chimica analitica e analisi quantitativa

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1 chimica analitica e analisi quantitativa 00i-xviii_Piccin_iniziali-ind4.indd 1 04/04/

2 Dello stesso Editore ABBOTTO/PAGANI Chimica eterociclica ALESCIO Biologia dinamica AMEND/MUNDY/ARMOLD Chimica generale, organica e biologica ARANEO Chimica ARIENTI Le basi molecolari della nutrizione ARIENTI Un compendio di Biochimica per le lauree triennali BATSCHELET Matematica per biologi BAUER/BIRK/MARKS Introduzione alla chimica BELLINI/MANUZIO Fisica per le scienze della vita BERCHIESI/SANTINI L acustica molecolare in chimica BERSANI et al. Elementi di fisica BERSANI et al. Fisica biomedica BOLOGNANI Bioenergetica BOLOGNANI/VOLPI Tavole metaboliche BROWN Genetica molecolare BRUNI Farmacognosia generale BUCHNER et al. Chimica inorganica industriale CABRAS/MARTELLI Chimica e tecnologia degli alimenti CABRAS/MARTELLI Analisi chimica degli alimenti CALDERA/BURTI Manuale di chimica e biochimica clinica CASTINO/ROLETTO Statistica applicata COOPER La cellula. Un approccio molecolare D ISCHIA La chimica inorganica in laboratorio DEWICK Chimica, biosintesi e bioattività delle sostanze naturali DUFF Principi di geofisica DURANTI/PAGANI Enzimologia EVANGELISTI/RESTANI Prodotti dietetici FABBRI La trasformazione chimica FANTONI/BOZZARO/DEL SAL/FERRARI Biologia cellulare e genetica FESSENDEN/FESSENDEN Chimica organica FOYE Chimica farmaceutica FURLANUT Farmacologia generale e clinica per le lauree triennali GALZIGNA Introduzione alla biochimica clinica e patologica GALZIGNA Principi di enzimologia GARRETT Principi di biochimica HEIMLER/BANDINELLI Chimica inorganica HUHEEY Chimica inorganica: principi, strutture, reattività JOHNSTONE/WEBB Energia, caos e reazioni chimiche KEISLER Elementi di analisi matematica LEE Compendio di chimica inorganica LEWIS Genetica umana MADER Biologia. L essenziale MAFFEI Biochimica vegetale MANAHAN Chimica ambientale MARZONA Chimica delle fermentazioni MASTERTON/HURLEY Chimica: principi e reazioni MAUGINI Botanica farmaceutica McMURRY Chimica organica MICHELIN LAUSAROT/VAGLIO Stechiometria per la Chimica Generale MIESSLER/TARR Chimica inorganica MORASSI/SPERONI II laboratorio chimico NORMAN/COXON Chimica organica PEDULLI Metodi fisici in chimica organica PETRUCCI Chimica generale PONTICELLI/USAI Chimica generale e inorganica con elementi di chimica organica (per lauree triennali) RADAELLI/CALAMAI Chimica del terreno SAMAJA Biochimica per le lauree triennali SANTAGADA/CALIENDO Peptidi e peptidomimetici SAVELLI/BRUNO Analisi chimica farmaceutica SENATORE Biologia cellulare e Botanica farmaceutica SILIPRANDI/TETTAMANTI Biochimica medica SLOWINSKI/WOLSEY/MASTERTON Esperimenti di laboratorio di chimica generale e inorganica con analisi qualitativa per il I anno SPANDRIO Principi e tecniche di chimica clinica WHITTEN/DAVIS/PECK/STANLEY Chimica ZIEGLER Conoscenze attuali in nutrizione 00i-xviii_Piccin_iniziali-ind4.indd 2 04/04/

3 David S. Hage Università del Nebraska, Lincoln James D. Carr Università del Nebraska, Lincoln Chimica Analitica E Analisi Quantitativa Traduzione a cura di Clelia Dallanoce e Carlo Matera Dipartimento di Scienze Farmaceutiche P. Pratesi Università degli Studi di Milano 00i-xviii_Piccin_iniziali-ind4.indd 3 04/04/

4 Titolo dell'edizione originale in lingua inglese: ANALYTICAL CHEMISTRY AND QUANTITATIVE ANALYSIS 1st Edition by David S. Hage, James D. Carr Copyright 2011 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Prentice Hall Authorized translation from the English language edition. All rights reserved. No part of this book may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording or by any information storage retrieval system, without permission from Pearson Education, Inc. Italian language edition published by Piccin Nuova Libraria S.p.A., 2012 Cover Image Specialist: Karen Sanatar Tutti i diritti sono riservati È VIETATA PER LEGGE LA RIPRODUZIONE IN FOTOCOPIA E IN QUALSIASI ALTRA FORMA È vietato riprodurre, archiviare in un sistema di riproduzione o trasmettere sotto qualsiasi forma o con qualsiasi mezzo elettronico, meccanico, per fotocopia, registrazione o altro, qualsiasi parte di questa pubblicazione senza autorizzazione scritta dell Editore. Ogni vio lazione sarà perseguita secondo le leggi civili e penali. ISBN Stampato in Italia Copyright 2012 by Piccin Nuova Libraria S.p.A., Padova 00i-xviii_Piccin_iniziali-ind4.indd 4 04/04/

5 PREFAZIONE Lo scopo della presente opera è quello di mettere lo studente al corrente delle principali tecniche di laboratorio per l analisi chimica e dei criteri per la loro scelta ed il loro impiego. Essa include, inoltre, argomenti quali il corretto utilizzo e la manutenzione delle bilance, della vetreria e dei quaderni di laboratorio, così come gli strumenti matematici per la valutazione e il confronto dei risultati sperimentali. Vengono affrontate e utilizzate le nozioni fondamentali dell equilibrio chimico, per facilitare la dimostrazione dei principi e l impiego appropriato di metodi classici di analisi quali la gravimetria e le titolazioni. Agli studenti vengono inoltre presentate le comuni tecniche strumentali, come la spettroscopia, la cromatografia e i metodi elettrochimici. Una differenza significativa rispetto ad altri testi è il tentativo da parte nostra di organizzare e ponderare gli argomenti trattati in maniera tale da riflettere al meglio l importanza di questi metodi negli odierni laboratori di analisi. I capitoli sono suddivisi in gruppi differenti caratterizzati da temi comuni. Una tale architettura consente di passare facilmente da un argomento a quello successivo in vari modi. Per esempio, gli studenti che avessero bisogno di apprendere la parte riguardante gli equilibri chimici e i calcoli correlati potranno fare riferimento ai Capitoli dal 6 al 10, mentre coloro che già possedessero una solida base su questo argomento potrebbero passare direttamente ai capitoli successivi, che trattano tecniche quali la gravimetria o la titolazione. Un docente che volesse anticipare alcuni metodi strumentali prima ancora di trattare i metodi classici potrebbe ricorrere ai capitoli iniziali per fornire informazioni generali relative all analisi chimica, per poi passare ad argomenti quali l elettrochimica, la spettroscopia, o la cromatografia. Riteniamo che una tale impostazione dia agli insegnanti maggiore flessibilità nell impiego di questo testo sia come fonte per un introduzione alla chimica analitica di durata semestrale, che come parte di una più tradizionale sequenza di argomenti per un corso di durata annuale, che inizi con l analisi quantitativa per poi proseguire coi metodi strumentali. Una tale organizzazione degli argomenti fa di questo testo uno strumento pratico e flessibile che può essere utilizzato per tenere corsi di base in chimica analitica, in sintonia con le linee guida recentemente delineate dall ACS in un rapporto pubblicato nel 2008 dal titolo Undergraduate Professional Education in Chemistry: ACS Guidelines and Evaluation Procedures for Bachelor s Degree Programs. Un ulteriore obiettivo al quale abbiamo mirato con la realizzazione di questa opera è stato quello di fornire agli studenti un idea del ruolo che la chimica analitica ha giocato nello sviluppo della scienza e continua a giocare nella vita quotidiana. Per fare ciò, abbiamo fatto riferimento in ogni capitolo a situazioni reali per facilitare la descrizione dei principi in esso trattati. Questa scelta riflette fra l altro le recenti linee guida che incoraggiano l utilizzo delle tecniche di apprendimento basato su un problema e di apprendimento basato sull indagine. Sono inoltre presenti sezioni speciali, sotto forma di riquadri aggiuntivi, per indicare importanti sviluppi nella storia dell analisi chimica e/o applicazioni comuni della chimica analitica ai problemi del mondo reale. Nella descrizione dei metodi siamo andati al di là delle analisi di tipo organico e inorganico comuni a molti libri, includendo esempi provenienti da campi che vanno dalle scienze ambientali, il monitoraggio dell inquinamento e i processi industriali alle scienze farmaceutiche, il controllo degli alimenti e le analisi cliniche. Nel fare tutto ciò, la nostra speranza è che gli studenti che leggono questo testo acquisiscano una concezione della chimica analitica come scienza fondamentale, viva ed in continua evoluzione. Essi dovrebbero inoltre raggiungere una maggiore consapevolezza di come la realizzazione e l utilizzo di metodi per l analisi chimica sia importante nel processo della scoperta scientifica. Un altro aspetto che differenzia sostanzialmente quest opera da altre è il modo in cui gli studenti apprendono gli argomenti. Per esempio, molti capitoli si aprono con uno scenario iniziale in cui allo studente vengono proposti un problema o un gruppo di pro- 00i-xviii_Piccin_iniziali-ind4.indd 5 04/04/

6 vi Prefazione blemi che richiedono l impiego di un particolare metodo di analisi. Lo studente viene così introdotto al metodo e guidato attraverso una serie di argomenti indispensabili alla comprensione e l utilizzo di quella tecnica. Questa impostazione ci consente di trattare gli stessi temi riportati in altri testi di analisi quantitativa, facendo ricorso però ad uno stile più affine allo studente, rispetto al più tradizionale approccio basato sull argomento. Inoltre aiuterà gli studenti a comprendere più facilmente il valore di ogni argomento nel momento in cui viene presentato. Tutto ciò è rafforzato da esercizi disseminati nel corso del testo e da problemi correlati che figurano al termine di ogni capitolo. La maggior parte di questi problemi possono essere risolti utilizzando l algebra elementare; tuttavia, alla fine di ciascun capitolo sono stati inseriti Problemi impegnativi, alcuni dei quali richiedono l impiego di fogli di calcolo, e che consentono allo studente di affrontare gli argomenti del capitolo a livello più approfondito. Alla fine di ogni capitolo è inoltre presente una sezione intitolata Temi per la Discussione e le Relazioni, che fornisce a docente e studente l opportunità di esplorare argomenti e metodi correlati a quelli presentati nel capitolo ma che non sono normalmente trattati in un corso tradizionale di analisi quantitativa. Le sezioni Problemi impegnativi e Temi per la Discussione e le Relazioni sono ideate per sviluppare le abilità dello studente nelle indagini aperte e basate sulla ricerca nell ambito della chimica analitica. All interno di queste sezioni sono anche presenti molti spunti per la scrittura, il pensiero critico e il ragionamento in argomenti correlati all analisi chimica. RINGRAZIAMENTI Qualsiasi fatica, come quella di scrivere un libro di testo, non è semplicemente il risultato del lavoro degli autori, ma di molti che contribuiscono attraverso il loro sostegno, i loro suggerimenti e le loro intuizioni. Vorremmo innanzitutto ringraziare le nostre famiglie per il sostegno e l aiuto durante la realizzazione di questo progetto. Jill, Ben, Brian e Bethany hanno tutti dato una mano in diversi modi quando D.S. Hage ha lavorato sulle proprie parti di questo progetto, e Rosalind ha dato il suo supporto a J.D. Carr quando egli ha lavorato sulle sue. Molte lunghe giornate e ore sono state spese nella creazione di questo testo. L aiuto da parte di tutti i componenti delle due famiglie, fornendo il tempo e il sostegno necessario alla stesura dell opera, è stato di importanza cruciale ed enormemente apprezzato. Ed è stato inoltre apprezzato il loro aiuto nella correzione delle bozze, nella preparazione dei grafici, e nell acquisizione delle foto. Un particolare riconoscimento va a Jill per il suo aiuto nella redazione e nella correzione delle bozze durante la realizzazione di questo libro di testo. Inoltre, molti studenti hanno fornito assistenza, feedback e commenti nel corso dello sviluppo dell opera. Fra questi ricordiamo (in ordine alfabetico): Jeanethe Anguizola, John Austin, Omar Barnaby, Sara Basiaga, Raychelle Burks, Jianzhong Chen, Sike Chen, Mandi Conrad, Abby Jackson, Jiang Jang, Krina Joseph, Liz Karle, Ankit Mathur, Annette Moser, Mary Anne Nelson, Corey Ohnmacht, Efthimia Papastavros, Erika Pfaunmiller, Shen Qin, John Schiel, Matt Sobansky, Sony Soman, Stacy Stoll, David Stoos, Zenghan Tong, Michelle Yoo e Hai Xuan. L apporto da parte di questi attuali e futuri insegnanti e capiscuola della chimica analitica è stato molto gradito dal momento che abbiamo provato a creare un testo che potesse essere efficacemente impiegato da tali persone nelle loro classi. Molti colleghi attuali o precedenti hanno contribuito in diversi modi. Un riconoscimento va alle idee e all impegno di Carlos Castro-Acuna, Paul Kelter, e Jody Redepenning, così come a Richard Stratton per il suo incoraggiamento e il suo sostegno nelle prime fasi del progetto. Hanno poi contribuito con informazioni e commenti preziosi su argomenti specifici Daniel Armstrong, Chad Briscoe, Ronald Cerny, Carrie Chapman, Barry Cheung, William Clarke, Patrick Dussault, Don Johnson, Rebecca Lai, Robert Powers, Peggy Ruhn, Ed Schmidt e John Stezowkski. Ringraziamo inoltre i professionisti del settore editoriale della Pearson, i quali ci han- 00i-xviii_Piccin_iniziali-ind4.indd 6 04/04/

7 Prefazione vii no aiutato a trasformare le nostre idee e il nostro manoscritto nell opera finale. In particolare, ringraziamo l editore Dan Kaveney, il vice-redattore Laurie Hoffman, e il responsabile del progetto di produzione Maureen Pancza. Hanno svolto un ruolo prezioso in questa fase anche Micah Petillo e lo staff della GEX Publishing Services. Ringraziamo il Dr. William C. Wetzel (Thomas More College) per il suo importante contributo ed i suoi sforzi nel verificare l accuratezza del testo. Un ringraziamento va anche al Dr. Bill McLaughlin per il suo apporto e l eccellente materiale supplementare da lui sviluppato che riteniamo accrescerà notevolmente l impatto di questo libro nell aiutare gli studenti ad apprendere la chimica analitica. Infine, vorremmo ringraziare tutti i revisori che hanno preso parte alla redazione di questo testo. In particolare siamo grati ai seguenti chimici per la revisione di tutto o parte del manoscritto: Lawrence A. Bottomley (Georgia Institute of Technology), Heather A. Bullen (Northern Kentucky University), James Cizdziel (University of Mississippi), Darlene Gandolfi (Manhattanville College), James G. Goll (Edgewood College), Harvey Hou (University of Massachusetts, Dartmouth), Elizabeth Jensen (Aquinas College), Mark Jensen (Concordia College, Moorhead), Irene Kimaru (St. John Fisher College), Abdul Malik (University of South Florida), Stephanie Myers (Augusta State University), Niina J. Ronkainen- Matsuno (Benedictine University), Brian E. Rood (Mercer University), Clayton Spencer (Illinois College), Cynthia Strong (Cornell College), Matthew A. Tarr (University of New Orleans), Jason R. Taylor (Roberts Wesleyan College), Lindell Ward (University of Indianapolis), William C. Wetzel (Thomas More College), and Xiaohong Nancy Xu (Old Dominion University). David S. Hage James D. Carr 00i-xviii_Piccin_iniziali-ind4.indd 7 04/04/

8 GLI AUTORI David S. Hage è professore di chimica analitica e bioanalitica nel Dipartimento di Chimica dell Università del Nebraska, a Lincoln. Ha ottenuto la laurea in chimica e biologia presso l Università del Wisconsin, a La Crosse, il Ph.D. in chimica analitica all Università Statale dello Iowa, e una borsa di studio per post-doc in chimica clinica presso la Clinica Mayo. È oggi professore ordinario all Università del Nebraska. Il Dr. Hage è autore di oltre 145 tra pubblicazioni scientifiche, rassegne e capitoli di libri. Ha recentemente pubblicato un libro intitolato Handbook of Affinity Chromatography (Taylor Francis) ed è coautore del libro di testo Chemistry: An Industry-Based Introduction (CRC Press). Nel 1995 ha ricevuto il Young Investigator Award da parte dell American Association for Clinical Chemistry e nel 2005 l Excellence in Graduate Education Award dall Università del Nebraska di Lincoln. È stato nominato professore di Chimica nel 2006 presso la stessa università. James D. Carr è professore di chimica analitica nel Dipartimento di Chimica dell Università del Nebraska. Si è laureato in chimica presso l Univesità Statale dello Iowa, e ha ottenuto il Ph.D. nella stessa materia alla Purdue University. Ha ricevuto in seguito una borsa per post-doc presso l Università della Carolina del Nord, a Chapel Hill. È oggi professore ordinario all Università del Nebraska. Il Dr. Carr è autore di circa 50 fra pubblicazioni scientifiche ed articoli. È co-autore di Chemistry: A Word of Choices (McGraw-Hill), un testo di chimica generale per arti liberali. È anche autore e co-autore di numerose edizioni di manuali per laboratorio in chimica generale e analisi quantitativa e guide allo studio della chimica generale. Ha vinto diversi premi per l insegnamento, inclusi il Distinguished Teaching Award nel 1981, il Recognition Award for Contributions to Students nel 1992, 1993, 1994, 1995 e 2000, e l Outstanding Teaching and Instructional Creativity Award nel 1996, tutti presso l Università del Nebraska. È inoltre membro presso la propria università dell Accademia degli Illustri Insegnanti e nel 2001 ha ricevuto il Distinguished Teacher Award dal Consiglio per il Miglioramento dell Insegnamento nel Nebraska. 00i-xviii_Piccin_iniziali-ind4.indd 8 04/04/

9 INDICE GENERALE Capitolo 1 Una panoramica sulla chimica analitica Introduzione: Il caso del chimico misterioso La storia dell analisi chimica 2 1.2A Origini dell analisi chimica 2 1.2B L analisi chimica nel mondo moderno Terminologia generale utilizzata in chimica analitica 5 1.3A Termini relativi al campione 5 1.3B Termini relativi al metodo Le informazioni fornite dall analisi chimica Panoramica del testo 10 Parole chiave 10 Altri termini 10 Quesiti 11 Bibliografia 12 Capitolo 2 Buone pratiche di laboratorio Introduzione: una questione di qualità A Cosa sono le buone pratiche di laboratorio? B Definizione delle buone pratiche di laboratorio 14 BOX 2.1: La reazione polimerasica a catena Sicurezza in laboratorio A Elementi comuni della sicurezza in laboratorio B Identificazione dei rischi chimici 17 BOX 2.2: Determinazione della sicurezza dei prodotti chimici C Fonti di informazione sui prodotti chimici D Corretto impiego delle sostanze chimiche Il quaderno di laboratorio A Consigli per una buona compilazione del quaderno di laboratorio B Quaderni elettronici e fogli di calcolo Registrazione dei dati sperimentali A Il sistema internazionale di misura SI B Le cifre significative 32 Parole chiave 34 Altri termini 34 Quesiti 34 Bibliografia 38 Capitolo 3 Misure di massa e di volume Introduzione: J. J. Berzelius Misure di massa A La determinazione della massa 40 BOX 3.1: Microscopia a forza atomica B Tipologie di bilance da laboratorio C Procedure raccomandate per la misura della massa Misure di volume A La determinazione del volume B Tipologie di attrezzature volumetriche 48 00i-xviii_Piccin_iniziali-ind4.indd 9 04/04/

10 x Indice generale 3.3C Procedure raccomandate per la misura del volume Campioni, reagenti e soluzioni A Descrizione della composizione di campioni e reagenti B Preparazione delle soluzioni 59 Parole chiave 63 Altri termini 63 Quesiti 63 Bibliografia 68 Capitolo 4 Elaborazione dei dati Introduzione: take me out to the ball game? A Tipi di errori in laboratorio B Accuratezza e precisione Descrizione dei risultati sperimentali A Determinazione del valore più rappresentativo B Registrazione della variazione in un gruppo di risultati La propagazione dell errore A Addizione e sottrazione B Moltiplicazione e divisione C Logaritmi, antilogaritmi e potenze D Calcoli misti Distribuzioni del campione ed intervalli di confidenza A Descrizione della variazione in grandi insiemi di dati B Descrizione della variazione in piccoli insiemi di dati Confronto dei risultati sperimentali A Requisiti generali per il confronto dei dati 81 BOX 4.1: Chi era Student? B Confronto di un risultato sperimentale con un valore di riferimento C Confronto di due o più risultati sperimentali 84 BOX 4.2: Scelta di un livello di fiducia D Confronto della variazione nei risultati Individuazione di dati anomali A Strategia generale per il trattamento dei dati anomali B Test statistici per i dati anomali Rielaborazione dei risultati sperimentali A Regressione lineare B Valutazione della validità di una regressione lineare 92 Parole chiave 95 Altri termini 95 Quesiti 95 Bibliografia 102 Capitolo 5 Caratterizzazione e selezione dei metodi analitici Introduzione: la mappa di Vinland Caratterizzazione e validazione del metodo 104 BOX 5.1: Uno sguardo più ravvicinato ai campioni in piccola scala A Accuratezza e precisione B Risposta al saggio C Altre proprietà dei metodi analitici i-xviii_Piccin_iniziali-ind4.indd 10 04/04/

11 Indice generale xi 5.3 Controllo della qualità A Requisiti generali per il controllo di qualità B Preparazione e utilizzo delle carte di controllo Raccolta e preparazione del campione A Raccolta dei campioni B Preparazione del campione 115 Parole chiave 118 Altri termini 118 Quesiti 119 Bibliografia 123 Capitolo 6 Attività chimica ed equilibrio chimico Introduzione: e le previsioni meteo a lungo termine dicono che A Tipologie di reazioni e transizioni chimiche B Descrizione delle reazioni chimiche Attività chimica 126 BOX 6.1: Datazione al carbonio A Cosa si intende per attività chimica? B Attività chimica nei metodi analitici Equilibrio chimico A Cosa si intende per equilibrio chimico? B Risoluzione di problemi sull equilibrio chimico 140 Parole chiave 147 Altri termini 147 Quesiti 147 Bibliografia 150 Capitolo 7 Solubilità e precipitazione in chimica Introduzione: la lotta contro il cancro allo stomaco A Che cos è la solubilità? B Che cos è la precipitazione? C Perché solubilità e precipitazione sono importanti nelle analisi chimiche? Solubilità chimica A Che cosa determina la solubilità di una sostanza? 154 BOX 7.1: Cristallografia ai Raggi X B Come si può descrivere la solubilità delle sostanze? C Come si determina la solubilità di una sostanza? Precipitazione chimica A Il processo di precipitazione B Impiego dei prodotti di solubilità per lo studio della precipitazione C Effetti di altre sostanze e reazioni sul processo di precipitazione 168 Parole chiave 170 Altri termini 170 Quesiti 170 Bibliografia 175 Capitolo 8 Reazioni acido-base Introduzione: rain, rain go away A Che cosa sono gli acidi e le basi? B Perché gli acidi e le basi sono importanti nell analisi chimica? i-xviii_Piccin_iniziali-ind4.indd 11 04/04/

12 xii Indice generale 8.2 Descrizione degli acidi e delle basi A Acidi forti e deboli B Basi forti e basi deboli C Le proprietà acide e basiche dell acqua Le proprietà acide o basiche di una soluzione A Che cos è il ph? B Fattori che influenzano il ph Stima del ph di semplici soluzioni acido-base A Acidi e basi forti monoprotici B Acidi e basi deboli monoprotici Tamponi e sistemi poliprotici acido-base A Soluzioni tampone 193 BOX 8.1: Preparazione dei tamponi B Sistemi acido-base poliprotici C Zwitterioni 203 Parole chiave 208 Altri termini 208 Quesiti 208 Bibliografia 215 Capitolo 9 Formazione di complessi Introduzione: cosa c è nella mia maionese? A Che cos è la complessazione? B Quali sono le applicazioni analitiche della complessazione? Complessi semplici metallo-legante A Che cos è un complesso metallo-legante? B Costanti di formazione dei complessi metallo-legante C Previsione della distribuzione dei complessi metallo-legante 221 BOX 9.1: Uno sguardo più ravvicinato ai processi di formazione dei complessi metallo-legante Complessi di agenti chelanti con ioni metallici A Che cos è un agente chelante? B L effetto chelato C Acido etilendiamminotetracetico D Trattamento delle reazioni collaterali Altri tipi di complessi A Una descrizione generale della formazione dei complessi B Esempi di complessi alternativi 235 BOX 9.2: Immunodosaggi 236 Parole chiave 237 Altri termini 237 Quesiti 237 Bibliografia 243 Capitolo 10 Le reazioni di ossidoriduzione Introduzione: salvare l Arizona A Cosa sono le reazioni di ossidoriduzione? B Come sono utilizzate in chimica analitica le reazioni di ossidoriduzione? Principi generali delle reazioni di ossidoriduzione i-xviii_Piccin_iniziali-ind4.indd 12 04/04/

13 Indice generale xiii 10.2A Descrizione delle reazioni di ossidoriduzione B Identificazione delle reazioni di ossidoriduzione C Previsione dell entità delle reazioni di ossidoriduzione Celle elettrochimiche A Descrizione delle celle elettrochimiche 252 BOX 10.1: Una descrizione schematica delle celle elettrochimiche B Previsione del comportamento delle celle elettrochimiche L equazione di Nernst A Impiego dell equazione di Nernst 257 BOX 10.2: L equazione di Nernst vista da più vicino B Calcolo dei potenziali delle reazioni di ossidoriduzione C Effetti della matrice del campione e di reazioni collaterali 262 Parole chiave 266 Altri termini 266 Quesiti 266 Bibliografia 272 Capitolo 11 Analisi gravimetrica Introduzione: messa a punto della tavola periodica A Cosa si intende per analisi gravimetrica? B Come viene impiegata l analisi gravimetrica in chimica analitica? Esecuzione di un analisi gravimetrica tradizionale A Strategie e metodi generali B Filtrazione del precipitato C Essiccamento e pesata dei precipitati D Metodi per ottenere precipitati di elevata qualità Esempi di metodi gravimetrici A Precipitazione dell argento con il cloruro B Precipitazione del ferro con l idrossido C Precipitazione del nichel con la dimetilgliossima D Analisi per combustione E Analisi termogravimetrica 291 BOX 11.1: Analisi per combustione, ieri e oggi 292 Parole chiave 293 Altri termini 294 Quesiti 294 Bibliografia 298 Capitolo 12 Titolazioni acido-base L origine della titolazione A Cosa si intende per titolazione acido-base? B Come sono utilizzate le titolazioni acido-base in chimica analitica? 301 BOX 12.1: Il metodo Kjeldahl Esecuzione di una titolazione acido-base A Preparazione della soluzione del titolante e della soluzione del campione B Esecuzione di una titolazione i-xviii_Piccin_iniziali-ind4.indd 13 04/04/

14 xiv Indice generale 12.2C Determinazione del punto finale Previsione ed ottimizzazione delle titolazioni acido-base A Descrizione delle titolazioni acido-base B Curve di titolazione di acidi e basi forti C Curve di titolazione per acidi e basi deboli D Uno sguardo più attento alle titolazioni acido-base 324 Parole chiave 329 Altri termini 329 Quesiti 330 Bibliografia 336 Capitolo 13 Titolazioni complessometriche e per precipitazione Introduzione: qual è la durezza dell acqua? A Che cosa sono le titolazioni complessometriche o per precipitazione? B Come sono utilizzate le titolazioni complessometriche e per precipitazione in chimica analitica? Esecuzione di una titolazione complessometrica A Titolanti e soluzioni standard B Utilizzo di leganti ausiliari e di agenti mascheranti C Determinazione del punto finale D Previsione e ottimizzazione delle titolazioni complessometriche Esecuzione di una titolazione per precipitazione A Titolanti e soluzioni standard 352 BOX 13.1: Un Re con un problema B Determinazione del punto finale C Previsione e ottimizzazione delle titolazioni per precipitazione 356 Parole chiave 360 Altri termini 360 Quesiti 361 Bibliografia 366 Capitolo 14 Introduzione all analisi elettrochimica Introduzione: avere un sorriso più luminoso A Unità di misura elettriche B Metodi di analisi elettrochimica Principi generali di potenziometria A Potenziali di cella ed equazione di Nernst B Componenti delle celle per potenziometria C Applicazioni della potenziometria Elettrodi ionoselettivi e dispositivi correlati A Elettrodi a membrana di vetro 376 BOX 14.1: L'invenzione del phmetro B Elettrodi ionoselettivi a stato solido C Elettrodi modificati 380 Parole chiave 381 Altri termini 381 Quesiti 381 Bibliografia 384 Capitolo 15 Titolazioni redox Introduzione: domanda chimica di ossigeno i-xviii_Piccin_iniziali-ind4.indd 14 04/04/

15 Indice generale xv 15.1A Che cos è una titolazione redox? B Utilizzo delle titolazioni redox in chimica analitica Esecuzione di una titolazione redox A Preparazione di titolanti e campioni B Rilevamento del punto finale Previsione e ottimizzazione delle titolazioni redox A Approccio generale ai calcoli per le titolazioni redox B Previsione della forma della curva di una titolazione redox C Utilizzo della frazione di titolazione Esempi di titolazioni redox A Titolazioni con ceriato B Titolazioni con permanganato C Titolazioni con dicromato D Titolazioni con iodio 405 BOX 15.1: Il metodo di Karl Fischer 406 Parole chiave 407 Altri termini 407 Quesiti 407 Bibliografia 412 Capitolo 16 Coulombometria, voltammetria e metodi correlati Introduzione: la zona morta Elettrogravimetria Coulombometria A Coulombometria diretta B Titolazioni coulombometriche C Coulombometria a potenziale costante Voltammetria e amperometria A Voltammetria a corrente continua (o diretta) B Amperometria 421 BOX 16.1: Voltammetria ciclica C Voltammetria di stripping anodico 423 Parole chiave 424 Altri termini 424 Quesiti 424 Bibliografia 426 Capitolo 17 Introduzione alla spettroscopia Introduzione: la vista dall alto A Che cos è la spettroscopia? B Applicazioni della spettroscopia in chimica analitica Le proprietà della luce A Che cos è la luce? 430 BOX 17.1: NMR: Sincronizzarsi con la struttura chimica B Assorbimento e rilascio della luce da parte della materia C Interazione fisica della luce con la materia Analisi quantitativa basata sulla spettroscopia A Analisi basate sull emissione i-xviii_Piccin_iniziali-ind4.indd 15 04/04/

16 xvi Indice generale 17.3B Analisi basate sull assorbimento 444 BOX 17.2: Uno sguardo più ravvicinato alla legge di Beer 446 Parole chiave 450 Altri termini 451 Quesiti 451 Bibliografia 457 Capitolo 18 Spettroscopia molecolare 18.1 Introduzione: il buono, il brutto e il cattivo A Cosa si intende per spettroscopia molecolare? B Come viene utilizzata la spettroscopia molecolare nell analisi chimica? Spettroscopia ultravioletta-visibile A Principi generali di spettroscopia ultravioletta-visibile B Strumentazione per spettroscopia UV-visibile C Applicazioni della spettroscopia UV-visibile Spettroscopia infrarossa A Principi generali di spettroscopia infrarossa B Strumentazione per la spettroscopia infrarossa 471 BOX 18.1: Spettroscopia Raman C Applicazioni della spettroscopia infrarossa Luminescenza molecolare A Principi generali di luminescenza B Strumentazione per misure di luminescenza C Applicazioni della luminescenza molecolare 478 Parole chiave 479 Altri termini 479 Quesiti 479 Bibliografia 483 Capitolo 19 Spettroscopia atomica Introduzione: star light, star bright A Cosa si intende per spettroscopia atomica? B Come viene impiegata la spettroscopia atomica nell analisi chimica? Principi di spettroscopia atomica A Atomizzazione del campione B Eccitazione del campione C Proprietà della fiamma D Misurazione dell analita 489 BOX 19.1: Entrare in sintonia con i laser Spettroscopia di assorbimento atomico A Strumenti a flusso laminare B Strumenti a fornace in grafite C Ottimizzazione della spettroscopia di assorbimento atomico Spettroscopia di emissione atomica A Strumenti a fiamma B Strumenti al plasma 497 Parole chiave 499 Altri termini 499 Quesiti 500 Bibliografia i-xviii_Piccin_iniziali-ind4.indd 16 04/04/

17 Indice generale xvii Capitolo 20 Introduzione alle separazioni chimiche Introduzione: la rivoluzione verde A Che cosa si intende per separazione chimica? B Applicazioni delle tecniche separative alla chimica analitica Separazioni chimiche basate sull estrazione A Che cos è un estrazione? B Impiego e descrizione delle estrazioni 508 BOX 20.1: Estrazioni con fluidi supercritici C Uno sguardo più attento alle estrazioni Separazioni chimiche basate sulla cromatografia A Che cos è la cromatografia? B Utilizzo e descrizione della cromatografia Uno sguardo più attento alla cromatografia A Ritenzione dell analita in cromatografia B Allargamento delle bande cromatografiche 520 BOX 20.2: Uno sguardo più attento all equazione di van Deemter C Controllo delle separazioni cromatografiche 526 Parole chiave 529 Altri termini 529 Quesiti 529 Bibliografia 536 Capitolo 21 Gascromatografia Introduzione: c è qualcosa nell aria A Che cos è la gascromatografia? B Come viene eseguita una gascromatografia? Fattori che influenzano la gascromatografia A Requisiti dell analita B Fattori che determinano la ritenzione in gascromatografia C Efficienza della colonna in gascromatografia 546 BOX 21.1: Confronto delle fasi stazionarie per gascromatografia Gascromatografia, fasi mobili e metodi di eluizione A Fasi mobili di uso comune in gascromatografia B Metodi di eluizione in gascromatografia Supporti e fasi stazionarie per gascromatografia A Materiali di supporto per gascromatografia 549 BOX 21.2: La chimica analitica nello spazio B Fasi stazionarie in gascromatografia Rivelatori e manipolazione del campione in gascromatografia A Tipi di rivelatori per gascromatografia B Pretrattamento e iniezione del campione 560 Parole chiave 563 Altri termini 564 Quesiti 564 Bibliografia 569 Capitolo 22 Cromatografia liquida Introduzione: combattere una moderna epidemia i-xviii_Piccin_iniziali-ind4.indd 17 04/04/

18 xviii Indice generale 22.1A Che cos è la cromatografia liquida? B Come si realizza una cromatografia liquida? Fattori che influenzano la cromatografia liquida A Requisiti dell analita B Efficienza della colonna in cromatografia liquida C Ruolo della fase mobile nella cromatografia liquida Tipi di cromatografia liquida 575 BOX 22.1: Cromatografia su carta e TLC A Cromatografia di adsorbimento B Cromatografia di ripartizione C Cromatografia a scambio ionico D Cromatografia di esclusione dimensionale E Cromatografia di affinità 588 BOX 22.2: Separazioni chirali Rivelatori per cromatografia liquida e pretrattamento del campione A Tipi di rivelatori per cromatografia liquida B Attrezzatura per la cromatografia liquida e pretrattamento del campione 598 Parole chiave 600 Altri termini 600 Quesiti 600 Bibliografia 606 Capitolo 23 Elettroforesi Introduzione: il progetto genoma umano A Che cos è l elettroforesi? B Come si esegue un elettroforesi? Principi generali dell elettroforesi A Fattori che influenzano la migrazione dell analita B Fattori che influenzano l allargamento delle bande Elettroforesi su gel A Che cos è l elettroforesi su gel? B Come si esegue un elettroforesi su gel? 616 BOX 23.1: Desorbimento/ionizzazione laser assistito da matrice accoppiato alla spettrometria di massa con analizzatore a tempo di volo C Tipi speciali di elettroforesi su gel Elettroforesi capillare A Che cos è l elettroforesi capillare? B Come si effettua un elettroforesi capillare? C Tipi speciali di elettroforesi capillare 625 BOX 23.2: La chimica analitica in un chip 627 Parole chiave 629 Altri termini 629 Quesiti 629 Bibliografia 634 Appendici 636 Risposte selezionate 678 Glossario 689 Indice analitico i-xviii_Piccin_iniziali-ind4.indd 18 04/04/