Le reazioni di ossidoriduzione

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1 I.S. G. TASSINARI PROGRAMMAZIONE di CHIMICA ANALITICA E STUMENTALE Classe 4L - A.S Docenti: prof.ssa Stefania Comes- prof.ssa Anna Alfano ANALISI INIZIALE DELLA CLASSE: La classe risulta composta da 21 alunni. In generale gli studenti sono molto vivaci e tendono facilmente a distrarsi durante la lezione mostrando un impegno spesso discontinuo. Tuttavia, in questa prima fase di osservazione, hanno anche mostrato un discreto livello di interesse per la materia e una buona capacità di dialogo e confronto. In una prima fase dell attività didattica sarà necessario riprendere e implementare una parte del programma del terzo anno indispensabile per lo studio e la comprensione degli argomenti chiave del quarto anno. In particolare sarà necessario riprendere, in diverse momenti dell attività didattica, i seguenti argomenti necessari alla costruzione delle conoscenze/competenze del IV anno: reazioni acido-base, calcolo del ph per acidi forti, deboli e miscele acido-base, soluzioni tampone, titolazioni volumetriche, preparazione di soluzioni a titolo noto, utilizzo degli indicatori acido-base, diversi metodi di esprimere la concentrazione di una soluzione. Il trattamento statistico dei dati sarà affrontato in maniera applicativa durante l analisi dei risultati sperimentali conseguente ad ogni esperienza di laboratorio. VALUTAZIONE: Per la valutazione in itinere e finale saranno prese in considerazione la conoscenza, la comprensione, la capacità di analisi e di sintesi, l impegno e il progresso di ciascun allievo. Si terrà conto dell'impegno, dell'interesse, della partecipazione attiva in classe e in laboratorio, della capacità di organizzare i contenuti e di svolgere le attività assegnate in classe e a casa e, non ultima, della correttezza del comportamento. Inoltre verrà valutata anche la capacità degli studenti di interagire e di lavorare in gruppo. Le unità di apprendimento () verranno articolate come di seguito indicato: Le reazioni di ossidoriduzione 1 Settembre/Ottobre Numero di ossidazione. Reazioni di ossidoriduzione. Il bilanciamento. Coppie redox. Ossidanti e riducenti. Reazioni di disproporzione. Attività di laboratorio tavola periodica, laboratorio Saper assegnare correttamente il numero di ossidazione degli elementi nei composti chimici. Bilanciare le reazioni di ossidoriduzione col metodo delle semireazioni. Saper discriminare tra una specie ossidante e riducente.

2 Potenziometria 2 Ottobre/ Novembre/Dicembre ricerca, Attività di laboratorio Metodi elettrochimici di misura. Schema generale di un sistema per misure elettrochimiche. Potenziometria. Conduttori di prima e seconda specie. Elettrodo di riferimento, elettrodo indicatore e potenziometro. Classificazione degli elettrodi. Potenziale all elettrodo. Equazione di Nernst. Potenziale standard di riduzione. Celle galvaniche. Pila Daniell e pile a concentrazione. Rappresentazione schematica di una pila. Ponte salino e setto poroso. Tensione pratica (d.d.p.) di una pila. Calcolo della forza elettromotrice (tensione teorica). Potenziale della cella. Elettrodi di riferimento: elettrodo a idrogeno, ad Ag/AgCI, a calomelano. Elettrodi di misura. Elettrodo a vetro per la misura del ph. Elettrodi selettivi. Metodi di misura indiretti (titolazione potenziometrica): apparato sperimentale, registrazione della curva di titolazione, elaborazione dei dati sia con metodi di risoluzione grafica che computazionale su foglio excell dedicato. Metodi diretti: misure di ph (apparato sperimentale, taratura del piaccametro) Titolazioni redox e di precipitazione. tavola periodica. Saper descrivere i componenti di un sistema per misure elettrochimiche. Riconoscere le caratteristiche fondamentali dei conduttori di prima e seconda specie. Saper schematizzare una pila Saper calcolare il potenziale di un elettrodo Applicare l equazione di Nernst per il calcolo della forza elettromotrice di una pila e la costante di equilibrio di una reazione redox. Essere in grado di descrivere correttamente i principali elettrodi di riferimento ed indicatori e saper valutarne il campo di applicazione. Allestire e utilizzare gli elettrodi di riferimento e di misura. Saper tarare e utilizzare un phmetro. Determinare il p.e. delle titolazioni potenziometriche sia attraverso metodi di interpolazione grafica che metodi matematici. Saper valutare i vantaggi e le differenze tra una titolazione potenziometrica rispetto ad una titolazione volumetrica.

3 Conduttimetria 3 Gennaio/Febbraio ricerca, Attività di laboratorio Principi ed applicazioni. Conducibilità elettrica delle soluzioni. Conduttimetro e cella conduttimetrica. Misure dirette ed indirette. Titolazioni conduttimetriche. tavola periodica Saper descrivere e rappresentare schematicamente una cella conduttimetrica. Saper valutare i fattori che agiscono sui meccanismi di conduzione. Essere in grado di descrivere come cambia la conducibilità specifica di elettroliti forti e deboli al variare della concentrazione. Essere in grado di allestire ed eseguire titolazioni conduttimetriche. Metodi Ottici- Spettrofotometria UV-VIS 4 Febbraio/Marzo/Aprile ricerca. Attività di laboratorio Introduzione ai Metodi Ottici: Atomi e molecole: modello orbitalico. Radiazione elettromagnetica: teoria ondulatoria e teoria corpuscolare. Interazione radiazione-materia: assorbimento, emissione. La formula di Planck e la quantizzazione dell' energia. Lo spettro elettromagnetico. Il colore: le radiazioni complementari ed il ruolo della sorgente luminosa. Assorbimento atomico e assorbimento molecolare. Spettri: spettri continui, spettri a righe (AAS), spettri a bande. Spettrofotometria UV/VIS: principio e campo spettrale. Transizioni di assorbimento molecolare nell UV/VIS. Legge dell assorbimento (Legge di Lambert-Beer). Strumentazione: strumenti a singolo e a doppio tavola periodica Saper descrivere i parametric principali di una radiazione elettromagnetica: lunghezza d'onda, frequenza, periodo, numero d'onda, ampiezza, intensità e le relazioni che li legano. Valutare similitudini e differenze tra l assorbimento atomico e molecolare. Saper descrivere lo schema a blocchi dello spettrofotometro a singolo e doppio raggio. Le celle porta-campione: criticità del materiale costitutivo in relazione al campo spettrale impiegato nell analisi. L analisi quantitativa in spettrofotometria: le deviazioni dalle legge di Beer, fattori chimici, fisici e strumentali.

4 raggio; i componenti dello spettrofotometro: sorgenti, monocromatori (filtri di assorbimento, prismi, reticoli); rivelatori. Misure spettrofotometriche: analisi qualitativa e quantitativa. Analisi quantitativa mediante il metodo della retta di taratura ed il metodo delle aggiunte multiple. Essere in grado di eseguire analisi spettrofotometriche qualitative e quantitative. Cromatografia 5 Aprile/Maggio ricerca, Attività di laboratorio Principi generali della separazione cromatografica. Meccanismi chimico-fisici della separazione cromatografica. Tecniche cromatografiche. Il cromatogramma. Grandezze, equazioni e parametri fondamentali (costante di distribuzione, fattore di ritenzione, selettività, efficienza, risoluzione, capacità etc.). Cromatografia su strato sottile: parametri e prestazioni. Materiali di sostegno, fase stazionaria e mobile. Criteri per la scelta della fase stazionaria e della fase mobile. Metodi di analisi qualitativa e quantitativa. Cromatografia su colonna a bassa pressione: principi e applicazioni. Cromatografia di adsorbimento-ripartizione. Cromatografia di esclusione. Cromatografia di scambio ionico. Cromatografia di affinità. Applicazione pratica delle tecniche di cromatografia su colonna. tavola periodica Saper descrivere il principio generale alla base della tecnica di separazione cromatografica. Saper argomentare i criteri per la scelta della fase stazionaria e mobile più indicate per effettuare una separazione mediante TLC. Riconoscere e discriminare i campi di applicazione delle principali tecniche di cromatografia su colonna. Essere in grado di effettuare una separazione cromatografica mediante TLC e cromatografia su colonna valutando la tecnica di analisi più opportuna. OBIETTIVI MINIMI Bilanciamento delle reazioni redox. Strumentazione per l analisi potenziometrica. Classificazione degli elettrodi. Caratteristiche principali degli elettrodi indicatori e di riferimento. Elettrodo a vetro per la misura del ph. Calcolo del potenziale di elettrodo. La pila Daniell e la pila a concentrazione. La differenza di potenziale (ddp) della pila quando circola o non circola corrente. Applicazione dell equazione di Nernst per il calcolo della forza elettromotrice e la costante di equilibrio di una reazione redox.

5 Descrizione e campo di applicazione dei principali elettrodi di riferimento ed indicatori. Determinazione del p.e. delle titolazioni potenziometriche sia attraverso metodi di interpolazione grafica che metodi matematici. Principi ed applicazioni della conduttimetria. Conducibilità elettrica delle soluzioni. Rappresentazione schematica di una cella conduttimetrica. Descrizione dei fattori che agiscono sui meccanismi di conduzione. Misure dirette ed indirette. Campo di applicazione delle titolazioni conduttimetriche. Radiazione elettromagnetica: teoria ondulatoria e teoria corpuscolare. Interazione radiazione-materia: assorbimento, emissione. Assorbimento atomico e molecolare. Schema a blocchi dello spettrofotometro a singolo e doppio raggio. L analisi qualitativa e quantitativa in spettrofotometria. Le deviazioni dalle legge di Lambert- Beer: fattori chimici, fisici e strumentali. Analisi quantitativa mediante il metodo della retta di taratura ed il metodo delle aggiunte multiple. Principi generali della separazione cromatografica. Cromatografia su strato sottile: parametri e prestazioni. Cromatografia su colonna a bassa pressione: principi e applicazioni.

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