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Oggetto:
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Chimica Analitica (CTF)

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Analytical Chemistry

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Anno accademico 2013/2014

Codice dell'attività didattica
FAR0015
Docente
Prof. Ornella ABOLLINO (Titolare del corso)
Corso di studi
[f003-c504] laurea magistrale in chimica e tecnologia farmaceutiche - a torino
Anno
1° anno
Tipologia
Di base
Crediti/Valenza
8
SSD dell'attività didattica
CHIM/01 - chimica analitica
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Obbligatoria
Tipologia d'esame
Scritto ed orale
Modalità d'esame
La valutazione prevede una prova scritta relativa alla prima parte del corso, comprendente esercizi e domande, ed una prova orale sulle tecniche di analisi chimica strumentale.
Prerequisiti
Conoscenze di chimica generale ed inorganica, di matematica e di statistica.
Oggetto:

Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Il corso è finalizzato a fornire agli studenti le conoscenze di base pertinenti alla chimica analitica, ovvero le caratteristiche degli equilibri acido-base, di formazione di complessi, di ossido-riduzione ed eterogenei e la loro applicazione alle analisi volumetriche e strumentali per definire le specie chimiche presenti in soluzione e determinarne la concentrazione.

Il corso inoltre illustra il concetto di segnale analitico, i principi di funzionamento delle principali strumentazioni analitiche di un laboratorio chimico e le loro applicazioni, con particolare riferimento alle tecniche spettroscopiche, elettrochimiche e separative.

Infine si forniscono le conoscenze di base per l'utilizzo di metodi statistici e chemiometrici nella elaborazione e valutazione dei dati.

The aim of the course is to provide the students with the basic knowledge on analytical chemistry, i.e. the features of acid-base, complexation, redox and heterogeneous equilibira and their applications to volumetric and instrumental analyses, in order to identify the chemical species present in solution and determine their concentrations.

Furthermore, the course deals with the concepts of analytical signal, the characteristics of the main analytical instrumentations present in a chemical laboratory and their applications, in particular for spectroscopic, electrochemical and separative techniques.

Finally, the course provides the basic knowledge for the application of statistical and chemometrich methods to data processing and evaluation.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Al termine del corso ci si attende che gli studenti siano in grado di comprendere i concetti fondamentali del processo analitico, conoscano i principi su cui si basano le principali metodiche di analisi classiche e strumentali, le loro applicazioni e le potenziali interferenze; essi inoltre disporranno di criteri di valutazione delle tecniche analitiche, nonché avranno acquisito le nozioni necessarie per affrontare i corsi degli anni successivi, in particolare quelli in ambito analitico-farmaceutico.

 

At the end of the course the students are expected to understand the main concepts of the analytical process and to know the principles of the mail classical and instrumental analytical techniques, their applications and the potential interferences; furthermore, they will have criteria to evaluate analytical techniques, as well as the knowledge necessary to follow the courses of the subsequent years, in particular those in the field of pharmaceutical analysis.

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Attività di supporto

Sulla piattaforma e-learning Moodle è presente il materiale didattico relativo al corso. Inoltre sono disponibili video in cui la docente mostra il funzionamento delle principali strumentazioni trattate nel corso. Infine sono presenti esercizi sugli equilibri chimici e sulle metodiche analitiche classiche.

The e-learning Moodle platform reports the tutorial on the course. Moreover, there are videos in which the lecturer shows how to run the main instruments described in the course. Finally, it contains exercises on chemical equilibria and classical analytical methods.

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Programma

Introduzione

Definizione e finalità della Chimica Analitica. Il processo analitico: stadi operativi di una determinazione qualitativa e quantitativa. Classificazione dei principali metodi di analisi quantitativa. Ricerca bibliografica in Chimica Analitica.

Valutazione di un metodo di analisi e trattamento dei dati analitici

Criteri di scelta e valutazione di un metodo analitico. Parametri di qualità del dato analitico e suo trattamento statistico.

Cenni di chemiometria e sue applicazioni in chimica analitica.

Attività, concentrazione, equilibri

Attività e concentrazione: significato e calcolo. Trattamento sistematico dell'equilibrio: equazioni di bilancio di massa e bilancio di carica. Equilibri e speciazione: calcolo del pH ed equilibri acido-base, equilibri di complessazione, di solubilità e di ossido-riduzione.

Tecniche di analisi chimica classica

Analisi volumetriche: principi di base; titolazioni acido base, di complessazione, di precipitazione, di ossido-riduzione.

Caratteristiche e formazione di precipitati colloidali e cristallini. La coprecipitazione.

Analisi gravimetriche: metodi di precipitazione e di volatilizzazione.

 

Tecniche di analisi chimica strumentale

METODI SPETTROSCOPICI DI ANALISI

Spettroscopia atomica e molecolare: definizione di radiazione elettromagnetica; interazione fra radiazione elettromagnetica e materia: assorbimento ed emissione, livelli energetici e transizioni. Aspetti qualitativi: spettri di assorbimento ed emissione. Aspetti quantitativi: la legge di Lambert-Beer.

Spettroscopia di assorbimento ed emissione atomica: principi e strumentazione. Atomizzatore a fiamma, elettrotermico, a plasma (ICP). Applicazioni.

Spettroscopia di assorbimento molecolare (UV-Vis): principi e strumentazione. Definizione di gruppo cromoforo. Applicazioni.

Spettroscopia di emissione molecolare: principi e strumentazione. Fotoluminescenza e bio-chemiluminescenza. Applicazioni.

Tecniche spettroscopiche per l'analisi di solidi: spettroscopia di riflettanza e sue applicazioni farmaceutiche; spettroscopia di raggi X e sue applicazioni.

METODI ELETTROANALITICI

Potenziometria: elettrodi ionoselettivi (elettrodi a vetro, elettrodi a membrana cristallina e liquida; elettrodi a gas e biocatalici). Applicazioni.

Voltammetria: tecniche dirette e di stripping.Applicazioni.

Cenni di conduttimetria e sue applicazioni.

METODI TERMOANALITICI

Termogravimetria, analisi termica differenziale, calorimetria differenziale a scansione. Applicazioni.

METODI SEPARATIVI 

Principi della separazione cromatografica. Classificazione dei metodi cromatografici.

Cenni sulla cromatografia liquida e sulla gascromatografia e sulle loro applicazioni.

ALTRE TECNICHE ANALITICHE STRUMENTALI

Cenni sui metodi bioanalitici e loro applicazioni.

Spettrometria di massa con sorgente ICP e sue applicazioni.

Prelievo e trattamento del campione

Cenni sul campionamento di materiali omogenei ed eterogenei e sulla preparazione del campione prima dell'analisi.

 

 

Introduction

Definition and aims of Analytical Chemistry. The analytical process: steps of a qualitative and quantitative determination. Classification of the main methods of analytical chemistry. Bibliographic search in Analytical Chemistry.

Evaluation of a method of analysis and treatment of analytical data

Criteria for choosing and evaluating an analytical method. Parameters defining the quality of analytical data and their statistical treatment.

Hints on chemometrics and its applications in analytical chemistry.

Activity, concentration, equilibria

Activity and concentration: meaning and calculation. Systematic treatment of equilibrium: mass balance and charge balance equations. Equilibria and speciation: calculation of pH and acid-base, complexation, solubility and redox equilibria.

Classical techniques of chemical analysis

Volumetric analysis: fundamentals; acid-base, complexation, precipitation, redox titrations.

Characteristics and formation of colloidal and crystalline precipitates. Coprecipitation.

Gravimetric analysis: precipitation and volatilization techniques.

Instrumental techniques of chemical analysis

SPECTROSCOPIC METHODS OF ANALYSIS

Atomic and molecular spectroscopy: definition of electromagnetic radiation; interaction between electromagnetic radiation and matter: absorption and emission, energy levels and transitions. Qualitative aspects: absorption and emission spectra. Quantitative aspects: Lambert-Beer law.

Atomic absorption and atomic emission spectroscopy: principles and instrumentatio. Flame, furnace, plasma (ICP) atomizers. Applications.

Molecular absorption (UV-vis) spectroscopy: principles and instrumentation. Definition of chromophore. Applications.

Molecular emission spectroscopy: principles and instrumentation. Photoluminescenca and bio-chemiluminescence. Applications.

Spectroscopic techniques for the analysis of solid samples: reflectance spectroscopy and its pharmaceutical applications; X-ray spectroscopy and its applications.

ELECTROANALYTICAL METHODS

Potentiometry: ion selective electrodes (glass electrodes; crystalline and liquid membrane electrodes; gas and bio-catalytic electrodes). Applications.

Voltammetry: direct and stripping techniques. Applications.

Hints on conductimetry and its applications.

THERMOANALYTICAL METHODS

Thermogravimetry, differential thermal analysis, differential scanning calorimetry. Applications.

SEPARATION METHODS

Principles of chromatographic separation. Classification of chromatographic methods.

Hints on liquid chromatography and gas-chromatography and on their applications.

OTHER INSTRUMENTAL ANALYTICAL TECHNIQUES

Hints on bioanalytical methods and their applications.

Mass Spectrometry with ICP source and its application.

Sample collection and treatment

Hints on the sampling of homogeneous and heterogeneous materials and on sample preparation prior to analysys.

 

 

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

D.A. Skoog, D.M.West, “Fondamenti di Chimica Analitica”, Ed. Edises

D.C. Harris, “Chimica Analitica Quantitativa”, Ed. Zanichelli

D.A. Skoog, F.J. Holler, S.R. Crouch “Chimica analitica strumentale”, Ed. Edises

D.S. Hage, J.D. Carr, "Chimica analitica e Analisi quantitativa", Ed. Piccin



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Note

Prerequisiti

Conoscenze di chimica generale ed inorganica, di matematica e di statistica.

Organizzazione della didattica

Il corso si articola in lezioni frontali durante le quali, oltre a trattare aspetti teorici, si risolvono esercizi su problematiche di chimica analitica.

Metodi di valutazione

La valutazione prevede una prova scritta relativa alla prima parte del corso, comprendente esercizi e domande, ed una prova orale sulle tecniche di analisi chimica strumentale.

 

 

Essential requirements

Knowledge of general inorganic chemistry, of mathematics and statistics.

Organization of the course

The course consists of lectures during which, in addition to theoretical aspects, exercises on analytical chemistry topics are solved.

Methods of evaluation

Evaluation is based on a written test regarding the first part of the course, including exercises and questions, and an oral test on instrumental analytical techniques.

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Ultimo aggiornamento: 16/07/2014 16:43

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