UniCa Chimica Didattica Insegnamenti

Insegnamenti

Seleziona l'Anno Accademico:     2017/2018 2018/2019 2019/2020 2020/2021 2021/2022 2022/2023
Docente
ANTONELLA ROSSI (Tit.)
TIZIANA PIVETTA
Periodo
Secondo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
 



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[60/58]  CHIMICA [58/00 - Ord. 2012]  PERCORSO COMUNE 12 120

Obiettivi

Obiettivi formativi

Coerentemente con gli obiettivi formativi del Corso di Laurea in Chimica i risultati dell'apprendimento del corso sono declinabili in base ai Descrittori di Dublino secondo lo schema seguente:
- Conoscenza e capacità comprensione: Il modulo 1 denominato “Chimica Analitica 2” ha l'obiettivo di far acquisire allo studente le conoscenze di base di Chimica Analitica Strumentale in particolare di Elettroanalitica: potenziometria e conduttimetria e di Spettroscopia Analitica: spettroscopia di assorbimento atomico (AAS), spettroscopia di emissione atomica (EAS), spettroscopia di emissione atomica con plasma ad accoppiamento induttivo (ICP-AES) con cenni di ICP-MS e per la caratterizzazione molecolare la spettroscopia UV- Visibile. Lo studente avrà le conoscenze necessarie per la comprensione e l’analisi statistica dei risultati ottenuti in laboratorio e sarà in grado di scegliere e usare le tecniche analitiche più adatte alla caratterizzazione delle sostanze nei vari ambiti: da quello ambientale a quello dei materiali. Conoscerà gli elementi del calcolo dell’errore e della qualità del dato analitico. Il Laboratorio di Chimica Analitica 2 ha l'obiettivo di far acquisire allo studente le competenze relative all'uso di piccola e media strumentazione di laboratorio e alle norme di sicurezza in un laboratorio di chimica analitica strumentale.
Capacità di applicare conoscenze e comprensione: Lo studente acquisirà la capacità di far riferimento alla legislazione vigente per utilizzare, interpretare ed eseguire protocolli analitici; descrivendone con rigore matematico i risultati; - Possederà le informazioni necessarie per modificare le condizioni sperimentali al fine di migliorare i limiti di rivelabilità e di quantificazione. Lo studente saprà applicare i metodi spettroscopici, elettroanalitici e le tecniche separative all'analisi di campioni reali dal campo ambientale a quello dei materiali. Saprà calcolare l’errore e l’intervallo di confidenza delle misurazioni effettuate.
Autonomia di giudizio: Lo studente sarà in grado di analizzare criticamente quando applicare le tecniche elettro-analitiche e quelle spettroscopiche identificandone pregi e limiti anche riferendosi ai metodi di campionamento e di preparazione del campione, di giudicare in modo autonomo la validità di un dato analitico sulla base della tecnica utilizzata, la problematica affrontata e di applicare quando necessario l’ analisi statistica dei dati. Lo studente, al termine del corso, saprà procurarsi, autonomamente, informazioni bibliografiche: saprà far riferimento a regolamenti, norme, leggi e articoli scientifici per progettare ed eseguire un’attività di tipo analitico che richieda l'uso della strumentazione scientifica e di eseguire la taratura e l'elaborazione dei dati sperimentali con il ricorso ai più comuni strumenti informatici.
Abilità nella comunicazione: Lo studente sarà in grado di esprimersi utilizzando l'appropriata terminologia della chimica analitica e avrà la capacità di comunicare le informazioni, discutere le proprie idee, sollevare problemi e proporre soluzioni. Sarà in grado altresì di articolare e strutturare con rigore un discorso su un tema che gli viene proposto e saprà comunicare le conoscenze e le conclusioni sia ad un uditorio di esperti sia ad uditorio di non specialisti. Svilupperà la capacità di lavorare in gruppo.
Capacità di apprendimento: Al termine del corso lo studente avrà sviluppato una metodologia di studio che gli permetta di affrontare e di approfondire nuovi argomenti; saprà gestire il tempo per l'esecuzione delle analisi. Saprà utilizzare autonomamente e in maniera appropriata le fonti di aggiornamento professionale (bibliografia, banche dati, regolamenti Europei e leggi italiane) e saprà scrivere un certificato di analisi.

Prerequisiti

Lo studente deve avere una solida conoscenza di base di Chimica Generale e Inorganica, Chimica Analitica e laboratorio 1 nonché di Matematica e Fisica.

Contenuti

Introduzione alla Chimica Analitica Strumentale. Stadi di un’analisi chimica; norme ed enti; normativa e legislazione vigente per analisi di campioni reali e uso della letteratura chimica. La qualità del dato analitico: Grandezze fisiche; misure dirette e indirette; Caratteristiche degli strumenti di misura; soglia, portata e sensibilità; Tipi di errore; Errore Massimo e sua propagazione; Cifre significative; Errori casuali: giustificazione della media; scarti; frequenza e distribuzione degli scarti; funzione di Gauss; valore medio e deviazione standard; coefficiente di variazione; accuratezza, precisione, ripetibilità e riproducibilità; livelli di fiducia; verifica di ipotesi: confronto di una media con un valore noto; confronto delle medie di due campioni; test per la eliminazione dei dati sospetti; limiti di rilevabilità e di quantificazione; metodo dei minimi quadrati e curve di calibrazione; l’errore sulla pendenza e sull’intercetta. Gestione dei fogli elettronici per la costruzione della retta di taratura.
Elettroanalitica Conduttimetria – Principio fisico – Strumnetazione e sua manutenzione e controllo; Esempi di applicazione delle misure di conducibilità.
Potenziometria - Elettrodi e potenziali di elettrodo - l’equazione di Nernst - Celle galvaniche - elettrodi di riferimento - elettrodi per la misura del pH - elettrodi iono-sensibili. Attività e concentrazione; regolatori di forza ionica e relazione con il coefficiente di attività- misura del pH; taratura del piaccametro. Significato del parametro in relazione alla qualità delle acque - elettrodi iono-sensibili - l’elettrodo sensibile agli ioni F-; applicazione del metodo della retta di calibrazione e del metodo delle aggiunte. Gli errori nell’analisi potenziometrica. Cenni sulle tecniche voltammetriche.
Introduzione alla spettroscopia analitica: Spettroscopia di emissione atomica. Atomizzazione del campione ed emissione della radiazione. Sorgenti al plasma. Spettroscopia di assorbimento atomico: Atomizzazione in fiamma. Atomizzazione con fornetto di grafite. Strumenti. Applicazioni analitiche all'analisi delle acque, vini, terreni, particolato atmosferico, alimenti e leghe metalliche. Spettroscopia molecolare di assorbimento UV-Visibile Lo spettro di assorbimento UV-Vis. La legge di Beer-Lambert-Bouguer. Deviazioni dalla legge di Beer-Lambert-Bouguer. Spettrofotometri a singolo e a doppio raggio. Sorgenti. Selettori di lunghezze d’onda in UV-Vis; contenitori dei campioni. Rivelatori. Applicazioni all' analisi di olii di oliva (normativa CEE) e alla determinazione degli inquinanti in acque superficiali.
Introduzione alla strumentazione portatile per misure in loco - Misure in loco durante il campionamento di un'acqua e di un terreno: saggi organolettici. confronto delle prestazioni degli strumenti di laboratorio con quelle degli strumenti portatili.
Gli esperimenti che saranno proposti sono:
- Calcolo dell’errore – pesata di piccoli oggetti
- Potenziometria: calibrazione del potenziometro; misurazione del pH di acque minerali, superficiali e potabili;
- Conduttimetria: determinazione della costante di cella; misurazione del pH e della conducibilità specifica di acque minerali;
- Campionamento di acque e terreni; misure in situ e in laboratorio; preparazione del campione per l’analisi.
- Determinazione di cationi nella soluzione ottenuta dopo l’attacco del campione di terreno con metodi di analisi spettroscopica; applicazione sperimentale della legge di Lambert-Beer-Bouger;
I seguenti esperimenti saranno proposti e realizzati se ci sarà disponibilità di fondi e compatibilmente con l’orario di lezione:
- Determinazione del coefficiente di ripartizione acqua/ottanolo mediante spettroscopia di assorbimento molecolare;
- Elettroforesi: purificazione di una proteina.

Metodi Didattici

Il metodo d’insegnamento prevede lezioni frontali in aula che comprendono una presentazione orale condotta attraverso il commento di materiale illustrativo.
Ogni lezione è strutturata nel seguente modo:
• L’ introduzione, che include una presentazione degli obiettivi della lezione, durante la quale sono delineati i contenuti di essa e la loro relazione con gli obiettivi del corso. Scopi fondamentali dell’introduzione sono di consolidare l’attenzione, rinforzare la motivazione e fornire un quadro d’insieme di ciò che sarà poi sviluppato; si cercherà, quando possibile, di cominciare la lezione con un problema reale o di attualità riportato dalla stampa o con la descrizione di risultati di un esperimento preso dalla letteratura come esempio per suscitare la curiosità degli studenti e motivarli allo studio della materia.
• Lo sviluppo della lezione che prevede la presentazione particolareggiata dei contenuti in modo da far risaltare le connessioni fra le idee o i punti-chiave del tema trattato.
• La conclusione, o riassunto, che permette allo studente di rinforzare l’apprendimento e ricollegare i contenuti della lezione con gli obiettivi generali.
Le lezioni frontali (circa 45 minuti ciascuna) saranno presentate con l’uso della lavagna e di video proiettore; sono previste la presentazione di esperimenti di laboratorio dimostrativi, esercitazioni numeriche per abituare lo studente alla presentazione dei risultati e visite a laboratori accreditati e a piccolo e medie industrie nell’ambito delle attività didattiche integrative.
Le diapositive delle lezioni sono a disposizione di chi ne fa richiesta e sono caricate sulla piattaforma Moodle. Sono anche disponibili, su richiesta, articoli di approfondimento in Inglese e in Italiano. La lezione frontale è seguita dalle esercitazioni di laboratorio interattive riferite alla chimica analitica applicata a sistemi reali (metodo problem-solving).
Durante le esercitazioni di laboratorio è incoraggiato l'apprendimento cooperativo con la formazione di gruppi di lavoro.
Sono previsti anche colloqui con gli studenti sia in presenza sia via skype su richiesta mediante invio di un messaggio e-mail.

Verifica dell'apprendimento

Prove di verifica intermedie: consistono in discussioni in classe di esempi e di esercizi sugli argomenti trattati.

Al termine del corso è prevista una prova orale della durata massima di 45 minuti sulle parti principali del programma svolto. Il candidato è stimolato ad iniziare la verifica con la presentazione di un argomento a sua scelta che dimostri di aver raggiunto la capacità di apprendere anche nuovi temi autonomamente e di saper applicare quanto appreso all'analisi di campioni reali.

Durante l'esame sono valutate, per ciascuna domanda, l'appropriatezza, la correttezza e la congruenza delle conoscenze, delle abilità e delle competenze.

Lo studente deve dimostrare chiarezza e padronanza linguistica (lessicale e semantica) ed essere in grado di fare un uso appropriato del linguaggio specialistico della disciplina. Sono altresì valutati: logica e consequenzialità nel raccordo tra contenuti, struttura, organizzazione e connessioni logiche del discorso espositivo, essenzialità e capacità di sintesi.

Testi

• F. James Holler, Stanley R. Crouch, Fondamenti di Chimica Analitica, EdiSES, Napoli 2015.
• D. H. Harris, Chimica Analitica Quantitativa, Zanichelli, 3a edizione italiana, 2017.
• R. Cozzi, P. Protti e T. Ruaro, Elementi di Analisi Chimica Strumentale, Zanichelli, 2a edizione Bologna 2013
Opere di consultazione
D.A. Skoog e J. F. Holler, S.R. Crouch, Chimica Analitica Strumentale, EdiSES, Napoli 2009
J.C.Miller and J.N.Miller, Statistics for Analytical Chemistry, Ellis Horwood Ltd., Chichester, 2009.

Altre Informazioni

Articoli di approfondimento, fogli di lavoro Excel, diapositive, sono a disposizione di tutti gli studenti che ne facciano richiesta. I documenti sono condivisi sulla piattaforma Moodle e su dropbox. L’accesso alla piattaforma Moodle avviene con le credenziali di essetre; l’accesso alla dropbox deve essere richiesto alla docente.

Questionario e social

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