CHIMICA ANALITICA I + LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA I
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- ALBERTO CAVAZZINI
- Crediti formativi
- 8
- Periodo didattico
- Secondo Semestre
- SSD
- CHIM/01
Obiettivi formativi
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Modulo: 27110 - CHIMICA ANALITICA I
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Al termine del corso lo studente possiede conoscenze di base riguardanti gli equilibri ionici in soluzione acquosa di tipo acido/base, di formazione di complessi e di precipitazione. L’obiettivo è di fornire allo studente una visione unitaria degli equilibri chimici in soluzione acquosa basata sull’applicazione di pochi principi fondamentali (conservazione della massa ed elettroneutralità della soluzione) e sull’individuazione delle speci chimiche realmente importanti per descrivere il sistema in studio. Il corso ha anche lo scopo di dare allo studente informazioni di base sul trattamento statistico del dato, l’interpretazione dell’errore (casuale e sistematico), la presentazione adeguata del risultato analitico per la corretta preparazione di report di tipo tecnico. Il corso fornisce anche nozioni di sicurezza e buona pratica di laboratorio attraverso una serie di esperienze sperimentali (sia di analisi chimica qualitativa che quantitativa) in cui gli studenti metteranno in pratica i concetti teorici sugli equilibri in soluzione studiati in classe.
Le conoscenze acquisite consentiranno allo studente di affrontare e risolvere con criticità e indipendenza problemi classici di equilibri in soluzione (calcolo del pH, della solubilità, ecc.); di prevedere le forme dominanti delle speci chimiche in funzione delle condizioni sperimentali; di semplificare la complessità di un sistema chimico all’equilibrio; di leggere e interpretare diagrammi di concentrazione; di rappresentare e risolvere graficamente gli equilibri chimici anche attraverso l’utilizzo del calcolatore; di comprendere il significato di dato analitico e di errore ad esso associato; di rappresentare correttamente un risultato analitico e di preparare una relazione tecnica. Al termine dell'attività di laboratorio lo studente sarà in grado di eseguire le operazioni di base di un laboratorio analitico (preparazione di soluzioni e utilizzo di semplice strumentazione, quale pH-metri, burette, centrifughe, etc.), di applicare alcune delle più comuni tecniche di analisi volumetrica (titolazioni) e di riportare in modo corretto i risultati delle proprie esperienze in relazioni tecniche di laboratorio.
Nell'ambito del corso le conoscenze teoriche e pratiche di chimica analitica verrano presentate in modo che lo studente possa acquisire anche le metodologie e tecnologie didattiche per l'insegnamento della materia stessa.
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Modulo: 27111 - LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA I
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Il corso fornisce nozioni di sicurezza e buona pratica di laboratorio attraverso una serie di esperienze sperimentali (sia di analisi chimica qualitativa che quantitativa) in cui gli studenti metteranno in pratica i concetti teorici sugli equilibri in soluzione studiati in classe. Al termine dell'attività di laboratorio lo studente sarà in grado di eseguire le operazioni di base di un laboratorio analitico (preparazione di soluzioni e utilizzo di semplice strumentazione, burette, centrifughe, etc.), di applicare alcune delle più comuni tecniche di analisi volumetrica (titolazioni) e di riportare in modo corretto i risultati delle proprie esperienze in relazioni tecniche di laboratorio. Prerequisiti
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Modulo: 27110 - CHIMICA ANALITICA I
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Conoscenze derivanti dai corsi di Chimica Generale ed Inorganica e Laboratorio di Chimica Generale ed Inorganica; conoscenze di base di calcolo.
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Modulo: 27111 - LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA I
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Conoscenze derivanti dai corsi di Chimica Generale ed Inorganica e Laboratorio di Chimica Generale ed Inorganica; conoscenze di base di calcolo. Contenuti del corso
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Modulo: 27110 - CHIMICA ANALITICA I
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Il corso consta di 12 ECTS, dei quali 8 [tot: 64 h] sono di teoria e 4 [tot: 48 h] di laboratorio. I principali argomenti teorici trattati nel corso sono: 1) Introduzione: concetto di mole; unità di concentrazione (molarità e formalità, molalità, frazione molare, normalità, espressioni logaritmiche di concentrazione); esercizi; costanti di equilibrio e fattori che influenzano la costante di equilibrio (effetto della composizione, della temperatura e del solvente) [2h]. 2) Applicazione del concetto di attività: l’attività e il coefficiente di attività; attività ed espressioni di equilibrio; forza ionica delle soluzioni; teoria di Debye-Huckel; coefficienti di attività degli ioni; calcoli di attività ed equilibrio; esercizi. [5h] 3) Equilibri Acido-Base: teorie di acidi e basi (Arrhenius, Bronsted-Lowry, Lewis); forza di acidi e basi; concetto di pH; concetto di soluzione neutra; soluzioni di acidi e basi forti; bilancio di carica; bilancio di massa; bilancio protonico; rappresentazioni grafiche degli equilibri; titolazione acidi/basi forti; teoria dell’indicatore acido/base; errori di titolazione; acidi e basi deboli; grado di dissociazione; soluzioni contenenti acidi e basi deboli; soluzioni contenenti coppie acido/base coniugate, sistemi tampone; titolazione di acido forte base debole e acido debole base forte; specie poliprotiche; la composizione di una soluzione contenente un acido poliprotico in funzione del pH; soluzioni di anfoliti; titolazioni con sistemi poliprotici; miscele acido-base; esercizi ed esperienze in laboratorio sugli equilibri acido-base.[27h] 4) Equilibri di Precipitazione: fattori che influenzano gli equilibri di solubilità degli elettroliti; solubilità e prodotto di solubilità; fattori che influenzano le costanti di prodotto di solubilità; relazioni quantitative tra solubilità e prodotto di solubilità; l’effetto dello ione comune; precipitazioni selettive; titolazioni di precipitazione (argentometria, metodo di Mohr, metodo di Volhard, metodo di Fajans); esercizi ed esperienze in laboratorio sugli equilibri di precipitazione.[10h] 5) Equilibri di formazione dei complessi: costanti stepwise di formazione di complessi metallici; costanti globali; rappresentazione grafica; l’EDTA in chimica analitica; le titolazioni complessometriche; l’importanza del pH nelle titolazioni con EDTA; gli indicatori in complessometria; titolazioni selettive; titolazioni in presenza di un agente competitivo; esercizi ed esperienze in laboratorio sugli equilibri di formazione dei complessi.[12h] 6) Introduzione alla statistica e al trattamento del dato: concetti di popolazione e campione, l’importanza del campionamento; Frequenza assoluta e relativa, variabili casuali; regolarità statistica; distribuzione delle frequenze, distribuzione di probabilità; istogrammi; distribuzione di densità di probabilità; distribuzione Normale; intervalli di fiducia; distribuzione della media; distribuzione della t-student; come esprimere il dato sperimentale; esercizi.[8h]
Nel corso di laboratorio, verranno trattati i seguenti argomenti: equilibri acido base e titolazioni acido-base [20h]; analisi gravimetrica e titolazioni argentometriche [12h]; titolazioni con acidi amminocarbossilici (EDTA) [8h]; titolazioni di ossidoriduzione [8h].
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Modulo: 27111 - LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA I
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Il corso consta di 2 ECTS dei quali 1 [tot:8 h] di teoria e 1 [tot: 12 h] di laboratorio. Nel corso di teoria verranno illustrate le esperienze e i calcoli che verranno poi svolti in laboratorio. Nel corso di laboratorio, verranno trattati i seguenti argomenti: equilibri acido base e titolazioni acido-base [8h]; titolazioni con acidi amminocarbossilici (EDTA) [4h]. Metodi didattici
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Modulo: 27110 - CHIMICA ANALITICA I
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Il corso è organizzato in lezioni teoriche in aula e in prove pratiche in laboratorio. Per questioni di sicurezza, il laboratorio viene organizzato su due turni nel caso in cui la numerosità degli studenti iscritti al corso sia >25. Gli studenti devono frequentare almeno i 2/3 del laboratorio per accedere all’esame. Le lezioni vengono svolte alla lavagna con eventualmente l’ausilio del proiettore per mostrare grafici, figure, etc. rilevanti per il corso. Il docente utilizza in aula fogli di calcolo per la risoluzione di esercizi e la rappresentazione grafica degli equilibri. I fogli di calcolo verranno impiegati anche per la trattazione statistica dei dati. Tutto il materiale grafico e visivo presentato verrà fornito agli studenti.
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Modulo: 27111 - LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA I
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Il corso è organizzato in lezioni teoriche in aula e in prove pratiche in laboratorio. Per questioni di sicurezza, il laboratorio viene organizzato su due turni nel caso in cui la numerosità degli studenti iscritti al corso sia >25. Gli studenti devono frequentare almeno i 2/3 del laboratorio per accedere all’esame. Le lezioni vengono svolte alla lavagna con eventualmente l’ausilio del proiettore per mostrare grafici, figure, etc. rilevanti per il corso. Il docente utilizza in aula fogli di calcolo per la risoluzione di esercizi e la rappresentazione grafica degli equilibri. I fogli di calcolo verranno impiegati anche per la trattazione statistica dei dati. Tutto il materiale grafico e visivo presentato verrà fornito agli studenti. Modalità di verifica dell'apprendimento
- Lo scopo dell'esame è verificare il livello di conoscenza degli argomenti svolti e valutare la capacità di utilizzare le conoscenze nella descrizione dei fondamentali equilibri di chimica analitica e nell'applicazione di questi concetti per la soluzione di problemi numerici.
L’esame è diviso in due parti, una per il modulo di Chimica Analitica I e una per il Laboratorio di Chimica Analitica I. Il voto è unico.
La parte di Chimica Analitica I consiste in una prova scritta (che può anche essere divisa in due prove parziali svolte durante l’anno accademico) con 3 o quattro esercizi sugli argomenti del corso. Durante l'esame sarà consentito l'uso di calcolatrici, libri e appunti. A richiesta dello studente, dopo aver sostenuto la prova scritta, è possibile sostenere un’interrogazione orale.
La parte di Laboratorio di Chimica Analitica I prevede la valutazione delle conoscenze acquisite mediante un test a risposta multipla. Il test comprende domande ed esercizi riguardanti le esperienze di laboratorio. Parte integrante della valutazione del modulo di laboratorio è anche il comportamento tenuto dallo studente durante le esperienze.
Il voto finale si basa sull’esito delle prove relative ai due moduli, con pesi differenti: la parte di Chimica Analitica I incide con un peso del 80%, mentre la parte di Laboratorio di Chimica Analitica I con un peso del 20%. Testi di riferimento
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Modulo: 27110 - CHIMICA ANALITICA I
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Testi di riferimento:
- H. Freiser, Q. Fernando, Equilibri ionici in chimica analitica, Piccin
-D.A. Skoog, D.M. West, F. J. Holler, S.R. Crouch, Fondamenti di Chimica Analitica, EdiSES
- D.C. Harris, Chimica Analitica Quantitativa, Zanichelli
- Valerio Di Marco, Paolo Pastore, G. Giorgio Bombi,
Chimica Analitica Trattazione algebrica e grafica degli equilibri chimici in soluzione acquosa, EdiSES
- David S. Hage, James D. Carr, Chimica Analitica e Analisi Quantitativa, Piccin
Testi per approfondimento:
- Kahlert, Scholz, Acid-Base Diagrams
Butler, Ionic Equilibrium Solubility and pH Calculations
- J.L. Burgot, Ionic Equilibria in Analytical Chemistry
Tutto il materiale grafico e visivo presentato durante le lezioni (non appartenente ai libri di riferimento menzionati) verrà fornito agli studenti.
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Modulo: 27111 - LABORATORIO DI CHIMICA ANALITICA I
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Testi di riferimento:
-D.A. Skoog, D.M. West, F. J. Holler, S.R. Crouch, Fondamenti di Chimica Analitica, EdiSES
- D.C. Harris, Chimica Analitica Quantitativa, Zanichelli
Tutto il materiale grafico e visivo presentato durante le lezioni (non appartenente ai libri di riferimento menzionati) verrà fornito agli studenti.
