CHIMICA ANALITICA I E LABORATORIO A - L

Obiettivi formativi

• MODULO 1

  Lo studente dovrà acquisire la capacità di affrontare problematiche relative a sistemi reali all’equilibrio in soluzione acquosa (indicatore di Dublino 1). Dovrà essere in grado, in particolare, di determinare la composizione chimica di una soluzione acquosa in presenza di equilibri acido-base e/o di precipitazione e/o di complessazione (indicatore di Dublino 2). Dovrà conoscere le principali applicazioni di questi equilibri all'analisi volumetrica.

  Informazioni per gli studenti con disabilità e/o DSA: a garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del Dipartimento cui afferisce l’insegnamento.

• MODULO 2

  Il corso mira a fornire agli studenti gli strumenti necessari per l'applicazione in laboratorio degli aspetti fondamentali relativi agli equilibri ionici in soluzione (modulo 1) attraverso l’impiego delle metodiche di analisi gravimetrica e volumetrica di maggior rilievo in chimica analitica. Il corso si propone, infatti, di fornire una visione globale del processo analitico a partire dalla scelta del metodo di analisi fino all'elaborazione dei dati e la discussione critica dei risultati.

  Conoscenza e capacità di comprensione:

  Comprensione dei concetti alla base dei metodi classici di analisi volumetrica e gravimetrica e dei principali campi di applicazione degli stessi. Conoscenza degli elementi della statistica per il trattamento dei dati sperimentali.

  Conoscenza e capacità di comprensione applicate:

  Sviluppo degli strumenti per la comprensione dei metodi e delle procedure per l’analisi chimica quantitativa nonché l’acquisizione della manualità richiesta dai metodi volumetrici e gravimetrici attraverso esperienze in laboratorio. Sviluppo del necessario senso critico per la presentazione del dato analitico ottenuto.

  Autonomia di giudizio:

  Capacità di risolvere autonomamente un problema analitico utilizzando metodi volumetrici/gravimetrici nonché capacità di interpretazione dei dati sperimentali sulla base delle conoscenze acquisite e delle esperienze di laboratorio svolte.

  Abilità comunicative:

  Acquisire adeguata proprietà di linguaggio e capacità di esporre con rigore gli argomenti trattati nel corso.

  Capacità di apprendere:

  Capacità di sviluppare strumenti e competenze per intraprendere con successo i successivi percorsi di studio con un elevato livello di autonomia.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

• MODULO 1

  Lezioni frontali con qualche esercitazione numerica su tutti gli argomenti previsti dal programma di esame

  Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus

• MODULO 2

  Lezioni frontali e presentazione delle esperienze di laboratorio. Verranno utilizzati vari mezzi di supporto alla didattica come presentazioni PowerPoint. Esercitazioni in aula ed esperienze di laboratorio relative all’analisi volumetrica e gravimetrica.

  Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Prerequisiti richiesti

• MODULO 1

  Conoscenze di base di matematica e di chimica.

• MODULO 2

  Conoscenza dei concetti fondamentali di Matematica, Fisica, Chimica Generale ed Inorganica.

Frequenza lezioni

• MODULO 1

  Come da regolamento didattico di ateneo e/o regolamento del Corso di Studi. In ogni caso fortemente consigliata perchè facilita notevolmente l'apprendimento.

• MODULO 2

  Frequenza obbligatoria come indicato nel Regolamento didattico del corso di laurea e nel Regolamento didattico di Ateneo (art. 24).

Contenuti del corso

• MODULO 1

  1.1 Equilibrio chimico – Costante di equilibrio. Fattori che influenzano la costante di equilibrio: composizione, solvente, temperatura. Trattazione sistematica di sistemi ionici all’equilibrio. Bilanci di massa, di carica e protonico.

  1.2 Attività - Relazione fra attività, concentrazione, coefficiente di attività ed espressione di equilibrio. Costanti termodinamiche e costanti stechiometriche. Forza ionica. Cenni sulla legge di Debye-Huckel.

  2. Equilibri acido-base - Teorie di Broensted e Lewis. Concetto di coppia coniugata. Forza di acidi e basi. Prodotto ionico dell'acqua e pH. Acidità e neutralità di una soluzione acquosa. Soluzioni acquose di acidi forti e basi forti. Trattazione rigorosa dell'equilibrio. Trattazione approssimata: criteri e limiti di validità. Soluzioni acquose di acidi deboli monoprotici e basi deboli monoacide. Grado di dissociazione. Trattazione rigorosa dell'equilibrio. Trattazione approssimata: criteri e limiti di validità. Soluzioni acquose contenenti una coppia coniugata acido base. Trattazione rigorosa. Soluzioni tampone. Trattazione approssimata: criteri e limiti di validità. Potere tampone: definizione, calcolo e semplici applicazioni. Soluzioni acquose di acidi poliprotici e basi poliacide. Trattazione rigorosa e approssimata. Espressione della composizione in funzione del pH. Diagrammi di distribuzione. Anfoliti. Soluzioni acquose contenenti coppie coniugate di acidi poliprotici e basi poliacide. Trattazione rigorosa e approssimata. Miscele di acidi e di basi.

  3. Equilibri di complessazione - Costante di formazione termodinamica. Costante di formazione condizionale. Leganti monodentati e polidentati. Effetto chelante. Trattazione degli equilibri di complessazione. Effetto del pH sugli equilibri di complessazione.

  4. Equilibri di precipitazione - Prodotto ionico, solubilità e prodotto di solubilità. Influenza della forza ionica, della temperatura, del solvente. Effetto dello ione a comune. Precipitazione simultanea e precipitazione selettiva. Effetto delle interazioni acido base sulla solubilità di sali formati da cationi e anioni monovalenti, bivalenti e trivalenti: interazioni acido-base di Broensted; interazioni acido-base di Lewis.

  5.1 Titolazioni acido-base - Metodi volumetrici: generalità. Concetto di titolazione, punto di equivalenza e punto di fine o di arresto. Curva di titolazione: trattazione rigorosa ed approssimata. Errore di titolazione. Indicatori acido-base. Titolazione acido forte-base forte e viceversa, acido debole-base forte, base debole-acido forte, acido poliprotico-base forte, base poliacida-acido forte. Criteri di titolabilità. Titolazioni di miscele di acidi o di basi.

  5.2 Titolazioni per precipitazione - Curva di titolazione: trattazione rigorosa ed approssimata. Errore di titolazione. Titolazione di Mohr. Titolazione di Volhard. Titolazione di Fajans. Titolazione di miscele di alogenuri.

  5.3 Titolazioni complessometriche - Titolazioni con EDTA: titolazioni dirette, indirette, per spostamento, di ritorno. Curva di titolazione: trattazione rigorosa ed approssimata. Effetto del complessante ausiliario. Indicatori metallocromici. Errore di titolazione. Titolazione di Liebig.

• MODULO 2

  Introduzione al corso. Elementi di statistica. Errori in chimica analitica. Presentazione dei risultati. Indici di posizione e dispersione. Test statistici più comuni.

  Strumenti di misura. Precisione, accuratezza, sensibilità. Strumenti di laboratorio: la bilancia analitica e la vetreria tarata.

  Analisi volumetrica. Generalità sulle titolazioni. Preparazione delle soluzioni standard. Definizione di standard primario. Procedure di standardizzazione. Titolazioni acido-base. Indicatori. Determinazione acidimetrica e alcalimetrica del borace.

  Titolazioni di precipitazione. Argentometria. Determinazione dei cloruri secondo le metodiche di Mohr, Fajans e Volhard. Separazione carbonati/cloruri.

  Analisi gravimetrica. Analisi per precipitazione. Formazione, natura e dimensioni dei precipitati. Determinazione gravimetrica del Ni²⁺ come bis-dimetilgliossimato.

  Titolazioni complessometriche. Titolazioni con EDTA. Indicatori metallocromici. Determinazione del Cu²⁺.

  Titolazioni redox. Metodi basati sull’impiego del permanganato. Determinazione del Fe²⁺. Iodometria. Determinazione del Cu²⁺.

Testi di riferimento

• MODULO 1

  1. D.Harris: Fondamenti di Chimica Analitica - Zanichelli

  2. Holler Crouch: Fondamenti di Chimica Analitica di Skoog e West- EDISES Editore

  3. Appunti delle lezioni

• MODULO 2

  1. I. M. Kolthoff, E. B. Sandell, E. J. Meehan, S. Bruckenstein, “Analisi Chimica Quantitativa”, Piccin, Padova.

  2. D. C. Harris, "Chimica Analitica quantitativa", terza ed., Zanichelli, Bologna.

  3. F. J. Holler, S. R. Crouch, “Fondamenti di Chimica Analitica”, terza ed., Edises, Napoli.

  4. M. Garetto, "Statistica, lezioni ed esercizi", Università di Torino.

  5. E. De Simoni, "Chimica Analitica", CUL, Bologna.

Programmazione del corso

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

• MODULO 1

  Prova scritta basata sugli argomenti trattati e svolti negli esercizi durante il corso che fungerà da ammissione al colloquio.

  Colloquio basato su domande formulate dalla commissione principalmente sugli argomenti considerati irrinunciabili ma anche sulla rimanente parte del programma.

  La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

• MODULO 2

  Prova scritta e prova orale con valutazione delle relazioni di laboratorio.

  La prova scritta riguarderà lo svolgimento di esercizi della stessa tipologia di quelli presentati e svolti durante le lezioni e le esercitazioni in aula, di cui almeno uno relativo alle esperienze di laboratorio.

  La prova orale consisterà in una discussione volta ad accertare il livello di conoscenza dello studente sugli argomenti trattati durante le lezioni frontali e sui metodi analitici utilizzati nel corso delle esperienze di laboratorio.

  Ogni studente dovrà compilare e produrre con puntualità una relazione di laboratorio, ovvero un elaborato scritto contenente la procedura sperimentale seguita ed i risultati ottenuti, per ogni singola esperienza di laboratorio effettuata durante il corso. Le relazioni verranno visionate e discusse con il docente durante le attività di laboratorio.

  L’esito della verifica dell’apprendimento terrà conto, oltre che della prova scritta e orale, anche delle suddette relazioni di laboratorio.

  La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

• MODULO 1

  http://studium.unict.it/

• MODULO 2

  Le domande verteranno esclusivamente sugli argomenti presentati nel corso delle lezioni e delle attività di laboratorio.

  Esempi:

  • Calcolo dell'errore percentuale commesso su una titolazione volumetrica.
  • Descrivere la procedura di standardizzazione di una soluzione di EDTA.
  • Problematiche connesse all’impiego di soluzioni di permanganato.
  • Principio di funzionamento degli indicatori acido-base.
  • Calcolo dell’errore relativo, assoluto e della concentrazione esatta di una soluzione.