Prof. Carlo Andrea Mattia

Chimica Analitica (c.l.m. in Farmacia)

OBIETTIVI GENERALI DELL'INSEGNAMENTO:

   a) fornire i fondamenti di base della disciplina;
   b) descrivere principi e applicazioni di alcune tecniche strumentali di analisi;
   c) introdurre gli studenti al problema del controllo di qualità in chimica analitica.

LO STUDENTE ALLA FINE DEL CORSO DEVE DIMOSTRARE DI:

   a) aver acquisito una conoscenza generale dei metodi di analisi qualitativa e quantitativa;

   b) saper descrivere le varie fasi di un procedimento analitico con particolare riguardo alla valutazione dei dati e la loro attendibilità;

   c) conoscere le basi dei metodi gravimetrici e volumetrici;

   d) aver acquisito le conoscenze stechiometriche necessarie per la determinazione del punto finale delle titolazioni di neutralizzazione, di precipitazione e di ossido-riduzione;

   e) saper descrivere le tecniche di estrazione, separazione e purificazione con particolare riferimento ai vari metodi cromatografici.

PREREQUISITI IRRINUNCIABILI

È richiesta l’acquisizione degli obiettivi relativi alla Chimica Generale ed Inorganica. Sono inoltre richieste cognizioni generali di Chimica Organica, Matematica e Fisica.

PROGRAMMA DEL CORSO

Scopo della chimica analitica. Valutazione dei dati analitici. Trattamento statistico dei dati.

Scopo della chimica analitica. Valutazione dei dati analitici. Richiamo di calcoli elementari. Errori sistematici e casuali. Trattamento statistico dei dati. Distribuzione gaussiana. Precisione, accuratezza, media, mediana, deviazione media, varianza, deviazione standard, livello di confidenza, intervallo di confidenza, scarto di valori anomali, test Q di Dixon, regola del 2,5d.

Equilibrio in soluzioni acquose. Soluzioni di elettroliti. Soluzioni tampone. Equilibri di solubilità.

Richiami di definizioni generali (mole, peso atomico, peso molecolare, peso formula, massa molare, peso equivalente). Modi di esprimere la concentrazione. Calcoli stechiometrici. Calcoli relativi agli equilibri. Equilibri multipli. Bilanci delle masse. Bilancio delle cariche.

Soluzioni di elettroliti. Prodotto ionico dell’acqua. Acidi e basi forti. Acidi e basi monoprotici deboli. Acidi e basi poliprotici. Sali di acidi forti e basi forti, di acidi forti e basi deboli, di acidi deboli e basi forti, di acidi deboli e basi deboli. Elettroliti anfoteri. Miscele di acidi, basi e sali. Soluzioni tampone. Equilibri di solubilità. Prodotto di solubilità. Effetto dello ione comune. Precipitazioni frazionate. Effetto del pH sulle precipitazioni selettive.

Proprietà dei precipitati. Titolazione di neutralizzazione, di precipitazione, di ossidoriduzione.

Classificazione dei metodi di analisi. Metodi gravimetrici. Proprietà dei precipitati. Coprecipitazione. Essiccamento. Metodi di volatilizzazione. Metodi volumetrici. Titolazione di neutralizzazione, di precipitazione, di ossido-riduzione. Proprietà e scelta degli indicatori.

Elettrochimica. Spettroscopia.
Sistemi elettrochimici. Equazione di Nernst. Tipi di elettrodi (metallici e a membrana). Caratteristiche generali dei metodi elettrochimici. Potenziometria. Elettrogravimetria. Coulometria.  Voltammetria.
Proprietà delle radiazioni elettromagnetiche. Interazione radiadiazione-materia. Sorgenti. Portacampioni. Ampiezza e intensità delle righe. Legge di Lambert-Beer. Attività ottica. Fluorescenza e fosforescenza. Principali tecniche spettroscopiche. Metodi diffrattometrici. Metodi di risonanza. Spettrometria di massa.
Metodi quantitativi: curva di taratura, aggiunte standard, standard interno. Controllo di qualità.

Metodi cromatografici.

Tecniche cromatografiche. Cromatogramma: caratteristiche del picco cromatografico, tempo di ritenzione, tempo morto, tempo di ritenzione corretto, fattore di capacità, fattore di selettività, piatto teorico, altezza piatto teorico, numero piatti teorici, efficienza e risoluzione. Classificazione dei metodi cromatografici. Derivatizzazione. Cromatografia planare: su strato sottile (TLC), su carta (PC). Fattore di ritardo. Deposizione del campione. Sviluppo delle lastre. Metodi di rivelazione. Gascromatografia: gas-solido (GSC), gas-liquido (GLC o GS). Volume di ritenzione. Gas di trasporto. Fasi stazionarie. Colonne impaccate. Colonne capillari. Effetto della temperatura. Schema dell’apparecchio. Rivelatori: a ionizzazione di fiamma, a conducibilità termica, termoinico, a cattura di elettroni. Accoppiamento con tecniche spettroscopiche. Cromatografia liquida ad alta pressione (HPLC). Confronto con la cromatografia a percolazione per gravità. Meccanismi di separazione: adsorbimento, ripartizione, scambio ionico, esclusione dimensionale. Cromatografia a fase diretta. Cromatografia a fase inversa. Fase stazionaria: particelle porose, particelle pellicolari, fasi legate polari e apolari. Fase mobile: eluizione isocratica, eluizione a gradiente. Effetto della temperatura. Schema dell’apparecchio. Valvole campionatrici. Pompe pneumatiche, a siringa, alternative a pistone. Smorzatore di pulsazioni. Sistemi di miscelazione ad alta e a bassa pressione. Pre-colonna. Rivelatori delle proprietà generali: a indice di rifrazione, a luce diffusa, elettrochimici. Rivelatori delle proprietà del soluto: a lunghezza d’onda fissa, a lunghezza d’onda variabile, a fluorescenza, elettrochimici. Metodi accoppiati.

TESTI CONSIGLIATI

Numerosi sono i testi, sia italiani che stranieri, in grado di fornire in misura tra loro equivalente gli elementi necessari allo studio degli argomenti descritti nel programma di esame. Di seguito si riporta un elenco che include i testi più diffusi ed utilizzati nelle Università italiane e straniere. Si raccomanda l’uso di testi pubblicati negli ultimi anni.Skoog, West, Holler & Crouch, Fondamenti di Chimica Analitica, EdiSES, Napoli.
Skoog, West & Holler, Chimica Analitica - una introduzione, EdiSES, Napoli.
Skoog, Holler & Crouch, Chimica Analitica Strumentale, EdiSES, Napoli.
Kellner, Mermet, Otto & Widmer, Chimica Analitica, EdiSES, Napoli.
Novellino, Marseglia & Iaccarino, Analisi Chimica Farmaceutica Quantitativa, Fratelli Conte Editori, Napoli.
Christian, Chimica Analitica, Piccin, Padova.
Michelin Lausarot & Vaglio, Stechiometria, Piccin, Padova.