SCIENZE CHIMICHEChimicaAnno accademico 2023/2024

1008085 - CHIMICA ANALITICA I E LABORATORIO M - Z
Modulo 1008086 - MODULO 1

Docente: CARMELO SGARLATA

Risultati di apprendimento attesi

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.

Conoscenza e capacità di comprensione:

Conoscenza degli aspetti fondamentali relativi allo studio degli equilibri ionici in soluzione.

Conoscenza e capacità di comprensione applicate:

Sviluppo degli strumenti per la comprensione ed applicazione in laboratorio di metodi e procedure per l’analisi chimica quantitativa nonché per la presentazione e discussione del dato analitico. Sviluppo di competenze adeguate per ideare e sostenere argomentazioni e per risolvere problemi relativi agli argomenti trattati nel corso.

Autonomia di giudizio:

Capacità di elaborare soluzioni ai problemi relativi agli equilibri in soluzione, raccogliere ed interpretare i dati sperimentali sulla base delle conoscenze acquisite e delle esperienze di laboratorio.

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.

Informazioni per 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.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Lezioni frontali e svolgimento di esercitazioni volte alla soluzione di problemi relativi agli equilibri ionici in soluzione.

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

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

Frequenza lezioni

Frequenza obbligatoria come indicato nel Regolamento didattico del corso di laurea e nel Regolamento didattico di Ateneo

Contenuti del corso

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. Bilancio di massa, bilancio protonico, bilancio di carica. Acidi e basi deboli: calcolo rigoroso del pH e criteri per le approssimazioni. Soluzioni tampone: calcolo del pH, potere tampone. Acidi poliprotici e basi poliacide. Diagrammi di distribuzione delle specie. Soluzioni di anfoliti. Miscele di acidi e/o di basi. Curve di titolazione: acido forte-base forte, acido debole monoprotico-base forte, acido debole poliprotico-base forte. Trattamento rigoroso ed approssimazioni.

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 sulla solubilità di un sale poco solubile. Titolazioni di precipitazione.

Equilibri di complessazione. Definizione di complesso. Leganti mono e polidentati. Grado di formazione. Effetto del pH sugli equilibri di complessazione. EDTA, proprietà acido-base e complessanti. Costante di formazione condizionale. pH minimo operativo. Titolazioni complessometriche.

Testi di riferimento

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

Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Concetti 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
2Forza 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
3Equilibri 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. 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
4Acidi e basi deboli: calcolo rigoroso del pH e criteri per le approssimazioni. Soluzioni tampone: calcolo del pH, potere tampone. Acidi poliprotici e basi poliacide. Diagrammi di distribuzione delle specie. Soluzioni di anfoliti. Miscele di acidi e/o di basi.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
5Curve di titolazione: acido forte-base forte, acido debole monoprotico-base forte, acido debole poliprotico-base forte. Trattamento rigoroso ed approssimazioni.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
6Equilibri 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 sulla solubilità di un sale poco solubile. 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
7Equilibri di complessazione. Definizione di complesso. Leganti mono e polidentati. Grado di formazione. Effetto del pH sugli equilibri di complessazione. 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

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

Prova scritta e prova orale.

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. Il superamento della prova scritta sarà ottenuto tramite il corretto svolgimento della maggioranza degli esercizi proposti.

La prova orale potrà essere sostenuta solo dopo aver superato con esito positivo la prova scritta. Essa 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. Verrà inoltre verificata la capacità dello studente di esporre i contenuti con un linguaggio scientifico appropriato nonché il senso critico acquisito dallo stesso nell'affrontare problematiche di carattere applicativo.

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

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

Dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura o dalla forza ionica. Calcolo del pH di una soluzione di un acido debole monoprotico. Potere tampone. Calcolo della distribuzione delle specie. Curva di titolazione acido forte-base forte. Effetto dello ione in comune sulla solubilità di un sale poco solubile. Costante di formazione condizionale. pH minimo operativo.


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