Insegnamenti e programmi

 

60/58/157 - CHIMICA ANALITICA I E LABORATORIO

Anno Accademico ​2021/2022

Docente
DAVIDE ​ATZEI (Tit.)
MARZIA ​FANTAUZZI
Periodo
Secondo Semestre ​
Modalità d'Erogazione
Convenzionale ​
Lingua Insegnamento
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Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[60/58] ​ ​CHIMICA [58/00 - Ord. 2017] ​ ​PERCORSO COMUNE12128
Obiettivi

Coerentemente con gli obiettivi del Corso di Studi, gli obiettivi formativi del corso di Chimica Analitica I e Laboratorio sono declinabili in base ai Descrittori di Dublino secondo le schema seguente:
Conoscenza e capacità di comprensione applicate: lo studente acquisirà conoscenze sui fondamenti della chimica analitica e i principi su cui si basano le metodiche classiche della chimica analitica quantitativa; in particolare verranno trattati numerosi aspetti legati all’equilibrio chimico. Lo studente dovrà essere in grado di risolvere problemi di chimica analitica relativi agli equilibri in soluzione (equilibri acido-base, equilibri di precipitazione, di complessazione e di ossido-riduzione). Il corso si propone inoltre di far acquisire allo studente le conoscenze di base, manualità in laboratorio e la capacità di esprimere correttamente e valutare i risultati di un’analisi i risultati delle analisi per poter lavorare in un laboratorio di analisi chimica.
Autonomia di giudizio: lo studente sarà in grado di individuare la tecnica e il metodo di analisi volumetrica da prediligere per rispondere a un particolare problema analitico. Dovrà sviluppare lo spirito critico necessario ad interpretare correttamente i risultati di un analisi volumetrica, in particolare rispetto alla capacità di individuare i parametri critici ai fini della messa a punto di un metodo di analisi.
Abilità comunicative: lo studente dovrà essere in grado di comunicare in modo efficace le proprie conoscenze, discutere le proprie idee e argomentare le proprie conclusioni utilizzando un linguaggio accurato e proprio della chimica analitica, sia a interlocutori esperti sia a non specialisti.
Capacità di apprendere: Al termine del corso lo studente dovrebbe aver acquisito un metodo di studio che gli permetta di affrontare e di approfondire nuovi argomenti; Saprà utilizzare autonomamente ed in maniera appropriata le fonti di aggiornamento professionale (bibliografia, banche dati, regolamenti Europei e leggi italiane).

Prerequisiti

Modulo A
Il corso è consigliato agli studenti che abbiano superato gli esami di profitto dei corsi di Chimica Generale e di Laboratorio del primo semestre.

Modulo B
Il corso è consigliato agli studenti che abbiano superato gli esami di profitto dei corsi di Chimica Generale e di Laboratorio del primo semestre.

Contenuti

Mod. A
L'analisi chimica, terminologia relativa al campione ed al metodo. Errori: accuratezza, esattezza, precisione. Media, deviazione standard, errore assoluto e relativo, propagaz. errore.
Le soluzioni acquose. Costanti di equilibrio e loro determinazione. Forza ionica, attività e coeff. di attività, costanti termodinamiche e stechiometriche.
Equilibrio di ripartizione; tecniche separative; cromatografia su strato sottile, cenni su gascromatografia e HPLC.
 Equilibri acido-base: Definizione di acido e di base. Il ruolo del solvente. Forza degli acidi e delle basi. pH: acidi e basi forti e deboli. Tamponi e sistemi poliprotici acido-base. Concetto di titolazione (analisi volumetrica). Limiti di applicazione della volumetria acido-base. Calcolo della curva di titolazione ed errore nelle titolazioni acido-base. Diagr. di distribuzione, loro costruzione e lettura.
Equilibri di complesso-formazione: La coordinazione. Caratteristiche dei leganti. Gli agenti chelanti. La costante di complesso-formazione: differenze tra complessi con agenti monodentati e agenti polidentati. Costanti condizionali. Titolazioni con EDTA, curve di titolazione, indicatori metallocromici.
Equilibri di ossido-riduzione: Processi di ossido-riduzione. Influenza del pH, delle solubilità, della forza ionica e dei processi di coordinazione. Applicazione dei processi di ossido-riduzione nell’analisi volumetrica.
Equilibri di precipitazione: Solubilità dei composti ionici. Prodotto di solubilità: effetto dello ione comune, del pH della soluzione, della forza ionica, dei processi di coordinazione. Diagrammi logaritmici di concentrazione. Curve di titolazione con formazione di precipitato. Errore nelle titolazioni di precipitazione.
Gravimetria: generalità, esecuzione di un'analisi gravim.; filtrazione, essiccamento e pesata dei precipitati. Supersat. relativa. Esempi di analisi gravimetrica.
Mod. B
Norme di sicurezza in laboratorio.
Prodotti chimici: classificazione, manipolazione, tossicità e smaltimento.
Tecniche di laboratorio: uso corretto della buretta, delle pipette e delle propipette. Bilance: pesate ed errori.
Vetreria: classificazione, uso, taratura, lavaggio.
Quaderno di laboratorio e sua corretta compilazione.
Unità di misura. Soluzioni e loro concentrazione. Mole, molarità, % in peso ed in volume, ppm, Normalità.
Sostanze madri - standard primari.
Soluzioni tampone: pH e potere tamponante.
Analisi volumetrica. Indicatori. Intervallo di viraggio. Indicatori acido-base. Analisi volumetrica classica: titolazioni acido-base (Acidimetria ed Alcalimetria). Scelta degli indicatori in funzione della forza e della concentrazione del titolando (acido/base) e del titolante (base/acido). Titolazioni per precipitazione (Argentometria) ed indicatori; titolazioni complessometriche ed indicatori metallocromici; titolazioni redox (Permanganometria) ed indicatori redox.
Esercitazioni numeriche in aula e discussione dei risultati ottenuti in laboratorio.
Esperienze:
Standardizzazione di una soluzione di acido forte con carbonato sodico.
Titolazione acido forte - base forte
Titolazione acido debole - base forte: rappresentazione grafica della curva di titolazione e scelta del giusto indicatore.
Standardizzazione di una soluzione di Nitrato d'argento con cloruro di sodio.
Determinazione della concentrazione di ione cloruro in una soluzione incognita mediante il metodo di Mohr.
Standardizzazione di una soluzione di KSCN.
Titolazione di una soluzione contenente ione cloruro mediante il metodo di Volhard.
Standardizzazione di una soluzione di EDTA con Ossido di Zinco
Determinazione del titolo di una soluzione a concentrazione incognita di calcio e magnesio: determinazione della durezza, del contenuto di calcio e di magnesio.
TLC o cromatografia ionica per la separazione di due o più sostanze in miscela

Metodi Didattici

Modulo A
56 ore di lezione frontale ed esercitazioni numeriche.
Sulla base delle condizioni di contesto legate alla pandemia Covid-19, la didattica verrà erogata contemporaneamente sia in presenza sia online, delineando dunque una didattica mista che possa essere fruita nelle aule universitarie ma al contempo anche a distanza. Ogni studente, all'inizio del semestre può optare, con scelta vincolante, per la didattica in
presenza o a distanza. In funzione della disponibilità delle aule e del numero di studenti che opteranno per la modalità in presenza, potrà essere prevista comunque una turnazione per l'effettivo accesso in aula.

Modulo B
Esercitazioni numeriche e lavoro individuale in laboratorio (72 ore)
Sulla base delle condizioni di contesto legate alla pandemia Covid-19, potranno essere previste turnazioni e/o attività sostitutive on-line.

Verifica dell'apprendimento

Lo studente sosterrà l’esame dopo aver consegnato il quaderno di Laboratorio e sostenuto la prova pratica di laboratorio (facoltativa) svolta alla fine del corso di laboratorio su una delle esperienze fatte. L'esame consiste in:
esame scritto (vengono proposti calcoli sugli argomenti trattati) seguito da esame orale (viene chiesto di illustrare i principi teorici degli argomenti trattati).
Il voto finale, unico per i due moduli, conterrà i giudizi riportati su: compito scritto (25%); prova pratica, quaderno di laboratorio e comportamento in laboratorio (25%); colloquio orale (50%).
A causa della pandemia Covid-19, le modalità di verifica potranno essere sostituite dalle seguenti: colloquio orale a distanza (su MS Teams). Si inizierà con la risoluzione di un problema di Chimica Analitica, la cui risoluzione e’ vincolante per proseguire l’interrogazione; lo studente presenterà poi un argomento a sua scelta e risponderà alle domande su argomenti trattati nel corso.
Il voto considera la:
* Qualità delle conoscenze, abilità, competenze possedute e/o manifestate:
appropriatezza, correttezza e congruenza delle conoscenze, abilità e competenze
* Modalità espositiva:
- Capacità espressiva;
- Utilizzo appropriato del linguaggio specifico della materia;
- Capacità logiche e consequenzialità nel raccordo dei contenuti;
- Capacità di collegare differenti argomenti trovando punti comuni e istituire un disegno generale coerente, curando struttura, organizzazione e connessioni logiche del discorso;
- Capacità di sintesi anche mediante l’uso del simbolismo proprio della materia e l’espressione grafica di nozioni e concetti, sotto forma per es. di reazioni, diagrammi, equazioni.
* Qualità relazionali:
Disponibilità allo scambio e all’interazione con il docente durante il colloquio.
* Qualità personali:
- spirito critico;
- capacità di autovalutazione.
Il voto è in trentesimi secondo la seguente valutazione
da 18 a 20/30
Il candidato dimostra poche nozioni acquisite, livello superficiale, molte lacune, capacità espressive modeste, ma comunque sufficienti a sostenere un dialogo coerente; logica e consequenzialità nel raccordo degli argomenti di livello elementare; scarsa capacità di sintesi e di espressione grafica; scarsa interazione con il docente .
da 21 a 23
Il candidato dimostra discreta conoscenza di nozioni, ma scarso approfondimento, poche lacune; capacità espressive più che sufficienti a sostenere un dialogo coerente; accettabile padronanza del linguaggio scientifico; capacità logiche e consequenzialità nel raccordo degli argomenti di moderata complessità; più che sufficiente capacità di sintesi e di espressione grafica.
da 24 a 26
Il candidato dimostra di possedere un bagaglio di nozioni piuttosto ampio, moderato approfondimento e piccole lacune; soddisfacenti capacità espressive e significativa padronanza del linguaggio scientifico; capacità di dialogo e spirito critico ben rilevabili; buona capacità di sintesi e di espressione grafica.
da 27 a 29
Il candidato dimostra un bagaglio di nozioni molto esteso, ben approfondito, con lacune marginali; notevoli capacità espressive ed elevata padronanza del linguaggio scientifico; notevole capacità di dialogo, buona competenza e rilevante attitudine alla sintesi logica; elevate capacità di sintesi e di espressione grafica.
30
Il candidato dimostra di possedere una conoscenza molto estesa e approfondita, eventuali lacune irrilevanti; elevate capacità espressive ed elevata padronanza del linguaggio scientifico; ottima capacità di dialogo, spiccata attitudine a compiere collegamenti tra argomenti diversi; ottima capacità di sintesi e grande padronanza dell’espressione grafica.
La lode si attribuisce a candidati nettamente sopra la media: eventuali limiti nozionistici, espressivi, concettuali, logici sono del tutto irrilevanti.

Testi

Moduli A e B
a) Chimica Analitica e Analisi Quantitativa ; David Hage e James Carr, Ed Piccin; capitoli 1- 13
b) Chimica Analitica , Una Introduzione ; Skoog, West, Holler, Ed SES
c) Chimica Analitica Quantitativa; Daniel Harris, Ed Zanichelli
d) Esercizi per la Chimica Analitica; Silvia Araneo, Ed Soc. Editrice Esculapio.

Altre Informazioni

Le lezioni sono disponibili in formato pdf presso il docente. L'indirizzo di una cartella Dropbox contenente i pdf delle lezioni sarà fornito agli studenti all'inizio del corso.

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