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Alessandro ULRICI
Professore Ordinario
Dipartimento di Scienze della Vita sede ex-Agraria
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Insegnamento: Fondamenti di Chimica analitica
Biotecnologie (Offerta formativa 2022)
Obiettivi formativi
L'Unità Didattica "Chimica Analitica" si propone di fornire le nozioni di base della Chimica Analitica, relative alle fasi del procedimento analitico, all’errore sperimentale, agli elementi fondamentali di statistica per l’elaborazione del dato analitico e per la creazione di rette di calibrazione, ai metodi di analisi volumetrica ed ai principi fondamentali di spettrofotometria.
L'Unità Didattica "Chimica Analitica Strumentale" si propone di affrontare argomenti relativi all’analisi degli alimenti, con particolare approfondimento sulle tecniche analitiche strumentali. Preliminarmente verranno trattati argomenti propedeutici all’analisi, dal campionamento, alla preparazione del campione, al corretto utilizzo delle più comuni attrezzature da laboratorio. Il corso si prefigge inoltre di trasmettere allo studente la conoscenza della terminologia tecnica fondamentale di laboratorio, nonché di permettere l’acquisizione delle conoscenze applicative di base per un laboratorio di analisi chimica e strumentale, con particolare attenzione ad applicazioni in campo alimentare.
Prerequisiti
Chimica Generale e Inorganica, Chimica Organica.
Programma del corso
Unità Didattica "Chimica Analitica":
1,5 CFU (12 ore)
Introduzione e statistica: definizione ed obiettivi della Chimica Analitica; fasi del procedimento analitico; cifre significative; errore sperimentale; statistica descrittiva; distribuzione gaussiana, intervalli di confidenza; test di significatività; regressione lineare e metodo dei minimi quadrati; costruzione di una curva di calibrazione.
3 CFU (24 ore)
Volumetria: definizione di analisi volumetrica; curva di titolazione; argentometria; metodi di Mohr, Vohlard, Fajans; calcolo e misura di [Ag+]; titolazioni acido-base: calcoli per la costruzione della curva di titolazione, titolazione di acidi mono- e poliprotici, indicatori acido-base, elettrodo a vetro; complessometria: agenti chelanti, EDTA, costanti di formazione dei complessi ed influenza del pH, indicatori metallocromici, metodi di titolazione con EDTA; titolazioni RedOx: permanganatometria, iodometria e iodimetria. Esercitazioni numeriche.
0,5 CFU (4 ore)
Elementi di base di spettroscopia: radiazione elettromagnetica, spettro elettromagnetico, legge di Lambert-Beer. Esercitazioni numeriche.
Unità Didattica "Chimica Analitica Strumentale":
1,25 CFU (10 ore)
Introduzione all’analisi chimica e sicurezza in laboratorio. Fasi del processo analitico. Misure della quantità di campione. Attrezzature di laboratorio. Cenni sugli errori e i metodi di taratura. Teoria del campionamento.
0,75 CFU (6 ore)
Analisi dei costituenti degli alimenti: acqua, proteine, lipidi, carboidrati e ceneri.
1,5 CFU (12 ore)
Interazione radiazione-materia. Spettri di assorbimento ed emissione. Legge di Beer. Componenti dello spettrofotometro. Spettroscopia UV-Vis e colorimetria. Spettroscopia IR: principi teorici, componenti strumentali, impieghi e aspetti operativi. Spettroscopie di assorbimento ed emissione atomica.
1,5 CFU (12 ore)
Tecniche cromatografiche: classificazione, parametri cromatografici. Il cromatogramma. Efficienza delle colonne, equazione di van Deemter. Tipi di cromatografia: GC e HPLC. Metodi di iniezione, colonne, fasi stazionarie, fasi mobili, rivelatori. Spettrometria di massa: metodi di ionizzazione, analizzatori di massa, cenni di interpretazione spettrale.
1 CFU (8 ore)
Esperienze di laboratorio su titolazioni e spettroscopia UV-Vis.
Metodi didattici
Unità Didattica "Chimica Analitica": 40 ore di lezioni frontali svolte con l’ausilio di mezzi audiovisivi (presentazioni in Power Point) ed esecuzione di esercizi alla lavagna.
Unità Didattica "Chimica Analitica Strumentale": 40 ore di lezioni frontali svolte con l’ausilio di mezzi audiovisivi (presentazioni in Power Point) e 8 ore di esercitazioni pratiche di laboratorio, svolte in presenza operando a piccoli gruppi.
Le lezioni di entrambe le Unità Didattiche si svolgeranno in lingua italiana.
Testi di riferimento
Appunti di lezione e dispense fornite dai docenti del corso e videoregistrazioni relative agli argomenti delle lezioni messe a disposizione sulla piattaforma Microsoft Teams; appunti delle lezioni.
Testi consigliati:
- Daniel C. Harris, CHIMICA ANALITICA QUANTITATIVA (Zanichelli, seconda edizione italiana, 2005, ISBN 978-8808-07541-3, oppure terza edizione italiana, 2017, ISBN: 978-8808-82105-8)
- Daniel C. Harris, ELEMENTI DI CHIMICA ANALITICA (Zanichelli, prima edizione italiana,1999, ISBN 978-8808-09981-5)
- James F. Holler, Stanley R. Crouch, FONDAMENTI DI CHIMICA ANALITICA DI SKOOG E WEST (Edises, terza edizione italiana, 2015, ISBN 8879598651)
Verifica dell'apprendimento
Esame scritto e orale:
- prova scritta sull'Unità Didattica "Chimica Analitica" con due esercizi numerici e due domande a risposta aperta; punteggio massimo per ogni esercizio o domanda: 8/30. 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.
- prova orale sull'Unità Didattica "Chimica Analitica Strumentale" della durata di 30-45 minuti. La prima domanda verterà su un argomento a scelta dello studente, quindi l’esame proseguirà con ulteriori 1-3 domande su tutto il programma dell’unità didattica. Lo studente dovrà dimostrare adeguata capacità di sintesi e di collegamento tra i diversi argomenti del corso.
ATTENZIONE
Emergenza COVID19: se le restrizioni dovessero prolungarsi, le modalità della verifica finale saranno comunicate agli studenti durante lo svolgimento delle lezioni.
Risultati attesi
Conoscenza e capacità di comprensione:
tramite lezioni frontali ed esercitazioni numeriche e pratiche lo studente acquisisce competenze relative agli aspetti di base della chimica analitica e strumentale ed alle tecniche analitiche utilizzate nello specifico settore delle scienze e tecnologie agrarie e degli alimenti.
Capacità di applicare conoscenze e comprensioni:
lo studente acquisisce la capacità di applicare le conoscenze apprese tramite le lezioni frontali e le esercitazioni per comprendere i principi alla base delle metodiche analitiche e per elaborare in maniera appropriata i risultati delle determinazioni analitiche.
Autonomia di giudizio:
tramite le attività didattiche e le esercitazioni, lo studente acquisisce la capacità di valutare le diverse fasi del un procedimento analitico e di interpretare correttamente i risultati dell’analisi.
Abilità comunicative:
la discussione in aula, stimolata dal docente durante le lezioni e le esercitazioni, è volta ad enfatizzare l'importanza della proprietà di linguaggio e del corretto uso della terminologia scientifica. Le risposte ai quesiti a risposta aperta della prova scritta e la prova orale permetteranno di verificare la capacità di comprensione anche attraverso la valutazione della chiarezza e della correttezza dell’esposizione, sia dal punto di vista tecnico-scientifico che da quello linguistico.
Capacità di apprendimento:
le attività descritte consentono allo studente di acquisire gli strumenti metodologici necessari per seguire proficuamente i corsi di insegnamento più avanzati, inerenti sia specificamente alla chimica analitica che più in generale alle scienze e tecnologie agrarie e degli alimenti.