svolto dallo studente nel corso di ciascuna esercitazione;
- discussione orale delle prove di laboratorio.
Le varie prove possono essere sostenute in date diverse, purché compatibili con il carattere omogeneo del corso; la scelta è dello studente.
Allo studente è offerta la possibilità di eseguire una prova parziale.
Risultati attesi
Conoscenza e comprensione. Si ricorda allo studente il rischio di memorizzare espressioni complesse, che possono essere ricavate da altre più semplici. Egli deve essere in grado di ritrovare, sul materiale didattico, trattazioni e formulazioni non di importanza primaria.
Le espressioni matematiche esprimono la relazione tra il fenomeno fisico e la legge che lo regola. Nel corso delle verifiche, allo studente viene richiesta la capacità di effettuare questo esercizio di comprensione.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione. E’ richiesta la capacità di collegare, matematicamente, quanto si incontra in contesti diversi (es. diverse situazioni di equilibrio, equilibri simultanei ed interferenze reciproche). Un ruolo fondamentale è svolto dal laboratorio: allo studente è richiesto di aver compreso questi diversi collegamenti.
Autonomia di giudizio. E’ richiesta la capacità di scegliere l’approccio di 'problem solving' adatto, anche in presenza di situazioni che si discostano dagli ‘study case’ illustrati durante il corso.
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 (intesa nei più diversi aspetti, sia scientifici che linguistici) e nella chiarezza.
Capacità di apprendimento. Le possibilità per giungere alla comprensione di determinati fenomeni e degli argomenti capitolari da parte dello studente, sono diverse, a seconda della formazione e della predisposizione individuale. Pertanto, le lezioni mirano ad esporre gli argomenti seguendo diversi approcci. Nel corso della verifica, si concede allo studente di esprimersi secondo la propria forma mentis, purché l’esposizione sia corretta e recepibile da chi dovesse interagire con lui in un ambiente di lavoro. All'apprendimento deve corrispondere la capacità di comunicazione.