MATERIA: ANALISI CHIMICA , ELABORAZIONE DATI E LABORATORIO

CLASSI:III A ch., IV A ch, V A ch.

A.S. 2008 -2009

INSEGNANTI: VIOLANTE CARLA, BONATTI GIANNI, BOSCHI RENATA, MAGNANI ANGIOLINA, MASSIMI ALBERTO.

La chimica analitica è uno strumento e non una scienza fine a se stessa. Una persona interessata alla biologia, alla medicina, alla scienza ambientale, alla geologia, all’oceanografia, all’archeologia o alla paleontologia può confidare nella chimica analitica per studiare come una cellula nervosa comunica con le sue vicine, per scoprire se le concentrazioni enzimatiche nel sangue del proprio paziente sono elevate o per diagrammare l’andamento della temperatura dell’oceano negli ultimi 50000 anni.

D.C. Harris

OBIETTIVI DEL CORSO

• Comprensione dei principi chimico fisici che costituiscono il supporto teorico delle tecniche basilari del laboratorio
• Acquisizione di una adeguata e precisa manualità nelle operazioni fondamentali di una analisi quali e quantitativa;
• Comprensione e utilizzazione del linguaggio chimico, servendosi di una terminologia appropriata.
• Comprensione dei limiti, delle incertezze dei risultati ottenuti.
• Capacità di presentare dati ottenuti in forma idonea per una corretta interpretazione, utilizzando grafici, tabelle, certificati di analisi.
• Capacità di pianificare il proprio lavoro di analista.

STRUMENTI E METODI DI INSEGNAMENTO

Gli argomenti verranno proposti attraverso lezioni frontali dove come strumenti si utilizzeranno il libro di testo, fotocopie, BAI (istruzioni analitiche di base), SOP (procedure operative standard), testi ufficiali (leggi). Il laboratorio sarà frequentato in modo regolare, gli allievi lavoreranno individualmente ogni qualvolta questo sia possibile, le esercitazioni di laboratorio saranno selezionateed organizzate in modo da costituire una valida e mutua integrazione con la parte teorica e l’attività analitica verrà impostata seguendo le norme di qualità ISO 9002, per le quali il laboratorio H10 ha ottenuto la certificazione. Lo studente sarà sempre sollecitato a intervenire, a porre quesiti, a prospettare soluzioni e stimolato a effettuare una rielaborazione critica dei metodi studiati.

VERIFICHE E VALUTAZIONI

La verifica delle conoscenze e delle abilità acquisite serviranno per stabilire :

• il livello di conoscenze teoriche acquisite e la capacità di argomentare adeguatamente i temi proposti;
• la capacità di stendere relazioni di lavoro ben strutturate e documentate, partendo dall'approccio al problema per finire con l'elaborazione dei dati raccolti e la loro presentazione;
• l'acquisizione delle abilità essenziali relative al laboratorio, inteso non solo come semplice sequenza di operazioni manuali ma soprattutto come attuazione pratica di capacità progettuali.

Nella valutazione globale inoltre si terrà conto anche della progressione e della disponibilità ad apprendere nonchè della maturazione della personalità.

Le prove utilizzate saranno :

• prove sritte a vari livelli di strutturazione;
• sondaggi campione;
• interrogazioni su vasta parte del programma in modo da favorire l’organizzazione dei contenuti in una visione il più globale possibile della materia;
• controllo del quaderno di laboratorio e del quaderno dell’analista.

CLASSE TERZA

Il programma del terzo anno è fondamentale per l'acquisizione dei concetti che sono alla base della comprensione teorica dello svolgimento delle reazioni e per l'acquisizione delle tecniche fondamentali di base.

Obiettivi specifici della disciplina saranno:

• acquisizione dei principi che sono alla base della comprensione teorica delle soluzioni, dell'equilibrio chimico, degli equilibri eterogenei, degli equilibri acido-base;
• conoscenza delle operazioni fondamentali che si usano nel laboratorio chimico;

CONTENUTI

Periodo: settembre - ottobre

• Nomenclatura: ossidi, idrossidi, acidi, sali e reazioni di salificazione.
• Unità di misura. Cifre significative, il calcolo con le cifre significative.
• Reazioni chimiche: significato delle reazioni chimiche, reazioni ioniche, reazioni redox, calcoli stechiometrici.

Periodo: ottobre

• Le soluzioni: il solvente acqua, elettroliti e non elettroliti, solubilità. Concentrazione delle soluzioni: percentuale, molarità, formalità, molalità, frazione molare, ppm, titolo, normalità e definizione di massa equivalente.

Periodo: novembre

• Equilibrio chimico: costanti di equilibrio, fattori che influenzano l'equilibrio e principio di Le Chatelier.

Periodo : seconda metà di novembre- gennaio

• Equilibri eterogenei: solubilità e prodotto di solubilità, la precipitazione, effetto dello ione in comune, interazione tra ioni, effetto sale.
• Analisi gravimetrica e analisi volumetrica per precipitazione.

Periodo: dicembre

• Elaborazione matematica dei dati analitici: valore medio di una serie di dati, errore assoluto e relativo, accuratezza e precisione, deviazione istogramma dei risultati, deviazione standard.

Periodo : febbraio

• Equilibri acido - base
• Acidi e basi (Arrenhius e Bronsted), equilibrio di ionizzazione dell'acqua, definizione e scala di pH, elettroliti forti e deboli, Ka e Kb e relativa relazione per una coppia coniugata.

Periodo : marzo

• Analisi volumetrica
• Definizione di titolante, punto di equivalenza, punto di fine di una titolazione, le reazioni e i calcoli nell'analisi volumetrica, preparazione di soluzioni standard e relativa standardizzazione.

Periodo : aprile

• Calcoli di pH
• Soluzioni di acidi e basi forti monoprotici, soluzioni di acidi e basi deboli, soluzioni di acidi poliprotici, soluzioni acquose di sali, reazioni di idrolisi, calcoli di pH di soluzioni di sali .

Periodo : maggio – giugno

• Soluzioni tampone
• Soluzioni di coppie coniugate acido-base, preparazione diuna miscela tampone, campo di attività di un tampone, scelta di un tampone.

CLASSE QUARTA

Il programma della classe quarta si proponel’insegnamento dei principali metodi fisici dell’analisi chimica quantitativa e qualitativa. Tali metodi si basano sulle proprietà chimico-fisiche della materia, quindi il corso in oggetto presupponeconoscenze di chimica generale, di fisica e di chimica fisica.

Di ogni metodo si prenderà in considerazione:

• il principio fisico teorico su cui si fonda
• lo schema della strumentazione e il relativo funzionamento
• l’analisi qualitativa e quantitativa
• l’influenza dei vari parametri chimico-fisici sulla misura strumentale.

Le esercitazioni pratiche saranno organizzate in modo che lo studente:

• conosca le caratteristiche, le prestazioni, i comandi e il funzionamento dello strumento utilizzato
• sia in condizione di eseguire correttamente le operazioni di taratura e di misura.

CONTENUTI

 Periodo: settembre- ottobre

• Ripasso dei metodi analitici di titolazione. Titolazioni di complessazione e di precipitazione.

Periodo: novembre-dicembre

• Potenziometria: celle galvaniche, elettrodie potenziale di elettrodo, legge di Nernst, elettrodi di riferimento e di misura, studio in particolare dell’elettrodo a vetro, misura del pH, titolazioni potenziometriche.

Periodo: gennaio

• Conduttimetria: conducibilità elettrica delle soluzioni, la legge fondamentale della conduttimetria, conducibilità equivalente e legge di Kohlrausch, misure dirette di conducibilità, misure indirette (titolazioni).

Periodo: febbraio

• Introduzione ai metodi ottici: le radiazioni elettromagnetiche, interazioni tra radiazioni e materia, assorbimento ed emissione.

Periodo: marzo

• Spettrofotometria ultravioletto-visibile: legge di Beer e sua importanza, strumentazione (sorgenti, monocromatori, celle, rivelatori, strumenti monoraggio e doppio raggio, strumenti a serie di diodi), analisi qualitativa (fattori che influenzano la posizione della lunghezza d’onda del massimo d’assorbimento, fattori che determinano l’intensità di una banda), analisi quantitativa (deviazioni dalla legge di Beer, merodo della retta di taratura e metodo delle aggiunte multiple di standard).

Periodo: aprile-maggio

• Spettrofotometria infrarossa: modello classico e modello quantistico dell’assorbimento nell’IR, vibrazioni molecolari, parametri caratteristici delle bande IR, strumentazione (schema a blocchi di uno spettrofotometro a dispersione e di uno spettrofotometro FT-IR), cenni di analisi qualitativa e quantitativa.

CLASSE QUINTA

Il programma della classe quinta rappresenta la naturale conclusione dei corsi precedenti, destinati all’acquisizione dei fondamenti dei metodi di analisi, ripresi e sviluppati nei loro aspetti applicativi di base.

Obiettivi specifici della disciplina

• conoscenza di tecniche analitiche ufficiali, dei principi su cui si basano, delle loro applicazioni nell’analisi di alcuni prodotti.
• capacità di esaminare criticamente e comparativamente i vari metodi di analisi in relazione alle loro specifiche di sensibilità, accuratezza, precisione, interferenze, ecc.
• capacità di interpretare ed elaborare i dati analitici relativi alle singole analisi, con attenzione ancheal quadro d’insieme, al fine di esprimere una valutazione analitica globale sul prodotto in esame anche e soprattutto, in relazione agli aspetti giuridici e normativi in genere.

Contenuti

Periodo: tutto l’anno scolastico

• principi teorici relativi alle analisi e inquadramento del problema analitico dal punto di vistamerceologico, legislativo, ambientale.

Periodo: tutto l’anno scolastico.

• statistica applicata all’elaborazione dati
• Spettrofotometria di assorbimento atomico: il fenomeno dell’assorbimento atomico e gli spettri di assorbimento atomico, strumentazione (sorgenti, sistemi di atomizzazione, monocromatore, rivelatore e sistema di lettura del segnale), fenomeni che si verificano durante l’atomizzazione, interferenze non spettrali e spettrali, analisi quantitativa (metodo della retta di taratura e metodo dell’aggiunta).
• Spettroscopia di emissione atomica: aspetti teorici, strumentazione (spettrometri di emissione a fiamma, a plasma, quantometri), analisi quantitativa e qualitativa
• metodi cromatografici di analisi, in particolare HPLC e GC, cenni di Elettroforesi (SDS-PAGE verticale) ecenni di NMR.

ATTIVITA’ DIPROGETTO

• Progetto Acque: coinvolge le classi terza e quarta in collaborazione con due classi prime. Riguarda il monitoraggio chimico-fisico e microbiologico del torrente Stirone.
• Micodepurazione: coinvolge tutte le classi del triennio ed esamina la possibilità di depurare i terreni tramite i funghi.
• Progetti di approfondimento su tematiche diverse, anche su proposta degli studenti, svolti in piccoli gruppi.

Fidenza 16-09-2008