CHIMICA ANALITICA I E LABORATORIO M - Z

12 CFU - 1° semestre

Docenti titolari dell'insegnamento

CARMELO SGARLATA - MODULO 1 - CHIM/01 - 6 CFU
GIUSEPPA GRASSO - MODULO 2 - CHIM/01 - 6 CFU

Obiettivi formativi

MODULO 1
L'obiettivo del corso è quello di fornire agli studenti le nozioni fondamentali relative agli equilibri ionici in soluzione nonché gli strumenti per la comprensione e realizzazione in laboratorio (modulo 2) delle più comuni operazioni inerenti l’analisi chimica quantitativa. 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 attraverso l'applicazione dei principi che regolano gli equilibri chimici in soluzione e la conoscenza delle metodiche classiche di analisi.
MODULO 2
Il corso mira a fornire agli studenti gli strumenti necessari per l'applicazione in laboratorio delle nozioni fondamentali relative agli equilibri ionici in soluzione (acquisite durante il modulo 1) attraverso l’impiego delle metodiche di analisi gravimetriche e volumetriche 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.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

MODULO 1
Lezioni frontali ed esercitazioni in aula
MODULO 2
Lezioni frontali, esercitazioni in aula ed esperienze di laboratorio.

Prerequisiti richiesti

MODULO 1
Conoscenza dei concetti fondamentali di Matematica, Fisica, Chimica Generale ed Inorganica
MODULO 2
Conoscenza dei concetti fondamentali di Matematica, Fisica, Chimica Generale ed Inorganica.

Frequenza lezioni

MODULO 1
Frequenza obbligatoria
MODULO 2
Frequenza obbligatoria.

Contenuti del corso

MODULO 1
Concetti introduttivi. Energia libera di Gibbs ed equilibrio chimico. Costante di equilibrio termodinamica e stechiometrica. Fattori che influenzano la costante di equilibrio. Forza ionica. Attività e coefficiente di attività. Teoria di Debye-Huckel. Dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura.

Equilibri acido-base. Prodotto ionico dell’acqua. Definizione di pH. Forza di acidi e basi. Acidi e basi forti: calcolo del pH e contributo della dissociazione dell’acqua. Risoluzione di problemi relativi agli equilibri ionici in soluzione: equazione rigorosa e criterio per le approssimazioni. Bilancio di massa, bilancio protonico, bilancio di carica. Acidi e basi deboli: calcolo rigoroso del pH ed equazioni approssimate. Soluzioni tampone: calcolo del pH, potere tampone. Acidi poliprotici e basi poliacide. Diagrammi di distribuzione. Anfoliti. Miscele di acidi. Curve di titolazione: acido forte-base forte, acido debole monoprotico-base forte, acido debole poliprotico-base forte.

Equilibri di precipitazione. Prodotto di solubilità, dipendenza dalla temperatura, solvente e forza ionica. Solubilità, effetto dello ione in comune, del pH e della formazione di complessi. Titolazioni di precipitazione.

Equilibri di complessazione. Grado di formazione. Effetto del pH sugli equilibri di complessazione. Leganti mono e polidentati. EDTA, proprietà acido-base e complessanti. Costante di formazione condizionale, pH minimo operativo. Titolazioni complessometriche.
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 gravimetrica. Analisi per precipitazione. Formazione di precipitati. Determinazione gravimetrica del Ni²⁺ come bis-dimetilgliossimato.

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

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. H. Freiser, Q. Fernando, “Gli Equilibri Ionici nella Chimica Analitica", Piccin, Padova

2. D. C. Harris, “Chimica Analitica Quantitativa”, terza ed., Zanichelli, Bologna

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

4. F. J. Holler, S. R. Crouch, “Fondamenti di Chimica Analitica”, terza ed., Edises, Napoli
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. E. De Simoni, "Chimica Analitica", CUL, Bologna

5. M. Garetto, "Statistica, Lezioni ed Esercizi", Università di Torino

Altro materiale didattico

MODULO 1
Le lezioni e le numerose esercitazioni del corso sono in gran parte svolte alla lavagna. I contenuti del corso sono fruibili tramite i libri di testo consigliati, gli appunti di lezione e le slides.
MODULO 2
Slides fornite dal docente.

Programmazione del corso

MODULO 1
	Argomenti	Riferimenti testi
1	Concetti introduttivi. Energia libera di Gibbs ed equilibrio chimico. Costante di equilibrio termodinamica e stechiometrica. Fattori che influenzano la costante di equilibrio.	H. Freiser, Q. Fernando, “Gli Equilibri Ionici nella Chimica Analitica'', Piccin, Padova; D. C. Harris, “Chimica Analitica Quantitativa”, 3° ed., Zanichelli, Bologna
2	Forza ionica. Attività e coefficiente di attività. Teoria di Debye-Huckel. Dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura.	H. Freiser, Q. Fernando, “Gli Equilibri Ionici nella Chimica Analitica'', Piccin, Padova; D. C. Harris, “Chimica Analitica Quantitativa”, 3° ed., Zanichelli, Bologna
3	Equilibri acido-base. Prodotto ionico dell’acqua. Definizione di pH. Forza di acidi e basi. Acidi e basi forti: calcolo del pH e contributo della dissociazione dell’acqua. Risoluzione di problemi relativi agli equilibri ionici in soluzione: equazione rigorosa e criterio per le approssimazioni. Bilancio di massa, bilancio protonico, bilancio di carica.	Freiser, Fernando, “Gli Equilibri Ionici nella Chimica Analitica'', Piccin; Harris, “Chimica Analitica Quantitativa”, 3° ed., Zanichelli; Kolthoff et al., “Analisi Chimica Quantitativa”, Piccin; Holler, Crouch, “Fondamenti di Chimica Analitica”, Edises
4	Acidi e basi deboli: calcolo rigoroso del pH ed equazioni approssimate. Soluzioni tampone: calcolo del pH, potere tampone. Acidi poliprotici e basi poliacide. Diagrammi di distribuzione. Anfoliti. Miscele di acidi.	Freiser, Fernando, “Gli Equilibri Ionici nella Chimica Analitica'', Piccin; Harris, “Chimica Analitica Quantitativa”, 3° ed., Zanichelli; Kolthoff et al., “Analisi Chimica Quantitativa”, Piccin; Holler, Crouch, “Fondamenti di Chimica Analitica”, Edises
5	Curve di titolazione: acido forte-base forte, acido debole monoprotico-base forte, acido debole poliprotico-base forte.	Freiser, Fernando, “Gli Equilibri Ionici nella Chimica Analitica'', Piccin; Harris, “Chimica Analitica Quantitativa”, 3° ed., Zanichelli; Kolthoff et al., “Analisi Chimica Quantitativa”, Piccin; Holler, Crouch, “Fondamenti di Chimica Analitica”, Edises
6	Equilibri di precipitazione. Prodotto di solubilità, dipendenza dalla temperatura, solvente e forza ionica. Solubilità, effetto dello ione in comune, del pH e della formazione di complessi. Titolazioni di precipitazione.	Freiser, Fernando, “Gli Equilibri Ionici nella Chimica Analitica'', Piccin; Harris, “Chimica Analitica Quantitativa”, 3° ed., Zanichelli; Kolthoff et al., “Analisi Chimica Quantitativa”, Piccin; Holler, Crouch, “Fondamenti di Chimica Analitica”, Edises
7	Equilibri di complessazione. Grado di formazione. Effetto del pH sugli equilibri di complessazione. Leganti mono e polidentati. EDTA, proprietà acido-base e complessanti. Costante di formazione condizionale, pH minimo operativo. Titolazioni complessometriche.	Freiser, Fernando, “Gli Equilibri Ionici nella Chimica Analitica'', Piccin; Harris, “Chimica Analitica Quantitativa”, 3° ed., Zanichelli; Kolthoff et al., “Analisi Chimica Quantitativa”, Piccin; Holler, Crouch, “Fondamenti di Chimica Analitica”, Edises
MODULO 2
	Argomenti	Riferimenti testi
1	Introduzione al corso. Elementi di statistica. Errori in chimica analitica. Presentazione dei risultati. Indici di posizione e dispersione. Test statistici più comuni.	E. De Simoni, ''Chimica Analitica'', CUL, Bologna; M. Garetto, ''Statistica, Lezioni ed Esercizi'', Università di Torino; F. J. Holler, S. R. Crouch, “Fondamenti di Chimica Analitica”, terza ed., Edises, Napoli
2	Strumenti di misura, precisione, accuratezza, sensibilità. Strumenti di laboratorio: la bilancia analitica e la vetreria tarata.	E. De Simoni, "Chimica Analitica", CUL, Bologna; F. J. Holler, S. R. Crouch, “Fondamenti di Chimica Analitica”, terza ed., Edises, Napoli
3	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.	I. M. Kolthoff, E. B. Sandell, E. J. Meehan, S. Bruckenstein, “Analisi Chimica Quantitativa”, Piccin, Padova; D. C. Harris, “Chimica Analitica Quantitativa”, terza ed., Zanichelli, Bologna; F. J. Holler, S. R. Crouch, “Fondamenti di Chimica Analitica”
4	Titolazioni di precipitazione. Argentimetria. Determinazione dei cloruri secondo le metodiche di Mohr, Fajans e Volhard. Separazione carbonati/cloruri.	I. M. Kolthoff, E. B. Sandell, E. J. Meehan, S. Bruckenstein, “Analisi Chimica Quantitativa”, Piccin, Padova; D. C. Harris, “Chimica Analitica Quantitativa”, terza ed., Zanichelli, Bologna; F. J. Holler, S. R. Crouch, “Fondamenti di Chimica Analitica”
5	Analisi gravimetrica. Analisi per precipitazione. Formazione dei precipitati. Determinazione gravimetrica del Ni2+ come bis-dimetilgliossimato.	I. M. Kolthoff, E. B. Sandell, E. J. Meehan, S. Bruckenstein, “Analisi Chimica Quantitativa”, Piccin, Padova; D. C. Harris, “Chimica Analitica Quantitativa”, terza ed., Zanichelli, Bologna; F. J. Holler, S. R. Crouch, “Fondamenti di Chimica Analitica”
6	Titolazioni complessometriche. Titolazioni con EDTA. Indicatori metallocromici. Determinazione del Cu2+.	I. M. Kolthoff, E. B. Sandell, E. J. Meehan, S. Bruckenstein, “Analisi Chimica Quantitativa”, Piccin, Padova; D. C. Harris, “Chimica Analitica Quantitativa”, terza ed., Zanichelli, Bologna; F. J. Holler, S. R. Crouch, “Fondamenti di Chimica Analitica”
7	Titolazioni redox. Metodi basati sull’impiego del permanganato. Determinazione del Fe2+. Iodometria. Determinazione del Cu2+.	I. M. Kolthoff, E. B. Sandell, E. J. Meehan, S. Bruckenstein, “Analisi Chimica Quantitativa”, Piccin, Padova; D. C. Harris, “Chimica Analitica Quantitativa”, terza ed., Zanichelli, Bologna; F. J. Holler, S. R. Crouch, “Fondamenti di Chimica Analitica”

Verifica dell'apprendimento

MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

MODULO 1
Prova scritta e prova orale. La prova orale può essere sostenuta solo dopo aver superato con esito positivo la prova scritta.
MODULO 2
Prova scritta e prova orale. La prova orale può essere sostenuta solo dopo aver superato con esito positivo la prova scritta.

ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

MODULO 1
Gli esercizi da risolvere durante la prova scritta saranno della stessa tipologia di quelli presentati e svolti durante le lezioni e le esercitazioni in aula. Le domande della prova orale verteranno esclusivamente sugli argomenti presentati nel corso delle lezioni e delle attività di laboratorio.
MODULO 2
Gli esercizi da risolvere durante la prova scritta saranno della stessa tipologia di quelli presentati e svolti durante le lezioni e le esercitazioni in aula. Le domande della prova orale verteranno esclusivamente sugli argomenti presentati nel corso delle lezioni e delle attività di laboratorio.

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