LAUREA IN SCIENZE E TECNOLOGIE PER L’AMBIENTE CHIMICA ANALITICA 6 CREDITI (4 FRONTALI, 2 LABORATORIO) DOTT.SSA VIVIANA CONSONNI, PROF. ROBERTO TODESCHINI Obiettivi: Acquisire le conoscenze metodologiche necessarie per la produzione ed il controllo del dato sperimentale in chimica analitica e della sua qualità, per la calibrazione di uno strumento, per pianificare la sperimentazione di laboratorio, produrre dati controllati, determinare i fattori rilevanti per l’ottimizzazione di un processo al fine di ottimizzare e tenere sotto controllo la sua evoluzione. Acquisire le conoscenze fondamentali della chimica analitica per la sperimentazione di laboratorio e la manualità. Contenuti Introduzione alla chimica analitica e alle sue applicazioni. Obiettivi dell’analisi chimica: analisi qualitativa e analisi quantitativa. Definizioni di: tecnica, metodo, procedura, protocollo, misura, misurazione, campione, analita, standard, bianco, repliche, matrice, interferente, rumore del segnale. Definizione delle singole fasi di una procedura analitica. Attrezzatura e complesso di operazioni della chimica analitica. Strumenti di calcolo per la chimica analitica con elementi di statistica. Il test t di Student per il confronto tra due medie sperimentali e per il confronto tra un valore noto di riferimento e una media sperimentale, il test F di Fisher per il confronto tra varianze, il test t per dati accoppiati: loro applicazioni nell’analisi chimica. Gli errori nelle analisi chimiche e parametri di qualità dei dati sperimentali: errore sistematico ed errore casuale. Metodi per l’individuazione dell’errore sistematico. Definizione di accuratezza e precisione. Stime dell’accuratezza e stime della precisione. Gli intervalli di confidenza del dato sperimentale. Definizioni di ripetibilità e riproducibilità. Valutazione dei dati anomali: test di Cochran e Dixon. Il rapporto segnale/rumore. Sorgenti di errori nelle misure di massa e volume. Taratura della vetreria volumetrica. Le cifre significative e la propagazione dell’errore nei calcoli chimici. Campionamento, standardizzazione e calibrazione: obiettivo della calibrazione, definizione di bianco e standard, il metodo dei minimi quadrati, parametri di valutazione della calibrazione, incertezza sul dato calcolato da una retta di calibrazione, stima dell’errore sperimentale dalla retta di calibrazione, definizione di sensibilità analitica e selettività del metodo analitico. Metodi di calibrazione: calibrazione mediante standard esterni, calibrazione mediante standard interno, metodo dell’aggiunta standard. Introduzione alla spettroscopia. Proprietà generali della radiazione elettromagnetica. Lo spettro elettromagnetico. Classificazione dei metodi spettroscopici. Assorbimento ed emissione di radiazione elettromagnetica. Spettroscopia molecolare di assorbimento nell'ultravioletto e nel visibile: principi, strumentazione e applicazioni. Definizione di trasmittanza, assorbanza e spettro di assorbimento. La legge di Lambert-Beer: definizione, applicazioni e limiti. Scelta della lunghezza d’onda per misure quantitative. Strumenti per spettroscopia molecolare. Introduzione alle separazioni analitiche mediante cromatografia: principi fondamentali, strumenti e applicazioni. Classificazione dei metodi cromatografici. Il processo di ritenzione cromatografica. Meccanismi di ritenzione. Definizione di cromatogramma, fattore di ritenzione, fattore di selettività, efficienza della colonna, risoluzione della colonna. Cenni di teoria delle velocità in cromatografia: equazione di Van Deemter. Problema generale dell’eluizione in cromatografia: eluizione in gradiente e programmazione della temperatura. Cromatografia liquida: cromatografia liquida classica e ad alta efficienza (HPLC); separazioni in fase normale e in fase inversa; strumentazione, colonne, fasi mobili e stazionarie; applicazioni. Gas-cromatografia: cromatografia gas-liquido e gas-solido, strumenti per cromatografia gas-solido, colonne e fasi stazionarie; applicazioni, analisi qualitativa e quantitativa. Cromatografia su strato sottile: i principi, modalità di introduzione del campione, sviluppo della lastrina, visualizzazione degli analiti. Introduzione alla pianificazione degli esperimenti: terminologia, screening e ottimizzazione. L’analisi del problema. I disegni per lo screening dei fattori: i disegni fattoriali completi e i disegni di Plackett-Burman. La costruzione dei disegni fattoriali completi. Calcolo degli effetti dei fattori mediante la regola dei segni. Valutazione della significatività degli effetti. Le procedure di ottimizzazione, le superfici di risposta e il metodo Simplex. I disegni per l’ottimizzazione: i disegni centrali compositi, i disegni di Doehlert, i disegni ottimali. R. TODESCHINI, V. CONSONNI, D. BALLABIO, A. MAURI: Metodologia della Ricerca Sperimentale. LIBRO ELETTRONICO HARRIS: CHIMICA ANALITICA QUANTITATIVA. ZANICHELLI SKOOG, W EST, HOLLER: FONDAMENTI DI CHIMICA ANALITICA. EDISES