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Chimica Analitica dei Materiali

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Analytical chemistry for material science

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Anno accademico 2014/2015

Codice dell'attività didattica
MFN1269
Docenti
Prof. Pier Giuseppe Daniele (Titolare del corso)
Prof. Alessandra Bianco Prevot (Titolare del corso)
Corso di studi
Scienza e Tecnologia dei Materiali
Anno
2° anno
Periodo didattico
Primo semestre
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
8
SSD dell'attività didattica
CHIM/01 - chimica analitica
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Frequenza alle lezioni facoltativa. Frequenza al laboratorio obbligatoria
Tipologia d'esame
Orale
Prerequisiti
Chimica generale ed inorganica. Fondamenti di spettroscopia.
General and inorganic chemistry. Fundament of spectroscopy.
Propedeutico a
Corsi di tipo analitico nell'indirizzo di beni culturali
Analytical courses in the address of the cultural heritage
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

L’allievo dovrà essere in grado di valutare un protocollo di analisi per un materiale, dal campionamento, alla preparazione del campione, alla scelta del metodo fino alla discussione critica del risultato ottenuto.

Dovrà quindi essere in grado di ottimizzare le condizioni sperimentali sulla base degli equilibri coinvolti e valutare le diverse metodiche sulla base del loro campo di applicazione, delle loro potenzialità e dei loro limiti.

The student should be able to evaluate a protocol of analysis for amaterial, from sampling, sample preparation, choice of method to thecritical discussion of the obtained results.
He will then be able to optimize the experimental conditions on the basis of equilibria involved and assess the various methods on the basis of their scope, their potential and their limitations

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Risultati dell'apprendimento attesi

Al termine del corso gli studenti dovrebbero conoscere fondamenti ed applicazioni all’analisi chimica dei materiali delle metodologie analitiche classiche (equilibri chimici e volumetria), delle spettroscopie atomiche e molecolari, della spettrometria di massa, delle metodologie elettrochimiche (con particolare riferimento ai fenomeni di corrosione) e delle metodologie separative strumentali. Possiederanno inoltre le conoscenze necessarie per la scelta del metodo analitico ottimale e per la trattazione statistica dei risultati.

Basic knowledge of chemical equilibria in solution and their effect on the chemical analysis. Criteria for the selection and optimization of a method of analysis, from sampling to data analysis. Meaning of calibration techniques

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame orale

oral exam

Viene richiesto allo studente: •di illustrare i principi di una o più tecniche di analisi e di ipotizzarne le applicazioni; •di risolvere un problema analitico in termini di ottenimento del campione, scelta di un opportuno metodo di analisi , definizione delle condizioni operative ed utilizzazione critica dei dati ottenuti; •di discutere le esperienze di laboratorio ed i risultati ottenuti

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Programma

Lezioni

Il problema analitico dal campionamento al risultato significativo.
L’equilibrio chimico. Costanti di dissociazione. Formazione di complessi in
soluzione. Costanti di stabilità. Costanti condizionali.
Solubilità. Fenomeni di adsorbimento.
Equilibri redox.
Le tecniche volumetriche
Generalità di elettrodica. L’equazione di Butler-Volmer. Cenni allo studio
della corrosione dei materiali metallici.
La tecnica potenziometrica. Misure di pH. Altri elettrodi iono-selettivi.
Sensori ottici ed elettrochimici.
La spettrofotometria di assorbimento UV-vis e Fluorescenza molecolare
(Approccio quantitativo)
Precisione e accuratezza di una misura, individuazione e trattamento dell’ errore.
Campionamento e pre-trattamenti del campione. Applicazioni alla chimica analitica dell’estrazione con solvente .
Analisi elementare inorganica: spettroscopia di assorbimento ed emissione atomica, spettroscopia di emissione atomica con plasma ad accoppiamento induttivo e cenni di spettroscopia di massa con ionizzazione al plasma: teoria ed applicazioni
Laser Induced Breakdown Spectroscopy:teoria ed applicazioni Analisi elementare organica: principi, strumentazione ed applicazioni
Metodi cromatografici: principi ed applicazioni di cromatografia liquida e gascromatografia nell’analisi dei materiali
Introduzione alla spettrometria di massa per l’analisi di molecole organiche
Esercitazioni in laboratorio:
Campionamento e solubilizzazione di materiali ceramici, metallici, vetri. Quantificazione di sostanze con spettroscopia Uv-Vis.
Analisi elementare con spettroscopia atomica
S e p a r a z i o n e  e  a n a l i s i  d i  s o s t a n z e  c o n c r o m a t o g r a f i a  e / o
gascromatografia-MS

Lessons
The analytical problem from sampling to result.
The chemical equilibrium. Dissociation constants. Complex formation in solution. Stability constants. Conditional constants.
Solubility. Adsorption phenomena.
Redox equilibrium.
Volumetric techniques
Generality of the electrode. The Butler-Volmer equation. Introduction to the corrosion of metallic materials.
The potentiometric technique. pH measurements and other ion-selective electrodes.
Optical and electrochemical sensors.
UV-VIS absorption spectrophotometry and molecular fluorescence (quantitative approach)
Precision and accuracy of a measurement, error definition, detection and treatment.
Sampling and sample pre-treatment. Analytical  applications of solvent extraction.
Inorganic elemental analysis: atomic absorption and emission spectroscopy, atomic emission spectroscopy with inductively coupled plasma, and introduction to inorganic mass spectrometry. Theory and applications.
Laser induced breakdown spectroscopy: theory and applications.
Organic elemental analysis: principles, instrumentation and applications
Chromatographic methods: principles and applications of liquid chromatography and gas chromatography analysis in the analysis of materials
Introduction to mass spectrometry for the analysis of organic molecules
Laboratory experiments:
Sampling and dissolution of a material (ceramic, metal, glass).
Quantitative analysis with UV-VIS spectroscopy.
Elemental analysis with atomic spectroscopy
Separation and analysis of substances by liquid chromatography and/or gas chromatography-mass spectrometry

 

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Testi consigliati e bibliografia

I testi base consigliati per il corso sono:

E. Prenesti, P.G. Daniele, CHIMICA ANALITICA, Ed. Levrotto & Bella, Torino, 2001

D. Skoog, J.Leary, CHIMICA ANALITICA STRUMENTALE, EdiSES

 Viene fornita copia del materiale didattico di supporto presentato durante le lezioni.

The suggested text books are the followings:
E. Prenesti, P.G. Daniele, CHIMICA ANALITICA, Ed. Levrotto & Bella,
Torino, 2001
D. Skoog, J.Leary, CHIMICA ANALITICA STRUMENTALE, EdiSES
Copy of the material used during the lessons will be made available

 

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Note

Tipologia Insegnamento 

La metodologia didattica impiegata consiste in lezioni frontali per un totale di 48 ore ed in esercitazioni in laboratorio per un totale di 32 ore

Frequenza

La frequenza alle lezioni non è obbligatoria. La frequenza ai corsi di laboratorio è obbligatoria e non può essere inferiore al 70% delle ore previste.

Lectures: 48 h

Laboratory exercises: 32 H

Class attendance is optional. Attendance to the laboratory is mandatory.

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Ultimo aggiornamento: 18/05/2015 10:54
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