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Oggetto:
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Chimica Analitica dei Materiali

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Analytical chemistry for material science

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Anno accademico 2021/2022

Codice dell'attività didattica
MFN1269
Docenti
Prof.ssa Silvia Berto (Titolare del corso)
Prof. Alessandra Bianco Prevot (Titolare del corso)
Corso di studi
Scienza e Tecnologia dei Materiali
Anno
3° anno
Periodo didattico
Primo semestre
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
8
SSD dell'attività didattica
CHIM/01 - chimica analitica
Modalità di erogazione
Mista
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 nella Laurea Magistrale
Analytical courses in the Master degree
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

L'obiettivo principale è sviluppare la capacità di scelta di un metodo analitico, considerando lo scopo dell'analisi, strumentazione disponibile e relative prestazioni,  tempo e costi.

Un ulteriore obiettivo riguarda la capacità di utilizzare le conoscenze di chimica inorganica, organica e fisica per scegliere ed ottimizzare una strategia analitica corretta.

Sarà altresì un obiettivo saper discutere criticamente il risultato ottenuto.

EMERGENZA COVID-19:

DIDATTICA ALTERNATIVA: Obiettivi formativi invariati

The main goal is to develop the skill to choose an analytical strategy, taking into account the objective of the analysis, the laboratory instruments and their performances, the working time and  the budget.

A second mission is the ability to connect concepts coming fron inorganic, organic and physical chemistry  to choose and properly  to plan a good  analytical procedure.

A further mission will be the ability to critically discuss the obtained results

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Risultati dell'apprendimento attesi

Al termine del'insegnamento 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 e delle metodologie separative strumentali. Possiederanno inoltre le conoscenze necessarie per la scelta del metodo analitico ottimale e per la trattazione statistica dei risultati.

EMERGENZA COVID-19:

DIDATTICA ALTERNATIVA: Risultati dell'apprendimento invariati

 

At the end of the course students are expected to have a basic knowledge of chemical equilibria in solution and their effect on the chemical analysis. Moreover they should know principle and application of molecular and atomic spectroscopies, and instrumental separation techniques. Criteria for the selection and optimization of a method of analysis, from sampling to data analysis will be a further learning result, together with the ability to analyze the obtained results following a statistical approach

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Modalità di insegnamento

La metodologia didattica consiste in lezioni frontali (CFU 6), attività di laboratorio (CFU 2). La partecipazione alle lezioni è facoltativa, mentre si richiede la partecipazione obbligatoria ad almeno il 70% delle ore di laboratorio.

Sia le lezioni frontali che l'attività di laboratorio
saranno svolte in presenza garantendo il distanziamento sociale, a meno di nuove disposizioni per emergenza sanitaria da COVID-19. Le lezioni potranno essere
seguite via WebEx al link:

https://unito.webex.com/meet/alessandra.biancoprevot

durante le ore indicate in calendario. Il materiale diattico verrà caricato sulla piattaforma Moodle nelle pagine relative al corso.

Le attività di laboratorio verranno svolte in parte come esercitazioni online (12 ore) ed in parte in presenza (20 ore) garantendo il distanziamento sociale e dividendo gli studenti in un numero di turni di laboratorio opportuno.
Per svolgere l'attività di laboratorio si organizzeranno gruppi di lavoro i cui membri dovranno cooperare per raggiungere l'obiettivo analitico richiesto.

The teaching method consists of lectures (6 CFU) and in laboratory practice (2 CFU). The participation to the lectures is optional, while the participation to the 70% of the hours of the laboratory is mandatory.
The lectures will be delivered in presence with the possibility to attend in streaming (webex link). https://unito.webex.com/meet/alessandra.biancoprevot
The didactic material will be uploaded to the Moodle platform on the course pages.
The laboratory activities will be carried out in part (12 hours) online and in part (20 hours) in the presence guaranteeing social distancing and dividing the students in groups with appropriate number. To carry out the laboratory activity, working groups will be organized whose members must cooperate to achieve the required analytical objective and to compile the laboratory report.

 

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Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avverrà con la compilazione di una relazione scritta sull'attività di laboratorio e con lo svolgimento di una prova orale. La relazione scritta dovrà essere consegnata con qualche giorno d'anticipo rispetto alla data d'esame. Il voto sarà espresso il trentesimi.

Durante la prova saranno verificate le conoscenze dello studente riguardo le modalità analitiche proposte a lezione e sarà verificata la sua capacità di illustrare l'attività di laboratorio, a partire dalla relazione scritta, considerata parte integrante dell'esame. Verrà richiesto allo studente di elaborare in modo critico sia le informazioni ricevute, sia i risultati ottenuti in laboratorio.

EMERGENZA COVID-19:

se necessario gli esami potranno essere effettuati in forma orale tramite
videoconferenza su piattaforma Webex.
Inoltre, anche qualora si tornasse ad effettuare gli esami in presenza, lo studente potrà richiedere di continuare ad usufruire della modalità on-line in caso di fragilità di salute o di residenza remota rispetto alla sede universitaria.

The evaluation of the learning process will take place with the compilation of a laboratory report and with an oral test. The report must be submitted to the teachers with a few days in advance of the exam date. The evaluation will be expressed out of thirty.

During the exam the student's knowledge about the analytical methods presented during the lessons and their ability to illustrate the activities of the laboratory will be checked. The report about the laboratory practice will be discussed as relevant aspect to evaluate the student ability to critically elaborate the information received and the results obtained.

COVID-19 EMERGENCY: if necessary the exams can be carried out orally via videoconference on the Webex platform.
Furthermore, even if the exams are returned in person, the student can request to use the online mode in case of frailty of health or remote residence from the university.

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Programma

Lezioni

Il problema analitico dal campionamento al risultato significativo.
L'equilibrio chimico. Costanti di dissociazione. Equilibrio acido-base; concetto di pH e sua determinazione. Formazione di complessi in soluzione. Costanti di stabilità. Costanti condizionali.
Solubilità. Fenomeni di adsorbimento.
Equilibri redox.
Le tecniche volumetriche, cenni.
La determinazione potenziometrica del pH; l'elettrodo di vetro ione selettivo. 
La spettrofotometria di assorbimento UV-vis (Approccio quantitativo)
Precisione e accuratezza di una misura, individuazione e trattamento dell' errore.
Campionamento e pre-trattamenti del campione. Disgregazione di una matrice solida.

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 : teoria ed applicazioni
Laser Induced Breakdown Spectroscopy:teoria ed applicazioni. 
Metodi cromatografici: principi ed applicazioni di cromatografia liquida e gascromatografia nell'analisi dei materiali
Introduzione alla spettrometria di massa ed accoppiamento ICP-MS e GC-MS.


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  mediante c o n c r o m a t o g r a f i a liquida  

EMERGENZA COVID-19:

DIDATTICA ALTERNATIVA: Programma invariato

Lessons
The analytical problem from sampling to result.
The chemical equilibrium. Dissociation constants. Acid-basic equilibrium; the pH concept and determination. Complex formation in solution. Stability constants. Conditional constants.
Solubility. Adsorption phenomena.
Redox equilibrium.
Volumetric techniques, generality.
The potentiometric technique for pH measurement; the glass ion-selective electrode.

UV-VIS absorption spectrophotometry  (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. 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 and to ICP-MS and GC-MS
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 organic substances by liquid chromatography 

Testi consigliati e bibliografia

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Testi consigliati e bibliografia

 

  • Italiano
  • English

 

I testi base consigliati per il corso sono:

Harris, Chimica Analitica Quantitativa, Zanichelli

Di Marco, Pastore, Bombi, Chimica Analitica, EdiSES (parte su equilibri e titolazioni) oppure Harris, Chimica Analitica Quantitativa, Zanichelli

Skoog, Holler, Crouch, CHIMICA ANALITICA STRUMENTALE, EdiSES (aspetti di chimica strumentale)

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

The suggested text books are the followings:

Harris, Chimica Analitica Quantitativa, Zanichelli

Di Marco, Pastore, Bombi, Chimica Analitica, EdiSES (equilibrium and titrations) or Harris, Chimica Analitica Quantitativa, Zanichelli
Skoog, Holler, Crouch, CHIMICA ANALITICA STRUMENTALE, EdiSES (instrumental aspects)
Copy of the material used during the lessons will be made available



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Orario lezioni

Lezioni: dal 01/10/2020 al 22/01/2021

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Ultimo aggiornamento: 04/10/2021 19:00