PROGRAMMA CONSUNTIVO

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1 PROGRAMMA CONSUNTIVO a.s. 2014/2015 MATERIA CHIMICA ANALITICA STRUMENTALE CLASSE 5 SEZIONE B INDIRIZZO CM DOCENTE Buga Morena - Cortellino Nunzia ORE DI LEZIONE 8 (5) OBIETTIVI **************** CONOSCENZE/ABILITA Interpretare i dati e correlare gli esiti sperimentali con i modelli teorici di riferimento Conoscere i principi generali e le caratteristiche tecniche e operative della moderna analisi strumentale Elaborare i risultati delle indagini sperimentali, anche con l utilizzo di software dedicati. Documentare le attività individuali e di gruppo e presentare i risultati di un analisi. Applicare con consapevolezza le norme sulla protezione ambientale e sulla sicurezza. Individuare strumenti e metodi per organizzare e gestire le attività di laboratorio. Definire e applicare la sequenza operativa del metodo analitico previsto Verificare e ottimizzare le prestazioni delle apparecchiature. Utilizzare il lessico e la terminologia tecnica di settore Individuare la complessità di una matrice reale e le problematiche relative alla determinazione di un analisi Individuare le tecniche di analisi e purificazione di un campione reale. Progettare e realizzare in modo autonomo i controlli analitici sui campioni reali. Analizzare criticamente i risultati di una indagine allo scopo di migliorare la procedura d analisi. Collegare principi teorici e soluzioni tecniche Applicare i calcoli chimici a problemi sperimentali concreti Collaborare al lavoro di gruppo COMPETENZE acquisire i dati ed esprimere qualitativamente e quantitativamente i risultati delle osservazioni di un fenomeno attraverso grandezze fondamentali e derivate individuare e gestire le informazioni per organizzare le attività sperimentali elaborare progetti chimici e biotecnologici e gestire attività di laboratorio apto da: DS valido dal: pag. 1/6

2 controllare progetti e attività, applicando le normative sulla protezione ambientale e sulla sicurezza redigere relazioni tecniche e documentare le attività individuali e di gruppo relative a situazioni professionali STRUMENTI Libro di testo: Cozzi, Protti, Ruaro Elementi di analisi chimica strumentale - Zanichelli Altri testi: materiale reperito sul web, come sintesi, precisazione o approfondimento, a seconda delle necessità Manuali degli strumenti di laboratorio Materiale didattico elaborato in collaborazione con gli studenti Il corso prevede un ampia parte di attività svolte in laboratorio e prevede l utilizzo del PC per il trattamento dati Software didattico per IR Internet Moodle (piattaforma e-learning della scuola), Google Drive ATTIVITA INTERDISCIPLINARI - Nel mese di novembre gli studenti hanno lavorato, in collaborazione ocn alter discipline, alla preparazione della giornata di scuola aperta - stesura in lingua inglese di una relazione di analisi strumentale ed esposizione della stessa in inglese - approfondimento sulle celle di Greatzel: visione di filmati in inglese, partecipazione ad una lezione teorica e realizzazione pratica di una cella dye sensitive (in inglese) apto da: DS valido dal: pag. 2/6

3 PIANO DI LAVORO 1 SPETTROMETRIA ATOMICA Emissione atomica - Spettroscopia di emissione - Spettrometria di emissione di fiamma - Spettrometria di emissione a plasma ICP - Applicazioni - Confronto tra la spettroscopia di assorbimento e di emissione atomica - Influenza della temperatura su assorbimento e emissione atomici - relazione degli studenti relativa agli stages estivi (quantometro) NB. L introduzione ai metodi ottici e la spettroscopia in assorbimento atomico sono state svolte nel corso del quarto anno 2 - SPETTROSCOPIA UV - VISIBILE - livelli energetici molecolari e tipi di transizioni - composti organici e composti di coordinazione - Cromofori e spettri di assorbimento - Regole di selezione - trasmittanza, assorbanza, legge di Lambert Beer - schema a blocchi dello strumento - sorgenti - monocromatori: fototubi, fotomoltiplicatori, fotodiodi - compartimento campione, celle - rivelatori - parte ottica, strumenti monoraggio e doppio raggio - strumenti a serie di diodi - analisi qualitativa, lambda max. - effetti sulla posizione di lambda max, coniugazione, sostituenti, cromofori, solvente, auxocromi, cromogeni - analisi quantitativa; scelta della lunghezza d onda di lavoro, errore fotometrico, - deviazioni dalla legge di Beer - Retta di taratura - metodo delle aggiunte - uso dello spettrofotometro UV/Vis 3 TRATTAMENTO DATI - Variabilità dei dati e tipi di errore - Accuratezza e precisione, test di Dixon per i valori anomali o aberranti - Frequenza e probabilità - Popolazione e campione - Distribuzione di Gauss, distribuzione standardizzata, valo medio, deviazione standard - Intervallo di confidenza (t di Student) - Correlazione, correlazione lineare fra due variabili - Minimi quadrati lineari, costruzione rette di taratura in Excel - utilizzo di video - utilizzo dello strumento nel corso di analisi di gruppo o individuali - Esercitazioni di gruppo 4 - SPETTROFOTOMETRIA INFRAROSSA - Definizione e regioni dell infrarosso - Transizioni vibrazionali e assorbimento della radiazione infrarossa apto da: DS valido dal: pag. 3/6 - relazioni di laboratorio con domande a risposta breve e calcoli numerici - Controllo dell elaborazione dei dati di laboratorio nel corso dell intero anno scolastico

4 - Vibrazioni molecolari e tipi di bande presenti nello spettro da Internet e da - Caratteristiche degli spettri IR e loro interpretazione; utilizzo degli spettri IR in analisi qualitativa. altre fonti - utilizzo dello - Sorgenti e celle; cella HATR strumento nel - Rivelatori corso di analisi di - Schema a blocchi FT-IR gruppo o - Interferometro di Michelson; relazione tra spettro e interferogramma; individuali - Applicazioni, uso dell FT-IR 5 METODI CROMATOGRAFICI 5.1 Introduzione ai metodi cromatografici - Caratteristiche comuni a tutti i metodi cromatografici e terminologia - Caratteristiche del cromatogramma, tempi di ritenzione, volume di ritenzione - Meccanismi chimico-fisici coinvolti nella separazione - Classificazione delle tecniche cromatografiche - Equilibrio di distribuzione e costante di distribuzione - Fattore di ritenzione, selettività. - Numero dei piatti teorici e altezza equivalente dei piatti teorici. Efficienza. - Teoria della velocità, equazione di Van Deemter. - risoluzione. - Simmetria dei picchi e capacità da Internet e da altre fonti, anche in inglese Gascromatografia - Principi e applicazioni - Classificazione: Cromatografia gas-solido e gas-liquido. - Efficienza: confronto tra colonne impaccate e capillari - Schema strumentale. - Fasi mobili più impiegate - Colonne impaccate e capillari. Supporti solidi. Fasi stazionarie solide per GSC ; silice e allumina - Classi di polarità delle fasi stazionarie liquide e loro influenza sulla separazione. Terra di diatomee come supporto solido per GLC - Criteri per la scelta della fase stazionaria - Iniettori per colonne impaccate e capillari. - Caratteristiche generali dei rivelatori. Rivelatori a conducibilità termica, a ionizzazione di fiamma, azotofosforo (fiamma alcalina), a cattura di elettroni, - Programmazione della temperatura. - Analisi qualitativa. Analisi quantitativa. - Derivatizzazione. Spazio di testa. Preconcentrazione per adsorbimento - Identificazione di picchi (utilizzo dei tempi di ritenzione e del metodo dell arricchimento - Analisi quantitativa: normalizzazione interna, taratura diretta, metodo dello standard interno - Uso dei gascromatografi 5.3 Cromatografia liquida - Classificazione delle tecniche da Internet e da altre fonti, anche in inglese - Cromatografia liquida su colonna e ad elevate apto da: DS valido dal: pag. 4/6

5 prestazioni. da Internet e da - Cromatografia su strato sottile (cenni legati all utilizzo in laboratorio) altre fonti, anche in inglese - Cromatografia di adsorbimento; meccanismo della separazione; fasi stazionarie. Forza dei solventi e serie eluotropiche. - Cromatografia di ripartizione. Fasi legate, fase normale e inversa. - Supporti solidi per fase stazionaria particelle pellicolari o micro particelle porose - Fasi stazionarie in cromatografia su fasi legate - Fasi mobili - Eluizione isocratica e in gradiente. - Cromatografia liquida a elevate prestazioni. Pompe reciprocanti, sistema di iniezione, colonne. Rivelatori: UV, rifrattometro, fluorimetro. Applicazioni qualitative e quantitative. - Cromatografia a scambio ionico. Resine per cromatografia a scambio ionico e loro caratteristiche. Principio della separazione in cromatografia per scambio ionico. - Cromatografia ionica; Cromatografia ionica con sistemi di soppressione, principi e applicazioni, Rivelatore conduttimetrico - Cromatografia a esclusione molecolare; principi e applicazioni. (cenni) - Cromatografia per affinità; principi e applicazioni. (Cenni) - Uso dell HPLC e dell IC - Caratteristiche generali - Spettro di massa - Strumentazione - Tipi di spettrometri - Applicazioni 6 SPETTROMETRIA DI MASSA NB alla data di presentazione del Documento del CdC, il presente argomento non è ancora stato svolto, se ne prevede la trattazione nell ultima parte dell anno scolastico 7 MATRICI REALI 7.1 Le acque - Classificazione delle acque - Inquinamento delle acque, piogge acide - - Principali parametri chimico-fisici e chimici delle acque - Raccolta e trattamento dei campioni - Esempi di analisi - Ciclo idrologico - Acidità e alcalinità delle acque - Ossigeno disciolto, BOD, COD 7.2 Oli e grassi - Produzione degli oli - Composizione di oli e grassi alimentari - Esempi di analisi classiche da Internet e da altre fonti - Raccolta di informazioni da parte degli studenti sulle analisi da loro effettuate a scuola o allo stage estivo - Mappe concettuali e schemi riassuntivi prodotti dagli studenti Verifiche orali apto da: DS valido dal: pag. 5/6 - Verifiche orali con presentazione di mappe riassuntive - Consegna di rapporti tecnici e relazioni sulle analisi effettuate

6 - Esame spettrofotometrico degli oli di oliva - Analisi gascromatografica degli estri metilici degli acidi grassi di oli/grassi. 7.3 Altre matrici - Caratteristiche della matrice analizzata e valori di riferimento per l analita ricercato (materie plastiche, vino, uva, farmaci, carburanti, alimenti e bevande) Realizzazione di analisi strumentali su campioni reali da parte di tutti gli studenti Bollate, 15/05/2015 I docenti: Buga Morena Gli studenti: Terragni Nicolò Cortellino Nunzia Dimatteo Martina E. apto da: DS valido dal: pag. 6/6