Obiettivi Formativi

Lo studente apprenderà il concetto teorico di speciazione chimica e studierà gli equilibri in soluzioni multicomponenti quali i fluidi naturali. Sarà in grado di eseguire sperimentalmente uno studio di speciazione mediante tecniche strumentali quali potenziometria, spettrofotometria e voltammetria e ne utilizzerà i relativi programmi di calcolo. Inoltre l’insegnamento promuove nello studente la conoscenza della teoria e dei principi dei metodi termici di analisi; dei metodi cromatografici di esclusione, di affinità e con fluido supercritico, dell’elettroforesi; della spettroscopia Raman; della spettrometria di massa elettrospray, MALDI-TOF, tandem (MS-MS) e delle principali applicazioni in campo analitico. Le esercitazioni in aula o in laboratorio favoriranno la comprensione dei metodi termici di analisi.

Metodi didattici

Lezioni frontali in aula; esercitazioni di laboratorio e/o in aula con utilizzazione di strumentazione utile agli studi di speciazione nei fluidi naturali e l'impiego di opportuni programmi di calcolo per l'analisi di dati sperimentali.

Prerequisiti

Conoscenze di base di chimica analitica, in particolare equilibri in soluzione acquosa. Conoscenze di chimica analitica strumentale, in particolare di spettrofotometria UV-VIS, spettrometria di assorbimento atomico, potenziometria, voltammetria, dei principi della cromatografia liquida, della gas-cromatografia e della spettrometria di massa.

Verifiche dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento prevede una prova orale e la valutazione delle relazioni sulle singole esercitazioni di laboratorio. I 12 CFU del corso verranno acquisiti dallo studente con il superamento di un unico esame relativo a Complementi di Chimica Analitica Strumentale e Chimica Analitica Superiore.

Programma del Corso

Il Corso è suddiviso in due moduli: Chimica Analitica Superiore e Complementi di Chimica Analitica Strumentale. Chimica Analitica Superiore. - Speciazione di sistemi naturali: definizione, applicazioni, metodologie di studio (5 ore) - Interazioni fra i vari componenti in soluzione: reazioni di idrolisi, formazione di complessi e coppie ioniche (5 ore) - Interazioni tra fasi: equilibri di scambio ionico e di adsorbimento, capacità di adsorbimento, isoterma di Langmuir, isoterma di Freundlich (5 ore) - Modelli per la dipendenza dei parametri termodinamici dalla forza ionica e dalla temperatura (5 ore) - Utilizzo delle tecniche potenziometriche, spettrofotometriche e voltammetriche per gli studi di speciazione (4 ore) Esercitazioni di Laboratorio: utilizzo delle tecniche potenziometriche (10 ore), spettrofotometriche (10 ore) e voltammetriche (10 ore) e dei relativi software per gli studi di speciazione Complementi di Chimica Analitica Strumentale. Il corso consta di 40 ore di lezioni frontali e 10 ore di esercitazioni in aula o in laboratorio con l'utilizzazione di opportuni programmi di calcolo. Il programma delle lezioni frontali comprende: - Metodi termici di analisi (6 ore). Metodi termogravimetrici, analisi termica differenziale, calorimetria differenziale a scansione; calorimetria di titolazione: principi ed applicazioni. - Metodi cromatografici (12 ore). Cromatografia ad esclusione dimensionale, cromatografia di affinità, cromatografia con fluido supercritico ed estrazione con fluido supercritico: principi ed applicazioni. - Metodi elettroforetici (8 ore). Principi dell’elettroforesi. Elettroforesi capillare, elettroforesi capillare di zona, elettroforesi capillare su gel, isotacoforesi capillare, frazionamento in flusso su colonna impaccata: strumentazione ed applicazioni. - Spettroscopia Raman (4 ore). Teoria, strumentazione, sorgenti, applicazioni. - Spettrometria di massa (10 ore). Sorgenti ioniche: ad impatto elettronico (EI), a ionizzazione chimica (CI), a ionizzazione di campo, per desorbimento laser assistita su matrice (MALDI), ionizzazione elettrospray (ESI), a bombardamento con atomi veloci (FAB). Spettrometri di massa. Sistemi di introduzione del campione. Analizzatori di massa. Spettrometria di massa elettrospray (ESI-MS), MALDI-TOF e principali applicazioni analitiche. Spettrometria di massa tandem (MS-MS): strumentazione ed applicazioni analitiche. Analisi di miscele con metodi accoppiati alla spettrometria di massa. Le esercitazioni in aula o in laboratorio riguardano l’impiego dei metodi termici come la termogravimetria e la calorimetria di titolazione e l'uso di opportuni programmi di calcolo (10 ore).