SCHEDA INSEGNAMENTO A.A. 2017/2018 CORSO DI LAUREA in Scienze e Tecnologie Alimentari Insegnamento integrato: Chimica Analitica Docenti: Carmen Palermo, Maurizio Quinto S.S.D. dell insegnamento Anno di Corso CHIM/01 - Chimica analitica II Crediti 10 (5+5) Semestre I (dal 25 settembre 2017 al 19 gennaio 2018) Propedeuticità Chimica Generale Prerequisiti Basi di matematica. Monomi e polinomi. La scomposizione in fattori e le frazioni algebriche. Potenza con esponente intero, frazionario e reale (proprietà delle operazioni con le potenze). Equazioni di primo e secondo grado. Sistemi di equazioni. Disequazioni. Logaritmi (proprietà delle operazioni con i logaritmi). Equazioni logaritmiche ed esponenziali. Riferimento cartesiano e coordinate di un punto. Basi di Chimica. Nomenclatura IUPAC e tradizionale delle molecole inorganiche, reazioni chimiche, stati fisici della materia, struttura atomica e molecolare, legami intra ed intermolecolari, proprietà dei gas, soluzioni e ph, titolazioni di neutralizzazione e precipitazione. Basi di Fisica. Elettromagnetismo, cinetica, statica. Leggi fisiche dei gas.
ORGANIZZAZIONE DEL CORSO Articolazione in moduli Primo modulo: Chimica Analitica delle Titolazioni Volumetriche (prof.ssa Palermo) Lezioni frontali Esercitazioni in aula e/o laboratorio 5 CFU Secondo modulo: numero ore: 32 (4CFU) numero ore 32 (4CFU) numero ore 12 (1CFU) numero ore 12 (1CFU) Chimica Analitica Strumentale (Prof. Quinto) 5 CFU PROGRAMMA DELL INSEGNAMENTO Obiettivi formativi Con riferimento agli obiettivi formativi specifici del corso di laurea, l insegnamento si propone di fornire conoscenze di base di chimica analitica, come di seguito specificato. - Conoscenze di base della chimica delle soluzioni acquose e dell analisi quantitativa classica, fornendo l esperienza pratica nel campo dei metodi gravimetrici e delle titolazioni affinché lo studente sia in grado di poter acquisire i fondamenti e le abilità chimico analitiche di base e avanzate orientate agli aspetti applicativi nel settore alimentare. - Conoscenze e competenze legate all analisi chimica delle materie prime e dei prodotti trasformati, relativi alle produzioni alimentari, vegetali e animali e al loro controllo di qualità. - Conoscenze e competenze chimicoanalitiche connesse alle tecnologie alimentari ed ai processi di produzione degli alimenti.
Risultati di apprendimento attesi - Attività formative di laboratorio che consentano l'acquisizione di sufficiente padronanza delle principali metodologie laboratoristiche per la gestione della qualità degli alimenti. Conoscenza e capacità di comprensione. Lo studente dovrà: conoscere gli equilibri che sono alla base delle reazioni acido-base, di precipitazione, di complessazione, e di ossidoriduzione comprendere e saper adottare le metodiche analitiche più idonee per l applicazione delle stesse all analisi di campioni alimentari conoscere le tecniche più comuni della moderna chimica analitica strumentale, e familiarità con i principi della chimica analitica, che assicurino sufficiente capacità di scelta e di risoluzione ai problemi che si incontrano nei laboratori di tecnologia e analisi dei prodotti alimentari. Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Attraverso lo studio di approcci teorici e pratici nel campo della chimica analitica delle titolazioni volumetriche, lo studente potrà migliorare la propria capacità di giudizio e di proposta in relazione all analisi di costituenti e contaminanti degli alimenti ed alle diverse tecniche analitiche a disposizione. Inoltre, lo studente dovrà essere in grado di valutare la tecnica analitica più idonea ad una determinata analisi, in funzione delle caratteristiche dell analita e della matrice. Dovrà inoltre essere in grado di valutare criticamente i risultati ottenuti dalle analisi per fornire dati qualitativi e quantitativi relativi ai campioni analizzati. Le lezioni teoriche e quelle pratiche saranno svolte al fine di consentire di acquisire competenze e padronanza di un linguaggio tecnico e di una metodologia specifica. Le lezioni teoriche, le relazioni e le esperienze di laboratorio permetteranno di sviluppare una abilità comunicativa specifica. Autonomia di giudizio. Lo studente dovrà essere in grado di utilizzare criticamente i seguenti strumenti analitici: ph-metro, gascromatografo, HPLC, spettrofotometro ed effettuare autonomamente titolazioni volumetriche.
Abilità comunicative. Lo studente dovrà dimostrare di saper comunicare in aniera efficace e con la corretta terminologia. Capacità di apprendimento. Lo studente dovrà essere in grado di leggere, comprendere e commentare un testo di chimica analitica che contiene gli argomenti trattati nel corso. La capacità di apprendimento sarà stimolata da presentazioni power point e da discussioni in aula, da esercitazioni numeriche di gruppo finalizzate alla verifica della comprensione degli argomenti trattati. La capacità di apprendimento sarà anche stimolata da esperienze pratiche di laboratorio e da materiale didattico integrativo su nuove metodologie e nuovi analiti per sviluppare le capacità applicative dello studente. Tutti i risultati d apprendimento saranno raggiunti attraverso la partecipazione alle lezioni e alle esercitazioni di laboratorio, lo studio individuale sui testi consigliati e sul materiale didattico reso disponibile dai docenti, l ausilio dell attività tutoria. La verifica dei risultati d apprendimento avverrà attraverso le prove d esame, come più avanti dettagliato. Modalità di erogazione Testi consigliati Modalità di verifica dell apprendimento Tradizionale (in aula), parte pratica in laboratorio FONDAMENTI DI CHIMICA ANALITICA, Autori: Skoog-West-Holler, Editore: EdiSES II testo va integrato con appunti di lezione, presi autonomamente e con dispense fornite dal docente. Lo studente dovrà prima sostenere una prova scritta che si comporrà di cinque esercizi sui diversi argomenti del programma. Scopo della verifica è evincere il livello dei risultati di apprendimento conseguiti dallo studente. Si intenderà superata la prova se verrà raggiunto un punteggio di almeno 15/30, sapendo che il punteggio per esercizio è di 6 punti. Inoltre, lo studente dovrà stilare delle relazioni di laboratorio relative alle analisi da lui svolte. Lo studente, una volta superata la prova scritta, dovrà presentarsi alla prova orale che si comporrà di quattro domande per modulo su argomenti teorici. Scopo della verifica è evincere il livello delle conoscenze specifiche raggiunto dallo studente, valutare l abilità d apprendere, quella di comunicare correttamente, nonché
l autonomia di giudizio che si evidenzia nella proposizione di soluzioni a delle problematiche reali. Programma dettagliato dell insegnamento MODULO: CHIMICA ANALITICA DELLE TITOLAZIONI VOLUMETRICHE PROF.SSA: PALERMO Argomenti del Corso CFU corrispondenti 1 Equilibri acido-base e titolazioni di neutralizzazione. 1 Reazioni e costanti di equilibrio importanti in Chimica Analitica; Bilancio elettronico, di carica e di massa; Condizione protonica. ph di soluzioni di acidi e basi, forti e deboli; Idrolisi; Soluzioni tampone; Diagrammi di distribuzione di acidi e basi deboli; Indicatori di ph; Aspetti generali delle titolazioni volumetriche; Punto finale e punto equivalente nell analisi volumetrica; Calcoli stechiometrici nelle titolazioni volumetriche; Curve di titolazione di acidi e basi forti; Curve di titolazione di acidi e basi deboli; Curve di titolazione di acidi e basi polifunzionali; Curve di titolazione di miscele di acidi forti/deboli; Standard primari e secondari; Applicazioni delle titolazioni di neutralizzazione: metodo di Kjeldhal; Determinazione di sostanze inorganiche, Determinazione diretta di sostanze organiche. 2 Equilibri e titolazioni di precipitazione. 1 Metodi di analisi gravimetrica: Proprietà dei precipitati e dei reagenti precipitanti; La costante Prodotto di Solubilità ; Effetto della concentrazione dell elettrolita e degli equilibri competitivi sulla solubilità dei precipitati; Separazioni basate sulle differenze di solubilità; Analisi gravimetriche; Applicazioni e calcoli stechiometrici. Titolazioni di precipitazione: Curve di titolazione; Curve di titolazione di miscele di anioni; Indicatori per titolazioni di precipitazione; Applicazioni delle titolazioni di precipitazione: titolazioni di Mohr, Volhard e Fajans 3 Equilibri e titolazioni di complessazione. 1 Complessanti organici; EDTA ed effetto del ph; Effetto di altri agenti complessanti sul pm; Curve di titolazione e calcoli stechiometrici; Indicatori; Determinazione della durezza dell acqua. 4 Equilibri e titolazioni di ossido-riduzione. 1 Introduzione all elettrochimica: Reazioni di ossido-riduzione; Celle elettrochimiche; Potenziali standard; Equazione di Nernst e forza elettromotrice; Elettrodi di riferimento; Elettrolisi e leggi di Faraday. Equilibri e titolazioni di ossidoriduzione: Costanti di equilibri delle reazioni redox; Curve di titolazione; Indicatori di ossidoriduzione; Reagenti ausiliari di ossidazione e riduzione; Applicazioni dei riducenti ed ossidanti standard. 5 Esercitazioni di laboratorio. 1
Applicazioni della titolazione di neutralizzazione, della titolazione di precipitazione e della titolazione di complessazione. MODULO: CHIMICA ANALITICA STRUMENTALE PROF: QUINTO Argomenti del Corso 1 Valutazione dei dati analitici Precisione e accuratezza; gli errori sistematici e gli errori casuali; la distribuzione dei dati da misure replicate; intervallo di confidenza, scarto dei dati; curve di calibrazione e metodo dei minimi quadrati. 2 Potenziometria. Elettrodi di riferimento; gli elettrodi indicatori; l elettrodo a vetro; titolazioni potenziometriche. 3 Spettrofotometria di assorbimento molecolare. Proprietà della radiazione elettromagnetica; il processo di assorbimento e legge di Beer; componenti strumentali per la misura dell assorbimento; tipi di spettrometri; analisi quantitativa e qualitativa; applicazioni. 4 Spettrofotometria di assorbimento atomico. Origine degli spettri atomici; processo di atomizzazione in fiamma, proprietà e tipi di fiamme, ampiezza delle righe, sorgenti di righe atomiche, modulazione della sorgente, strumentazione, interferenze in fiamma, emissione in fiamma, processo di atomizzazione elettrotermica. 5 Cromatografia. Cromatografia su colonna; velocità di migrazione dei soluti; efficienza e risoluzione di una colonna; cromatografia gasliquida; cromatografia liquida ad alta prestazione; analisi cromatografiche qualitative e quantitative; valutazione ed ottimizzazione delle procedure di analisi; applicazioni. 6 Esercitazioni in aula. Le esercitazioni consistono nella spiegazione e nel commento di esercizi relativi agli argomenti del corso. 7 Esercitazione di laboratorio. Analisi spettrofotometrica UV-Vis. Determinazione della spettro di assorbimento di antocianine. Curva di calibrazione.. Determinazione del contenuto di antocianine in una soluzione a concentrazione incognita. CFU corrispondenti 0,75 0,75 0,75 0,75 0,5 0,5 0,5
7 Esercitazione di laboratorio. Analisi spettrofotometrica UV-Vis. Determinazione della spettro di assorbimento di antocianine. Curva di calibrazione. Determinazione del contenuto di antocianine in una soluzione a concentrazione incognita. 0,5
Bachelor Degree or Master Degree Programme: Academic Year: 2017/2018 Subject title: Analytical Chemistry Lecturers: Prof. Carmen Palermo and Prof. Maurizio QUINTO SSD (scientific area) CHIM/01 - Analytical Chemistry CFU (Credits) 10 Programme year II Academic period I (from 25 September 2017 to 19 January 2018) TEACHING ORGANIZATION: Lectures /seminars Practical activities Other activities 64 hours 24 hours none Objectives With reference to the specific learning outcomes of the bachelor degree program, this teaching course aims to provide basic knowledge of chemistry and the chemistry of aqueous solutions and of quantitative classic, providing practical experience in the field of titrations and gravimetric methods. so that the student is able to acquire the fundamentals and basic skills and advanced aspect-oriented applications in the food industry. Furthermore, the course aims at introducing the most important instrumental techniques of modern analytical chemistry, such as atomic and molecular spectrophotometry, potentiometry and chromatography, in order to acquire fundamentals necessaries to the study of food microbiology, food quality, food safety and food technology. Expected learning results The course is aimed at giving:
the knowledge of the balances that are the basis of acid-base reactions, precipitation, complexation, and redox and understand and be able to adopt the analytical methods most suitable for their application to the analysis of food samples; the knowledge of the fundamentals instrumental analytical chemistry techniques; potenziometry; molecular and atomic absorption spectrometry ; cromatography. Textbooks Mode of delivery of teaching (traditional, at a distance, e- learning..) Fundamentals of Analytical Chemistry, Skoog- West-Holler, EDISES Traditional and laboratory. Examination method The student must first take a written test that will consist of five exercises on various topics of the program. The test will be considered passed if a score of at least 15/30 is obtained. In addition, the student has to compile laboratory reports on the analysis carried out during the exercitation. The student, after passing the written test, has to carry out an oral test that will consist of four questions for each module on theoretical arguments. The purpose of the oral examination is to understand the level of knowledge achieved by the student, assessing the ability to orient themselves in the issues addressed, assess skills acquired on the proposition of solutions to the problems under study. TEACHING PROGRAMME (SUMMARY) Module: Analytical Chemistry of Volumetric Titrations An Introduction to Analytical Chemistry; Aqueous-Solution Chemistry; Acid-Base Equilibria and Neutralization Tritations of acids and basis. Titrations; Gravimetric Methods of Analysis; Precipitation Titrations Complex Formation and Equilibria;
An Introduction to Electrochemistry; Oxidation/Reduction Equilibra and Titrations. Module: Instrumental Analytical Chemistry Evaluation of analytical data: precision and accuracy, the systematic errors and random errors, the distribution of data from replicate measurements; confidence interval, deviation of the data; calibration curves and method of least squares. Potentiometry: reference electrodes, the indicator electrodes, the glass electrode; potentiometric titrations. Absorption Spectrometry Molecular properties of electromagnetic radiation, the process of absorption and Beer's law; instrumental components for the measurement of absorption; monochromators and detectors of radiation; spectrometers, quantitative and qualitative analysis; general applications. Atomic absorption spectrometry: source of atomic spectra; flame atomization, properties and types of flames, band width, sources of atomic bands, modulation of the source, instrumentation, interferences in flame emission and electrothermal atomization process. Chromatography column chromatography; migration speed of solutes; efficiency and resolution of a column; gas-liquid chromatography, high performance liquid chromatography, qualitative and quantitative analyses, evaluation and optimization of analytical procedures; applications. Laboratory: UV-Vis spectrophotometric analysis, gas chromatography analysis.