Scienze Chimiche

Problemi analitici e loro soluzioni-protocollo di lavoro Concetti di base circa il ruolo della chimica analitica e sue applicazioni. Protocollo di lavoro analitico: scelta del metodo, campionamento, metodologia analitica premisura (attacco del campione e separazione). Protocollo di lavoro analitico. Saggi classici e strumentali. Trattamento dei dati ottenuti. Equilibri in soluzione, aspetti cinetici e termodinamici (3 ore) Ossidoriduzioni e acidità Equilibri in fase omogenea (acido-base, ossidoriduzioni). Equazione del Nernst. Fattori che influenzano la cinetica di una reazione chimica. Ossidoriduzioni e acidità. Riconoscimento selettivo degli alogenuri con il permanganato. Caso studio della coppia nitrito/ossido di azoto. Disproporzione e pH (caso studio degli alogeni e dell’acqua ossigenata). (4 ore) Complessi, acidità e ossidoriduzioni Cenni sui complessi. Fattori che influenzano la stabilità di un complesso (diluizione, mezzo, forza ionica). Effetto del pH su complessi che provengono da acidi deboli. Variazioni delle proprietà ossidoriduttive per formazione di complessi. Influenza della costante di instabilità sul potenziale. Potenziale di una coppia di ioni, entrambi complessanti. Caso studio del manganese (III). (3 ore) Equilibri di precipitazione, solubilità e acidità Equilibri in fase eterogenea. Concetto di prodotto di solubilità, relazione tra Kps e solubilità. Fattori che influenzano la solubilità di un composto poco solubile (forza ionica, attività, mezzo, diluizione, pH, effetto dello ione a comune). Solubilità di un composto poco solubile proveniente da un acido debole monoprotico. Chimica dei solfati, carbonati, ossalati. Chimica dei solfuri, calcolo del pH di precipitazione di un solfuro. Dissoluzione di un solfuro. Dissoluzione dei solfuri tramite formazione di sali e tiosali, dissoluzione mediante meccanismi acido base e di ossidoriduzione. Solubilità di un generico solfuro a qualsiasi valore di pH. Chimica degli idrossidi, il caso dell'idrossido di alluminio (anfotero) e dell'idrossido di zinco. Anfoterismo degli idrossidi. Cause dell’anfoterismo. Solubilità degli idrossidi anfoteri in funzione del pH. Formazione del precipitato. Formazione di precipitati colloidali, regole di adsorbimento, invecchiamento dei precipitati, post-precipitazione. (10 ore) Solubilità e complessi Precipitazione di un composto insolubile da un complesso. Reazioni dei tiocomposti. Dissoluzione di un precipitato per formazione di complessi. (2 ore) Precipitazione e ossidoriduzioni Ossidazioni e precipitazioni. Il caso della coppia Fe2+/Fe3+. Variazione delle proprietà ossidoriduttive per precipitazione di sali. Stabilizzazione di uno stato di ossidazione mediante precipitazione (chimica del mercurio). Complessi e precipitazione. Sproporzionamento indotto dalla formazione di un precipitato. (2 ore) Classificazione dei metodi di separazione Estrazione liquido –liquido. Distribuzione tra fasi e legge del Nernst: concetto di costante di distribuzione, rapporto di distribuzione. Principi teorici sull’astrazione. Efficienza e selettività di una estrazione. Fattori che intervengono negli equilibri di estrazione. Estraibilità di acidi e basi deboli. Tecniche di separazione e relativi principi chimico-fisici. Estraibilità di un catione, dipendenza dal pH. Curve logaritmiche. (4 ore) Attività di laboratorio La Sicurezza in laboratorio Spiegazione delle esperienze e discussione dei fenomeni osservati (2 ore) Esercitazioni in laboratorio 5 CFU

È importante l’aver acquisito dai corsi precedenti conoscenze di base del linguaggio chimico e le conoscenze di base riguardanti le reazioni acido-base, il concetto di pH, il concetto e il calcolo del numero di ossidazione, le reazioni di ossido-riduzione, il bilanciamento delle reazioni redox. È utile conoscere la distinzione tra elettroliti e non elettroliti, tra elettroliti forti e deboli, avere le nozioni di base circa la descrizione di un equilibrio chimico, mediante la relativa costante di equilibrio e il principio di Le Chatelier.

-Araneo A. “Chimica Analitica Qualitativa: Nuovo Metodo Periodale”, Casa Editrice Ambrosiana Milano -Douglas A.Skoog, Donald M. West, F. James Holler. “Fondamenti di Chimica Analitica”, EdiSES S.r.l. Napoli

La frequenza alle lezioni frontali non è obbligatoria ai fini dello svolgimento dell’esame ma è fortemente consigliata. La frequenza alle esercitazioni di laboratorio è invece obbligatoria

Al termine del corso, lo studente dovrà sostenere un esame orale, previa prenotazione sul sito INFOSTUD: https://stud.infostud.uniroma1.it/Sest/Log/ Il periodo di svolgimento degli appelli d’esame viene fissato all’inizio di ogni anno. Gli appelli degli esami di profitto iniziano al termine dell’attività didattica dei singoli corsi di insegnamento. Per superare l'esame occorre conseguire un voto non inferiore a 18/30. Il voto finale è unico e garantisce l’acquisizione di 9 CFU. La modalità di verifica consiste nel giudicare la capacità dello studente di risolvere dei problemi di tipo chimico, per esempio la separazione di più analiti inorganici in una miscela complessa, al fine di isolarli selettivamente applicando le conoscenze fornite dal docente. Ai fini della valutazione vengono considerati la frequenza di laboratorio, e soprattutto la capacità di ragionamento davanti ad un problema di chimica analitica (logica seguita dallo studente nella risoluzione del quesito; la correttezza della procedura individuata per la soluzione del quesito; l'adeguatezza della soluzione proposta in relazione alle competenze che lo studente si presuppone abbia acquisito alla fine del corso; l'impiego di un linguaggio appropriato. Nella valutazione dell'esame la determinazione del voto finale tiene conto dei seguenti elementi: 1. capacità di ragionamento; 2. chiarezza e completezza nell’esposizione orale dei contenuti del programma; 3. piena padronanza nella scrittura e bilanciamento delle reazioni chimiche e nella risoluzione di problemi di tipo analitico; 4. capacità di valutazione critica dei risultati delle procedure sperimentali; 5. capacità di operare collegamenti. Per conseguire un punteggio pari a 30/30 e lode, lo studente deve dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso, ma soprattutto deve essere in grado di raccordarli in modo logico e coerente.

Il corso si svolge mediante didattica tradizionale. La didattica frontale non ha solo lo scopo di fornire le conoscenze di base nel campo della chimica analitica, ma include anche la capacità di applicare le conoscenze fornite allo studio di reazioni sia teoriche, sia pratiche. Questi ultimi obiettivi vengono raggiunti tramite lo svolgimento di esercizi, la spiegazione di casi di studio didattici e le attività di laboratorio. Le esercitazioni di laboratorio hanno anche lo scopo di poter visualizzare e applicare i concetti appresi.

Problemi analitici e loro soluzioni-protocollo di lavoro Concetti di base circa il ruolo della chimica analitica e sue applicazioni. Protocollo di lavoro analitico: scelta del metodo, campionamento, metodologia analitica premisura (attacco del campione e separazione). Protocollo di lavoro analitico. Saggi classici e strumentali. Trattamento dei dati ottenuti. Equilibri in soluzione, aspetti cinetici e termodinamici. (2h) Ossidoriduzioni e acidità Equilibri in fase omogenea (acido-base, ossidoriduzioni). Equazione del Nernst. Fattori che influenzano la cinetica di una reazione chimica. Ossidoriduzioni e acidità. Riconoscimento selettivo degli alogenuri con il permanganato. Caso studio della coppia nitrito/ossido di azoto. Disproporzione e pH (caso studio degli alogeni e dell’acqua ossigenata). (4h) Complessi, acidità e ossidoriduzioni Cenni sui complessi. Fattori che influenzano la stabilità di un complesso (diluizione, mezzo, forza ionica). Effetto del pH su complessi che provengono da acidi deboli. Variazioni delle proprietà ossidoriduttive per formazione di complessi. Influenza della costante di instabilità sul potenziale. Potenziale di una coppia di ioni, entrambi complessanti. Caso studio del manganese (III). (3h) Equilibri di precipitazione, solubilità e acidità Equilibri in fase eterogenea. Concetto di prodotto di solubilità, relazione tra Kps e solubilità. Fattori che influenzano la solubilità di un composto poco solubile (forza ionica, attività, mezzo, diluizione, pH, effetto dello ione a comune). Solubilità di un composto poco solubile proveniente da un acido debole monoprotico. Chimica dei solfati, carbonati, ossalati. Chimica dei solfuri, calcolo del pH di precipitazione di un solfuro. Dissoluzione di un solfuro. Dissoluzione dei solfuri tramite formazione di sali e tiosali, dissoluzione mediante meccanismi acido base e di ossidoriduzione. Solubilità di un generico solfuro a qualsiasi valore di pH. Chimica degli idrossidi, il caso dell'idrossido di alluminio (anfotero) e dell'idrossido di zinco. Anfoterismo degli idrossidi. Cause dell’anfoterismo. Solubilità degli idrossidi anfoteri in funzione del pH. Formazione del precipitato. Formazione di precipitati colloidali, regole di adsorbimento, invecchiamento dei precipitati, post-precipitazione. (10 h) Solubilità e complessi Precipitazione di un composto insolubile da un complesso. Reazioni dei tiocomposti. Dissoluzione di un precipitato per formazione di complessi. (1h) Precipitazione e ossidoriduzioni Ossidazioni e precipitazioni. Il caso della coppia Fe2+/Fe3+. Variazione delle proprietà ossidoriduttive per precipitazione di sali. Stabilizzazione di uno stato di ossidazione mediante precipitazione (chimica del mercurio). Complessi e precipitazione. Sproporzionamento indotto dalla formazione di un precipitato. (2h) Classificazione dei metodi di separazione Estrazione liquido –liquido. Distribuzione tra fasi e legge del Nernst: concetto di costante di distribuzione, rapporto di distribuzione. Principi teorici sull’astrazione. Efficienza e selettività di una estrazione. Fattori che intervengono negli equilibri di estrazione. Estraibilità di acidi e basi deboli. Tecniche di separazione e relativi principi chimico-fisici. Estraibilità di un catione, dipendenza dal pH. curve logaritmiche. (2h) Attività di laboratorio (con descrizione del tipo di attività pratiche previste) Le attività di laboratorio si svolgono a gruppi di circa 50 studenti e comprendono le seguenti esperienze: 1-assegnazione della postazione e consegna vetreria. Spiegazione del funzionamento della centrifuga. (tempo richiesto circa 1.5 h) 2-Esperienza 1: solubilità in acidi forti (acido nitrico, acido cloridrico e acido solforico). (tempo richiesto circa 3 h) 3-Esperienza 2: Solubilità in basi (idrossido di sodio e ammoniaca). (tempo richiesto circa 3 h) 4-Esperienza 3: ossidazione e acidità: ossidazione selettiva degli alogenuri con permanganato. (tempo richiesto circa 4 h) 5-Esperienza 4: Equilibri di solubilità in funzione del pH e della formazione di complessi. Test di reattività e riconoscimento di Al3+, Fe2+, Fe3+ e Cr3+. (tempo richiesto circa 3 h) 6-Esperienza 5: Equilibri di solubilità in funzione del pH e della formazione di complessi. (tempo richiesto circa 3 h) 7-Esperienza 6: Separazione di Ag+, Zn2+ e Mn+2 mediante precipitazione a pH controllato. (tempo richiesto circa 4 h) 8-Esperienza 7: Separazione di Cu2+, Hg2+, As3+, Ni2+ e Co+2 mediante precipitazione a pH controllato. (tempo richiesto circa 4 h) 9-Prova incognita. (tempo richiesto circa 4 h) 10-Prova incognita 2 (tempo richiesto circa 4 h) 11-Riconsegna corredi di laboratorio. (tempo richiesto circa 1 h)

È importante l’aver acquisito dai corsi precedenti conoscenze di base del linguaggio chimico e le conoscenze di base riguardanti le reazioni acido-base, il concetto di pH, il concetto e il calcolo del numero di ossidazione, le reazioni di ossido-riduzione (redox), il bilanciamento delle reazioni redox. È utile conoscere la distinzione tra elettroliti e non elettroliti, tra elettroliti forti e deboli, avere le nozioni di base circa la descrizione di un equilibrio chimico, mediante la relativa costante di equilibrio e il principio di Le Chatelier.

-Araneo A. “Chimica Analitica Qualitativa: Nuovo Metodo Periodale”, Casa Editrice Ambrosiana Milano -Douglas A.Skoog, Donald M. West, F. James Holler. “Fondamenti di Chimica Analitica”, EdiSES S.r.l. Napoli

Il corso si svolge mediante didattica tradizionale. La didattica frontale non ha solo lo scopo di fornire le conoscenze di base nel campo della chimica analitica, ma include anche la capacità di applicare le conoscenze fornite allo studio di reazioni sia teoriche, sia pratiche. Questi ultimi obiettivi vengono raggiunti tramite lo svolgimento di esercizi, la spiegazione di casi di studio didattici e le attività di laboratorio, che prevedono la scrittura di una relazione di laboratorio

La frequenza alle lezioni frontali non è obbligatoria ai fini dello svolgimento dell’esame, mentre è obbligatoria l’attività di laboratorio.

Per sostenere la prova d’esame ci si deve prenotare sul sito INFOSTUD: https://stud.infostud.uniroma1.it/Sest/Log/ Il periodo di svolgimento degli appelli d’esame viene fissato all’inizio di ogni anno. Gli appelli degli esami di profitto iniziano al termine dell’attività didattica dei singoli corsi di insegnamento. La prova d’esame consiste in una prova pratica al termine del laboratorio didattico ed una successiva prova orale al termine del corso. Per superare l'esame occorre conseguire un voto non inferiore a 18/30. Il voto finale è unico e garantisce l’acquisizione di 9 CFU. La modalità di verifica consiste nel giudicare la capacità dello studente di risolvere dei problemi di tipo chimico, per esempio la separazione di più analiti inorganici in una miscela complessa, al fine di isolarli selettivamente applicando le conoscenze fornite dal docente. Ai fini della valutazione vengono considerati la frequenza di laboratorio, e soprattutto la capacità di ragionamento davanti ad un problema di chimica analitica (logica seguita dallo studente nella risoluzione del quesito; la correttezza della procedura individuata per la soluzione del quesito; l'adeguatezza della soluzione proposta in relazione alle competenze che lo studente si presuppone abbia acquisito alla fine del corso; l'impiego di un linguaggio appropriato). Nella valutazione dell'esame la determinazione del voto finale tiene conto dei seguenti elementi: 1. capacità di ragionamento; 2. chiarezza e completezza nell’esposizione orale dei contenuti del programma; 3. piena padronanza nella scrittura e bilanciamento delle reazioni chimiche e nella risoluzione di problemi di tipo analitico; 4. capacità di valutazione critica dei risultati delle procedure sperimentali; 5.-capacità di operare collegamenti.

Il corso si svolge mediante didattica tradizionale. La didattica frontale non ha solo lo scopo di fornire le conoscenze di base nel campo della chimica analitica, ma include anche la capacità di applicare le conoscenze fornite allo studio di reazioni sia teoriche, sia pratiche. Questi ultimi obiettivi vengono raggiunti tramite lo svolgimento di esercizi, la spiegazione di casi di studio didattici e le attività di laboratorio, che prevedono la scrittura di una relazione di laboratorio