FONDAMENTI DI CHIMICA ANALITICA

L'obiettivo del corso è quello di fornire agli studenti le nozioni fondamentali relative agli equilibri ionici in soluzione e l’analisi chimica quantitativa. Lo studente dovrà acquisire la capacità di affrontare problematiche relative a sistemi reali all’equilibrio in soluzione acquosa sulla base delle conoscenze acquisite e utilizzando un’adeguata proprietà di linguaggio e capacità di esposizione (indicatore di Dublino 1). Dovrà essere in grado, in particolare, di determinare la composizione chimica di una soluzione acquosa in presenza di equilibri acido-base e/o di precipitazione e/o di complessazione (indicatore di Dublino 2). Dovrà conoscere le principali applicazioni di questi equilibri all'analisi volumetrica.

Lezioni frontali ed esercitazioni volte alla soluzione di problemi relativi agli argomenti previsti dal programma del corso.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza, potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’Inclusione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del Dipartimento cui afferisce l’insegnamento.

Conoscenza dei concetti fondamentali di Matematica e Chimica Generale.

Come previsto dal regolamento didattico del Corso di Studi, la frequenza ai corsi non è obbligatoria; tuttavia, è vivamente consigliata perché facilita il percorso di apprendimento e la valutazione di merito dello studente. 

1. Concetti introduttivi relativi agli equilibri chimici: Equilibrio chimico. Costante di equilibrio termodinamica e stechiometrica. Fattori che influenzano la costante di equilibrio: composizione, solvente, temperatura. Trattazione sistematica di sistemi ionici all’equilibrio. Bilanci di massa, di carica e protonico. Attività. Relazione fra attività, concentrazione, coefficiente di attività ed espressione di equilibrio. Forza ionica. Correlazione fra forza ionica e coefficiente di attività: cenni sulla teoria di Debye-Huckel.

2. Equilibri acido-base: Teorie acido-base. Concetto di coppia coniugata. Prodotto ionico dell'acqua. Definizione di pH, acidità e neutralità di una soluzione acquosa. Forza di acidi e basi. Soluzioni acquose di acidi e basi forti. Trattazione rigorosa ed approssimata degli equilibri: criteri e limiti di validità. Soluzioni acquose di acidi deboli monoprotici e basi deboli monoacide. Grado di dissociazione. Trattazione rigorosa ed approssimata degli equilibri: criteri e limiti di validità. Soluzioni acquose contenenti una coppia acido-base coniugata. Soluzioni tampone. Trattazione rigorosa ed approssimata degli equilibri: criteri e limiti di validità. Potere tampone. Soluzioni acquose di acidi poliprotici e basi poliacide. Trattazione rigorosa e approssimata. Espressione della composizione in funzione del pH. Diagrammi di distribuzione. Anfoliti. Soluzioni acquose contenenti coppie coniugate di acidi poliprotici e basi poliacide. Miscele di acidi e di basi non coniugati.

2.1 Titolazioni acido-base: Metodi volumetrici: generalità. Concetto di titolazione, punto di equivalenza e punto di fine o di arresto. Errore di titolazione. Indicatori acido-base. Curve di titolazione: acido forte-base forte, base forte-acido forte, acido debole monoprotico-base forte, base debole monoacida-acido forte, acido poliprotico-base forte, base poliacida-acido forte. Trattazione rigorosa ed approssimata.

3. Equilibri di complessazione: Complessi. Leganti monodentati e polidentati. Effetto chelante. Costante di formazione termodinamica. Trattazione degli equilibri di complessazione. Effetto del pH sugli equilibri di complessazione. EDTA, proprietà acido-base e complessanti. Costante di formazione condizionale. pH minimo operativo.

3.1 Titolazioni complessometriche: Titolazioni con EDTA. Curva di titolazione e trattazione rigorosa/approssimata. Effetto del complessante ausiliario. Indicatori metallocromici. Errore di titolazione.

4. Equilibri di precipitazione: Prodotto ionico, solubilità e prodotto di solubilità.  Influenza della forza ionica, della temperatura, del solvente. Effetto dello ione a comune, del pH e della formazione di complessi sulla solubilità di un sale poco solubile. Precipitazione simultanea e precipitazione selettiva.

4.1 Titolazioni di precipitazione: Curva di titolazione: trattazione rigorosa ed approssimata. Errore di titolazione. Titolazione degli alogenuri con il metodo di Mohr, Fajans e Volhard.

1. H. Freiser, Q. Fernando, “Gli Equilibri Ionici nella Chimica Analitica", Piccin, Padova;
2. D. C. Harris, “Fondamenti di Chimica Analitica“, terza ed., Zanichelli, Bologna – Zanichelli;
3. F. J. Holler, S. R. Crouch, “Fondamenti di Chimica Analitica”, terza ed., Edises, Napoli; 
4. Slides delle lezioni messe a disposizione su Studium.

Prova scritta e prova orale.

La prova scritta riguarderà lo svolgimento di esercizi della stessa tipologia di quelli trattati durante le lezioni e costituirà requisito indispensabile per l’accesso al colloquio.

La prova orale, accessibile solo dopo aver superato con esito positivo la prova scritta, consisterà in un colloquio finalizzato a verificare la conoscenza di tutti gli argomenti trattati durante le lezioni, con particolare attenzione a quelli in cui la prova scritta abbia evidenziato carenze o che non siano stati oggetto di verifica.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

La votazione segue il seguente schema:

Non idoneo
Conoscenza e comprensione argomento: Importanti carenze. Significative imprecisioni.
Capacità di analisi e sintesi: Irrilevanti. Frequenti generalizzazioni. Incapacità di sintesi.
Utilizzo di referenze: Completamente inappropriato.

18-20
Conoscenza e comprensione argomento: A livello soglia. Imperfezioni evidenti.
Capacità di analisi e sintesi: Capacità appena sufficienti.
Utilizzo di referenze: Appena appropriato.

21-23
Conoscenza e comprensione argomento: Conoscenza routinaria.
Capacità di analisi e sintesi: E’ in grado di effettuare analisi e sintesi corrette. Argomenta in modo logico e coerente.
Utilizzo di referenze: Utilizza le referenze standard.

24-26
Conoscenza e comprensione argomento: Conoscenza buona.
Capacità di analisi e sintesi: Ha capacità di analisi e di sintesi buone. Gli argomenti sono espressi coerentemente.
Utilizzo di referenze: Utilizza le referenze standard.

27-29
Conoscenza e comprensione argomento: Conoscenza più che buona.
Capacità di analisi e sintesi: Ha notevoli capacità di analisi e di sintesi.
Utilizzo di referenze: Ha approfondito gli argomenti.

30-30L
Conoscenza e comprensione argomento: Conoscenza ottima.
Capacità di analisi e sintesi: Ha notevoli capacità di analisi e di sintesi.
Utilizzo di referenze: Importanti approfondimenti.

- Dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura o dalla forza ionica.
- Calcolo rigoroso del pH di una soluzione di un acido debole monoprotico o diprotico a varie diluizioni.
- Potere tampone e criteri per la preparazione di una soluzione tampone.
- Curva di titolazione di un componente debole mono/bifunzionale con un componente forte.
- Scelta delle condizioni ottimali per la titolazione di un catione con EDTA.
- Aspetti qualitativi e quantitativi dei fattori che influenzano la solubilità di un sale poco solubile.