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Alessandro ULRICI
Professore Ordinario
Dipartimento di Scienze della Vita sede ex-Agraria
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Insegnamento: Chimica analitica
Scienze e tecnologie agrarie e degli alimenti (Offerta formativa 2023)
Obiettivi formativi
L'Unità Didattica "Fondamenti di 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 "Fondamenti di Chimica Analitica": 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. Metodo dei minimi quadrati. Costruzione di una curva di calibrazione. 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. Elementi di base di spettroscopia: radiazione elettromagnetica, natura duale della luce, spettro elettromagnetico, legge di Lambert-Beer. Esercitazioni numeriche sugli argomenti trattati nel corso.
Unità Didattica "Chimica Analitica Strumentale": Fasi dell’analisi chimica degli alimenti. Cenni sugli errori e i metodi di taratura. Teoria del campionamento. Attrezzature di laboratorio. Analisi dei costituenti degli alimenti: acqua, proteine, lipidi, carboidrati e ceneri. Interazione radiazione-materia. Spettri di assorbimento ed emissione. Legge di Beer. Spettrofotometri UV-Vis e IR: apparati strumentali e principi di funzionamento. La spettroscopia di assorbimento atomico.
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.
Metodi didattici
Unità Didattica "Fondamenti di Chimica Analitica": 40 ore di lezioni frontali.
Unità Didattica "Chimica Analitica Strumentale": 40 ore di lezioni frontali e 8 ore di laboratorio.
Testi di riferimento
Appunti di lezione e dispense fornite dai docenti del corso.
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 "Fondamenti di 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": lo studente dovrà dimostrare adeguata capacità di sintesi e di collegamento tra i diversi argomenti del corso.
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.