CHIMICA ANALITICA STRUMENTALE E LABORATORIO - MOD.1

L’insegnamento di Chimica Analitica Strumentale si inserisce tra le attività formative caratterizzanti del corso di laurea triennale di Chimica e Tecnologie Sostenibili, volte a fornire allo studente la preparazione adeguata per affrontare un problema chimico nelle sue varie articolazioni e con l'uso appropriato del linguaggio tecnico-scientifico corrente.
L'insegnamento si articola in due moduli (definiti Modulo 1 e Modulo 2), ciascuno di essi suddiviso in lezioni di teoria e esercitazioni di laboratorio. Entrambi i moduli hanno obiettivi formativi comuni di seguito enumerati:

1. Fornire conoscenze dei principi generali su cui si basano le tecniche analitiche strumentali più comunemente impiegate nei laboratori di analisi chimica.
2. Fornire le conoscenze sul funzionamento della strumentazione e sulla modalità di lettura dei responsi ottenuti dai diversi tipi di strumenti e la loro correlazione con gli aspetti teorici trattati.
3. Sviluppare senso critico che consenta agli studenti di valutare le potenzialità, i vantaggi e i limiti delle diverse tecniche analitiche strumentali studiate.
4. Introdurre gli studenti alla consapevole valutazione del ruolo dei metodi analitici strumentali nello specifico settore del controllo di qualità.
5. Sviluppare capacità nella valutazione e attendibilità di un dato analitico.
6. Sviluppare manualità, dimestichezza e autonomia nell’affrontare problemi analitici strumentali sperimentali, sia da soli sia in piccoli gruppi di lavoro.
7. Sviluppare abilità di applicare un approccio sperimentale adeguato all'indagine scientifica.
8. Sviluppare abilità nella raccolta, organizzazione e elaborazione dei dati sperimentale e presentarli mediante una relazione scritta stilata in un linguaggio scientifico contestuale.
9. Sviluppare la capacità di interpretare e valutare criticamente i risultati sperimentali in accordo con i principi teorici che sono alla base delle tecniche impiegate.

I risultati attesi sono definiti in funzione dei diversi contenuti dei due moduli in cui si articola l'insegnamento di Chimica Analitica Strumentale.

1. Conoscenza e comprensione
A) Conoscenza e comprensione dei principi fondamentali delle tecniche analitiche spettroscopiche ed elettrochimiche, delle leggi su cui si basano e delle equazioni che le esprimono.
B) Conoscenza e comprensione degli elementi che compongono gli strumenti con i quali si realizzano le tecniche analitiche spettroscopiche e elettrochimiche.
C) Conoscere le principali caratteristiche del processo di acquisizione e di elaborazione dei dati sperimentali in particolare riguardo la strumentazione di spettroscopia e elettrochimica.

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione
A) Capacità di utilizzare le leggi e i concetti appresi per la scelta delle tecniche analitiche strumentali per la risoluzione di un problema analitico.
B) Capacità di comprensione degli aspetti strumentali e il loro collegamento con la base teorica di un metodo analitico strumentale.
C) Capacità di raccogliere i dati sperimentali (da soli e/o in gruppo) e elaborare i risultati in modo consistente nei risultati finali, da rendere esplicita mediante scrittura di una relazione scientifica.
D) Capacità di comprensione degli aspetti strumentali e il loro collegamento con la base teorica di un metodo analitico strumentale.

3. Capacità di giudizio
A) Capacità di esprimere un giudizio sull'applicazione di una determinata tecnica in uno specifico contesto.
B) Capacità di eseguire una valutazione critica dei risultati sperimentali riconoscendo eventuali errori e quindi proporre metodi alternativi.
C) Capacità di valutare la consistenza logica di funzionamento degli strumenti.
D) Capacità di riconoscere eventuali errori tramite un’analisi critica del metodo applicato.

4. Abilità comunicative
A) Comunicare le conoscenze apprese e il risultato della loro applicazione utilizzando un linguaggio appropriato, sia in ambito orale sia scritto.
B) Sviluppare l'abilità di lavorare in gruppo, interagendo con i compagni in modo rispettoso e costruttivo, assumendo con responsabilità il proprio ruolo nel team e rispettando pienamente tutte le norme di sicurezza e prevenzione vigenti in laboratorio chimico.

Avere raggiunto gli obiettivi formativi di: istituzioni di matematica con esercitazioni – 1 e 2, Fisica 2, Chimica analitica, Chimica generale e inorganica, possibilmente (ma non necessariamente) avendo superato gli esami di tali insegnamenti.

Per il raggiungimento degli obiettivi formativi e dei risultati di apprendimento attesi, i contenuti sviluppati nel modulo 1 sono:
1. Introduzione generale ai metodi analitici strumentali. Definizione delle prestazioni di un metodo analitico: limite di rivelabilità, standardizzazione, calibrazione, intervallo di linearità, sensibilità e selettività.
2. Introduzione ai metodi spettrofotometrici. Radiazione elettromagnetica. Aspetti quantitativi delle misure spettroscopiche. Strumentazione per la spettroscopia ottica.
3. Introduzione alla spettroscopia atomica. Spettroscopia di assorbimento, emissione e fluorescenza atomica. Tecniche di atomizzazione del campione.
4. Spettroscopia molecolare: Introduzione alla spettrofotometria di assorbimento molecolare nell'ultravioletto e nel visibile. Componenti della strumentazione. Applicazione della spettroscopia molecolare UV-vis. Analisi quantitativa.
5. Introduzione alla chimica elettroanalitica. Celle elettrochimiche, potenziale di cella. Tipi di metodi elettroanalitici.
6. Potenziometria: principi generali. Legge di Nernst. Elettrodi di riferimento, indicatori metallici e di membrana. Strumenti per la misura del potenziale di cella.
7. Voltammetria: principi generali. Segnali di eccitazione e strumentazione. Cronoamperometria - equazione di Cottrell. Voltammetria ciclica - equazione di Randles-Sevcik. Applicazioni della voltammetria.

Come supporto allo studio, sono accettabili i vari testi di Chimica analitica strumentale a livello universitario.
Comunque si suggerisce uno dei seguenti testi:
- Holler F.J., Skoog D.A., Crouch S.R., Chimica Analitica Strumentale, EdiSES, Napoli, 2009.
- Skoog D.A., West D.M., Holler F.J., Crough S.R., Fondamenti di Chimica Analitica, EdiSES, Napoli, III ed. (2015), op. II Ed., 2005.
- Skoog D.A. , Leary J.J, Chimica Analitica Strumentale, EdiSES, Napoli, 2000.
- Harris D.C., Chimica Analitica Quantitativa, seconda edizione, Zanichelli, Bologna, 2005.
- Rubinson K.A., Rubinson J.F., Chimica Analitica Strumentale, Zanichelli, Bologna, 2002.
- R. Kellner, J.M. Mermet, M. Otto, H. M. Widmer, Chimica Analitica, Edises

La verifica dell'apprendimento riguardante la parte teorica dell'insegnamento di Chimica analitica strumentale, modulo 1, si effettua tramite un esame orale. L'esame consiste in una serie di domande aperte che riguardano gli aspetti teorici e applicativi delle diverse tecniche analitiche trattate nelle lezioni. Le domande proposte sono di diversi livelli: comprensione, applicazione, analisi, sintesi e valutazione critica.
Il voto finale dell'insegnamento di Chimica Analitica Strumentale è composto dalla media aritmetica tra:
- voto dell'esame orale del Modulo 1;
- voto dell'esame orale del Modulo 2;
- voto di laboratorio.

L'insegnamento si svolgerà attraverso lezioni frontali in cui i fondamenti teorici riguardanti le tecniche analitiche strumentali spettroscopiche ed elettrochimiche saranno presentati e discussi.

Italiano

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