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ROSALBA CALVINI
Ricercatore Legge 240/10 - t.det. Dipartimento di Scienze della Vita sede ex-Agraria
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Insegnamento: Chimica analitica
Chimica e tecnologia farmaceutiche (D.M. 270/04) (Offerta formativa 2022)
Obiettivi formativi
Al termine dell’insegnamento lo/la studente/ssa avrà acquisito le conoscenze di base delle diverse fasi in cui si articola il processo chimico analitico. In particolare, l’insegnamento si pone lo scopo di fornire 1) gli elementi fondamentali per la trattazione matematica e rigorosa degli equilibri chimici in soluzione, 2) i principi di base dei metodi analitici strumentali e 3) gli strumenti per una trattazione corretta e ragionata del dato sperimentale derivante dell’analisi quantitativa.
Per una più completa comprensione degli obiettivi formativi, si rimanda alla lettura dei risultati di apprendimento attesi a seguito dello svolgimento del presente percorso formativo.
Prerequisiti
Reattività degli atomi, struttura di Lewis di molecole semplici. Principi di base degli equilibri acido-base, di precipitazione e di ossido-riduzione.
Calcolo logaritmico in base 10. Rappresentazione grafica di un sistema lineare x-y. Risoluzione di equazioni di primo e secondo grado. Risoluzione di semplici sistemi di equazioni.
Propedeuticità obbligatoria: Obbligo Formativo Aggiuntivo di Chimica
Propedeuticità consigliata: chimica Generale e Inorganica
Programma del corso
La scansione dei contenuti per CFU è da intendersi come puramente indicativa. Essa può infatti subire modifiche nel corso dell’insegnamento.
Metodologia della chimica analitica e definizione di equilibrio chimico (1 CFU, 8 ore)
Definizione e obiettivi della chimica analitica. Le fasi del processo chimico analitico. Strumentazione analitica. Espressioni della concentrazione. Preparazione di una soluzione a concentrazione nota. Cifre significative.
Costante di equilibrio termodinamica e stechiometrica. Attività e coefficiente di attività. Equazione di Debye-Huckel.
Equilibri acido-base (1.75 CFU, 14 ore)
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.
Equilibri di solubilità (0.5 CFU, 4 ore)
Prodotto di solubilità e calcolo della solubilità di un composto poco solubile. Effetto dello ione comune. Precipitazione frazionata. Equilibri di solubilità condizionati dal pH.
Equilibri di complessazione (0.5 CFU, 4 ore)
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.
Equilibri di ossidoriduzione (1 CFU, 8 ore)
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.
Introduzione ai metodi analitici strumentali (0.5 CFU, 4 ore)
Principi base delle determinazioni potenziometriche, spettrofotometriche e cromatografiche.
Applicazioni della statistica in chimica analitica (0.75 CFU, 6 ore)
Errore sperimentale, accuratezza e precisione. Basi di statistica descrittiva. Distribuzione gaussiana. Intervalli di confidenza. Test di significatività (test Q, test t e test F). Rette di calibrazione e regressione con il metodo dei minimi quadrati.
Metodi didattici
L’insegnamento viene erogato in lingua italiana mediante lezioni frontali (48 ore totali), svolte con l’utilizzo di sistema informatico per la condivisione di slide ed altri materiali didattici.
Le slide vengono preventivamente fornite agli studenti tramite la piattaforma Teams; in questo modo gli studenti possono integrare il contenuto del materiale didattico con note personali sulla base di quanto il docente illustra a voce.
Come da regolamento didattico del Corso di studio, la frequenza è obbligatoria al 75% delle lezioni. La rilevazione delle presenze viene effettuata tramite registro firme o metodi informatici messi a disposizione dell’Ateneo.
Sono inoltre previste circa dieci esercitazioni a libera frequenza tenute da uno/a studente/ssa senior meritevole, finalizzate al tutorato e allo svolgimento di esercizi su temi svolti a lezione.
Testi di riferimento
Testi consigliati (disponibili per la consultazione nella Biblioteca Scientifica Interdipartimentale):
• Skoog, West "Fonadamenti di Chimica Analitica ", EdiSES
• D.C. Harris "Chimica Analitica Quantitativa", ed. Zanichelli
Tutto il materiale proiettato a lezione è a disposizione degli studenti sulla piattaforma Teams dall’inizio dell’insegnamento.
Verifica dell'apprendimento
La verifica dell’apprendimento avviene al termine dell’insegnamento attraverso una prova di esame scritta che viene svolta secondo il calendario ufficiale degli appelli d’esame.
La prova di esame è composta da 4 esercizi numerici e 2 domande a risposta aperta da svolgere in 180 minuti e mira a verificare le conoscenze acquisite su tutto il programma svolto; punteggio massimo per ogni esercizio o domanda: 5.5/30. Gli esercizi numerici serviranno per verificare la capacità dello studente di impostare e risolvere correttamente problemi nell’ambito degli argomenti trattati nel corso. Le domande a risposta aperta permetteranno di valutare la padronanza degli aspetti teorici e pratici della chimica analitica di base e la capacità di utilizzare la terminologia tecnico-scientifica appropriata. Durante l’esame gli studenti devono portare la calcolatrice scientifica e la tavola periodica degli elementi.
L’esito della prova scritta viene comunicato entro una settimana dalla data di svolgimento dell’esame in funzione del numero degli studenti.
Risultati attesi
Conoscenza e capacità di comprensione – Tramite le 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. Lo studente inoltre acquisisce la capacità di elaborare in maniera appropriata i risultati delle determinazioni analitiche.
Autonomia di giudizio – Lo studente matura 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 – Tramite le lezioni frontali lo studente familiarizza con il linguaggio scientifico ed acquisisce la corretta terminologia per la trattazione degli equilibri chimici in soluzione e l’elaborazione del dato analitico. La prova scritta deve anche verificare la capacità di comprensione, ed i quesiti a risposta aperta vengono valutati anche per la correttezza di linguaggio e nella chiarezza espositiva.
Capacità di apprendimento – Le attività proposte consentono allo studente di acquisire gli strumenti metodologici utili per seguire proficuamente i corsi di insegnamento più avanzati e per potere provvedere autonomamente al proprio aggiornamento.