Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Cristina TRUZZI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [ST03] SCIENZE AMBIENTALI E PROTEZIONE CIVILE First Cycle Degree (3 years) - [ST03] ENVIRONMENTAL SCIENCES AND CIVIL PROTECTION
Dipartimento: [040017] Dipartimento Scienze della Vita e dell'AmbienteDepartment: [040017] Dipartimento Scienze della Vita e dell'Ambiente
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Secondo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2019-2020
Anno regolamentoAnno regolamento: 2018-2019
Obbligatorio
Crediti: 7
Ore di lezioneTeaching hours: 56
TipologiaType: A - Base
Settore disciplinareAcademic discipline: CHIM/01 - CHIMICA ANALITICA
Italiano
Italian
Conoscenza degli argomenti degli insegnamenti di Matematica, Fisica, Chimica generale, Chimica organica.
Knowledge of the topics of the courses on Mathematics, Physics, General and Organic Chemistry.
Sono previste sia lezioni teoriche (6 crediti, 48 ore) che esercitazioni pratiche di laboratorio svolte a livello individuale o a piccoli gruppi (1 credito, 16 ore) ed esercitazioni campo (viaggi di istruzione). Le lezioni sono tenute con l'ausilio di slide (disponibili agli studenti), collegamenti internet (lavoro su web) e con spiegazioni di dettaglio svolte alla lavagna. Al corso frontale è affiancata un’attività didattica in modalità e-learning contenente, fra l’altro: materiale didattico, test di autovalutazione, esercitazioni numeriche, istruzioni per le esercitazioni di laboratorio, prenotazione per le esercitazioni di laboratorio, area riservata ad inserimento relazioni di laboratorio da parte degli studenti, informazioni e prenotazioni per i viaggi di istruzione, presenze a lezione ed in laboratorio da parte degli studenti. Il materiale didattico offerto, integrato da appunti di lezione, è sufficiente per la preparazione e il superamento dell’esame. I testi citati, di consultazione, sono rivolti ad eventuale ampliamento e approfondimento delle conoscenze personali.
Il corso, non essendo rivolto a chimici, è di tipo introduttivo/base propedeutico e di livello intermedio. Esso riguarda la conoscenza dei principi e fondamenti dell’analisi chimica, dell’attrezzatura di base del laboratorio chimico di analisi e del suo uso, nonché delle più semplici tecniche analitiche classiche e strumentali. In tal senso è propedeutico per affrontare argomenti e tecniche di analisi più avanzati. Approfondita è la trattazione dei calcoli stechiometrici dell’analisi chimica, dove deve essere data dimostrazione di buona padronanza e capacità di risoluzione, anche rapida, di problemi relativamente semplici. Gli equilibri in soluzione vengono trattati esclusivamente ai fini della comprensione delle tecniche classiche di analisi e sulla base del trattamento matematico approssimato. Le tecniche classiche di analisi e quelle strumentali sono trattate ad un buon livello di approfondimento, anche se limitati sono gli esempi applicativi presentati. Per le tecniche strumentali, oltre ai principi base, vengono presentati anche i componenti costituenti, limitatamente ai principi di funzionamento e con finalità rivolta alla comprensione e capacità di effettuare la taratura degli strumenti stessi e la messa a punto delle metodiche di analisi. Alcuni approfondimenti sono disponibili nel materiale didattico offerto agli studenti e, in alcuni casi (a giudizio del docente), presentati a lezione, ma non sono richiesti per il superamento dell’esame.
Collegamento al corso e-learning:
https://learn.univpm.it/course/view.php?id=6350.
The course consists of theoretical lectures (6 credits, 48 hours) and laboratory practical work carried out individually or at small groups (1 credit, 16 hours) and fieldwork. Lectures are given with the aid of slides (available to students), internet connection (web works) and with explanations of details on the blackboard. An e-learning didactic activity is available in parallel to the normal frontal course. It includes: the didactic material, the self-evaluation tests, numerical exercises, instructions for the laboratory exercises, booking for the laboratory exercises, a section for the upload of laboratory reports from the students, information and booking for the field work, attendances to lectures and laboratory exercises. The offered didactic material, integrated with lecture notes, is sufficient for the preparation and to pass the exam. The quoted textbooks, reported for consultation, are aimed to possible extension and deepening of personal knowledge.
The course, not being aimed at chemists, is of a type introductory/basic and propaedeutic, and of an intermediate level. It concerns of knowledge of principles and fundamentals of the chemical analysis, of the basic instrumentation of the chemical analysis laboratory, and of the simplest analytical techniques both classical and instrumental. In this sense it is propaedeutic to address more advanced topics and analytical techniques. The treatment of stoichiometric calculations is thorough and here it should be given demonstration of a good mastery of the subject and of capacity to solve, even fast, of relatively simple problems. The solution ionic equilibria are treated exclusively for the purposes of the comprehension of the classical technique of analysis and based on an approximate mathematical treatment. The classical and instrumental analytical techniques are treated at a good level of insights, although limited are the application examples presented. Concerning the instrumental techniques, in addition to the basic principles, the constituent components are also presented, limited to the principles of functioning and with a view to understanding and being able to perform the calibration of the instruments and the set up of the analytical methods. Insights on this point are given in the teaching material offered to the students and, in a few cases (in the teacher’s opinion), they are presented in class, but they are not required to pass the exam.
Link to the e-learning course:
https://learn.univpm.it/course/view.php?id=6350.
L’insegnamento permette agli studenti di acquisire le conoscenze fondamentali sulle basi teoriche e metodologiche delle principali tecniche dell’analisi chimica classica (gravimetria, volumetria), nonché di alcune tecniche strumentali elettrochimiche (potenziometria, conduttimetria) e spettroscopiche (spettrofotometria UV-Vis e per Assorbimento Atomico) e delle loro applicazioni in campo ambientale (acque di sorgente, acque di fiume, neve, aerosol atmosferico). Contestualmente fornisce agli studenti le conoscenze su alcune problematiche ambientali globali (cambiamenti climatici, effetto serra, buco dell’ozono, inquinamento da metalli pesanti) e sull'inquinamento locale (smog fotochimico, piogge acide).
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
Attraverso le esercitazioni in laboratorio lo studente dovrà anche acquisire le seguenti abilità professionalizzanti: capacità di effettuare semplici analisi chimiche di laboratorio (gravimetriche, volumetriche, potenziometriche, conduttimetriche, spettrofotometriche UV-Vis e AA) per il controllo analitico di matrici ambientali, inclusa la fase di prelievo di campioni in campo; capacità di raccogliere ed elaborare i dati chimico-analitici.
Competenze trasversali.
L’esecuzione di analisi quantitative in esercitazioni di laboratorio singole e di gruppo, nonché la stesura di relazioni sulle esercitazioni svolte, contribuiscono a migliorare, sia il grado di autonomia di giudizio in generale, sia la capacità comunicativa che deriva anche dal lavoro in gruppo, sia la capacità di apprendimento in autonomia e di trarre conclusioni, dello studente.
Knowledge and Understanding.
The course enables students to acquire the fundamental knowledge of the theoretical and methodological basis of main techniques of classical chemical analysis (gravimetry, volumetry), and of a few instrumental techniques, electrochemical (potentiometry, conductimetry) and spectroscopic (UV-Vis and Atomic Absorption spectrophotometry), and their applications in environmental field (spring waters, river waters, snow, atmospheric aerosol). At the same time, the course allows also students to acquire the basic concepts on some environmental issues referring to global changes (climatic changes, greenhouse effect, ozone hole, heavy metal pollution) and on local pollution (photochemical smog, acid rains).
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
Through the exercises carried out both in laboratory and on the field, the student should also acquire the following professional skills: ability to carry out basic laboratory chemical analyses (gravimetric, volumetric, potentiometric, conductimetric, UV-Vis spectrophotometric) devoted to the analytical control of environmental matrices included the step of field sampling; ability to collect and process chemical-analytical data.
Transversal Skills.
The execution of quantitative analyses in laboratory exercises (alone or in-group), as well as the drafting and editing of reports on the exercises carried out, contribute to improve for the student the degree of judgement autonomy in general, the communicative capacity (which derives also from the teamwork), the learning capacity in autonomy, and the ability to draw conclusions from experimental data.
Contenuti (lezioni frontali, 6 CFU, 48 ore).
Fondamenti dell’analisi chimica. Analisi, determinazione. Richiami di quantità di materia, quantità di sostanza, mole, frazione in massa, concentrazione, attività, costante di equilibrio. Fasi del processo analitico. Calcoli stechiometrici della chimica analitica, contenuto e preparazione di soluzioni, rapporti quantitativi fra sostanze. Cifre significative, incertezza di un risultato calcolato. Errori, precisione, accuratezza, materiali certificati. Bilancia analitica e pesata analitica. Vetreria volumetrica, matracci, pipette, burette. Analisi gravimetrica. Equilibri di precipitazione. Precipitazione quantitativa, filtrazione, essiccamento, pesata. Calcoli stechiometrici dell’analisi gravimetrica. Esempi di analisi gravimetriche, anche in campo ambientale. Analisi volumetrica. Titolazioni acido-base, curve di titolazione, indicatori acido-base. Titolazioni di precipitazione, curve di titolazione, indicatori. Equilibri e titolazioni di complessamento, curve di titolazione, indicatori metallo-cromici. Equilibri e titolazioni di ossido-riduzione, curve di titolazione, indicatori di ossido-riduzione. Calcoli stechiometrici dell’analisi volumetrica. Esempi di analisi volumetriche, anche in campo ambientale. Metodi analitici strumentali. Potenziometria. Elettrodi e potenziale elettrodico, elettrodi selettivi. Applicazioni ambientali. Il potenziometro e il voltmetro elettronico. pHmetro e sua taratura. Potenziometria diretta. Titolazioni potenziometriche. Misura acidità delle piogge. Conduttimetria. Cella elettrolitica, leggi di Ohm. Conduttanza, conduttività. Effetto della temperatura. Effetto della concentrazione, conduttanza molare. Indipendente migrazione degli ioni. Conduttimetria diretta. Titolazioni conduttimetriche. Curve di titolazione. Effetto e correzione per la diluizione. Strumentazione, taratura ed uso. Analisi delle acque naturali. Spettrofotometria UV-Vis. La radiazione elettromagnetica, parametri ondulatori e relazione con l’energia. Regioni dello spettro elettromagnetico. Spettri di emissione e spettri di assorbimento. Potenza radiante, trasmittanza, assorbanza. Legge di Lambert-Beer. Taratura. Scelta della lunghezza d’onda analitica. Sorgenti, selettori di lunghezza d’onda, contenitori, rivelatori. Schemi ottici. Analisi quantitativa, metodi diretti e indiretti (titolazioni fotometriche). Applicazioni. Cenni di spettrofotometria per assorbimento atomico. Atmosfere e temperature del passato. Gas serra. Serie storiche di gas intrappolati nei ghiacci polari e recenti incrementi. Effetto serra e cambiamenti climatici. Scenari futuri. Ozono stratosferico (buco nell’ozono). Meccanismo di formazione/distruzione dell’ozono e sua distribuzione geografica. Distruzione causata da clorofluorocarburi. Effetti della distruzione di ozono stratosferico. Smog fotochimico. Formazione e trasformazione di ossidi di azoto in atmosfera. Ozono troposferico. Ciclo giornaliero dello smog fotochimico. Formazione di ossidi di zolfo in atmosfera, acidificazione di piogge, nebbie, nevi. Effetti delle piogge acide.
Esercitazioni in aula, laboratorio e in campo (1 CFU, 16 ore).
In aula: calcoli stechiometrici della chimica analitica. In laboratorio: titolazione HCl-NaOH, uso di indicatori acido-base; determinazione acidità di pioggia/neve, titolazione potenziometrica; titolazione conduttimetrica HCl-NaOH e di cloruri in acqua di fiume; determinazione potenziometrica di alogenuri in acqua di fiume/termale; determinazioni spettrofotometriche dei nitriti e di Fe(III) in acqua di fiume; relazione su attività di laboratorio. In campo: due viaggi di istruzione per campionamenti di neve e acque di sorgente con analisi sul posto; visita stabilimenti imbottigliamento acque minerali.
Content (lectures, 6 CFU, 48 hours).
Fundamentals of chemical analysis. Analysis, determination. Recalls of amount of matter, amount of substance, mole, mass fraction, concentration, activity. Phases of the analytical process. Stoichiometric calculations of analytical chemistry, content and preparation of solutions, quantitative ratios between substances. Significant digits, uncertainty of a computed result. Errors, precision, accuracy, certified reference materials. Analytical balance and analytical weighing. Volumetric glassware, flasks, pipettes, burettes. Gravimetric analysis. Precipitation equilibria. Quantitative precipitation, filtration, drying, weighing. Stoichiometric calculations in the gravimetric analysis. Examples of gravimetric analyses, also in the environmental field. Volumetric analysis. Acid-base titrations, titration curves, acid-base indicators. Precipitations titrations, titration curves, indicators. Complexometric equilibria and titrations, titration curves, metallochromic indicators. Redox equilibria and titrations, titration curves, redox indicators. Stoichiometric calculations in the volumetric analysis. Examples of volumetric analyses, also in the environmental field. Instrumental analytical methods. Potentiometry. Electrodes and electrodic potential, selective electrodes. Environmental applications. The potentiometer and the electronic voltmeter. pHmeter and its calibration. Direct potentiometry. Potentiometric titrations. Measurement of the rain acidity. Conductimetry. Electrolytic cell, Ohm laws. Conductance, conductivity. The effect of temperature. Effect of concentration, molar conductance. Independent migration of ions. Direct conductimetry. Conductimetric titrations. Titration curves. The effect and the correction for dilution. Instrumentation, calibration and use. Analysis of natural waters. UV-Vis spectrophotometry. The electromagnetic radiation, wave parameters and their relationship with energy. Regions of the electromagnetic spectrum. Emission and absorbance spectra. Radiant power, transmittance, absorbance. The law of Lambert-Beer. Calibration. Selection of the analytical wavelength. Sources, wavelength selectors, containers, detectors. Optical schemes. Quantitative analysis, direct and indirect methods (photometric titrations). Applications. An overview of Atomic Absorption Spectrophotometry. Past atmospheres and temperatures. Greenhouse gases. Historical series of gases trapped in polar ices and recent increases. Greenhouse effect and climatic changes. Future scenarios. Stratospheric ozone (Ozone hole). Formation/destruction mechanism of ozone and its geographic distribution. Destruction due to chlorofluorocarbons. Effects of destruction of stratospheric ozone. Photochemical smog. Formation and transformation of nitrogen oxides in the atmosphere. Tropospheric ozone. Daily cycle of the photochemical smog. Formation of sulfur oxides in the atmosphere, acidification of rains, fogs and snows. Effects of acid rains.
Exercises in class, laboratory and in the field (1 credit, 16 hours/student).
In the class: Stoichiometric calculations of analytical chemistry. In the laboratory: Titration HCl-NaOH and use of acid/base indicators; determination of acidity of rain/snow by potentiometric titration; conductimetric titration HCl-NaOH and of chlorides in river water; potentiometric determination of halides in river water and hot spring water; spectrophotometric determinations of nitrites and of Fe(III) in river water; report on the laboratory activity. In the field: two one-day school trips dedicated to field sampling of snow and spring water, with analyses on site; visit to plants for bottling of mineral waters.
L’esame consiste in un compito scritto e successiva revisione/discussione degli elaborati. Sono previste 35 domande aperte inclusi esercizi sui calcoli stechiometrici. Ogni risposta viene valutata con un punteggio compreso tra zero (risposta errata o non risposta) ed uno ed il risultato riportato in trentesimi. A questo vengono aggiunti ulteriori due punti. Il superamento dello scritto è vincolato all'acquisizione, nei calcoli stechiometrici, di un punteggio almeno uguale alla metà dei punti acquisibili. Per il voto finale vengono valutate anche le relazioni delle esercitazioni, cui vengono assegnati fino ad un massimo di due punti. L’esame si intende superato quando il voto finale è maggiore o uguale a 18. Durante il corso sono previste prove in itinere (1° e 2° parziale). Il risultato di un parziale può essere mediato con l’altro solo se maggiore o uguale a 15. Il recupero/miglioramento di singoli parziali è possibile entro le prime due sessioni successive a fine corso.
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
Nella prova scritta lo studente dovrà dimostrare di conoscere principi e metodi (teoria e pratica) delle metodologie chimico-analitiche gravimetriche, volumetriche, potenziometriche, conduttimetriche, spettrofotometriche (in UV-Vis e AA), nonché di aver acquisito conoscenze di base sui principali cambiamenti ambientali globali e sull'inquinamento chimico locale. Nelle relazioni di laboratorio lo studente dovrà dimostrare di aver conseguito la capacità di applicare le conoscenze acquisite durante l’insegnamento ai fini dell’esecuzione di semplici analisi di laboratorio, nonché la capacità di redigere criticamente, in autonomia e/o in gruppo, un rapporto di prova.
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
Il voto finale è attribuito in trentesimi. L’esame si intende superato quando il voto è maggiore o uguale a 18. È prevista l’assegnazione del massimo dei voti con lode (30 e lode).
Criteri di attribuzione del voto finale.
Il voto finale viene attribuito sommando alla valutazione dello scritto quella della relazione di laboratorio, quest’ultima fino ad un massimo di due punti. La lode viene attribuita quando il punteggio ottenuto dalla precedente somma superi il valore 30 e contemporaneamente lo studente abbia dimostrato piena padronanza della materia. Il voto del Corso Integrato di cui questo insegnamento fa parte (con l’insegnamento di Chimica applicata alla tutela dell’ambiente) viene attribuito valutando le risultanze dei due moduli.
Learning Evaluation Methods.
The assessment method is a written classwork and subsequent revision of the script. Thirty-five open questions are provided, which include also numerical exercises on stoichiometric calculations. To each question, a score included between zero (erroneous or not answer) and one is assigned and the result is reported in thirtieths. Two more points are added to the result. Passing of the exam is bonded to the acquisition, on the stoichiometric calculations, of a score at least half of the maximum. For the final grade, up to two points maximum will be assigned with reference to the reports of laboratory exercises. The exam is passed when the final score is higher or equal to 18. It is also foregone the possibility of participating to two “in itinere" written classwork. The result of a partial test can be mediated with the other one only if it is greater or equal to 15. The recoveries of single partial tests are allowed within the first two examination sessions following the course end.
Learning Evaluation Criteria.
In the written classwork, the student will have to demonstrate to have acquired a sound knowledge of basics and methods (theory and practice) of the chemical analytical methodologies of gravimetry, volumetry (titrimetry), potentiometry, conductimetry, spectrophotometry (UV-Vis and AA), as well as to have acquired the basic knowledge of main global environmental changes and local chemical pollution. In the laboratory reports, the student will have to demonstrate of having achieved the capacity to apply the acquired knowledge during the course to the execution of simple laboratory analyses and the capacity to write critically, in autonomy and/or in-group, a test report.
Learning Measurement Criteria.
The final mark is attributed in thirtieths. Successful completion of the examination will lead to grades ranging from 18 to 30, and 30 with laud.
Final Mark Allocation Criteria.
The final mark is attributed by summing to the evaluation of the written classwork that of the laboratory report, the latter up to two points. The laud is attributed when the score obtained by the previous sum exceeds the value of 30 and contemporaneously the student demonstrates complete mastery of the matter. The vote of the Combined Course of which this course is part (together with the course of Applied chemistry for environmental protection) is attributed evaluating the results of the two modules.
- Appunti di lezione
- D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch. Fondamenti di chimica
analitica, 3a ed., EdiSES, Napoli, 2015.
- D.C. Harris. Chimica analitica quantitativa, Zanichelli, Bologna, 2017.
- D.C. Harris. Fondamenti di chimica analitica quantitativa, Zanichelli,
Bologna, 2017.
- C. Baird, M. Cann. Chimica Ambientale, Zanichelli, Bologna, 2013.
- S.E. Manahan. Chimica dell’Ambiente, Piccin, Padova, 2000.
- Lecture notes
- D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch. Fondamenti di chimica
analitica, 3rd edn., EdiSES, Napoli, 2015.
- D.C. Harris. Chimica analitica quantitativa, Zanichelli, Bologna, 2017.
- D.C. Harris. Fondamenti di chimica analitica quantitativa, Zanichelli,
Bologna, 2017.
- C. Baird, M. Cann. Chimica Ambientale, 3rd italian edn.,Zanichelli,
Bologna, 2013.
- S.E. Manahan. Chimica dell’Ambiente, Piccin, Padova, 2000.
Si
Technology enhanced:
https://learn.univpm.it/course/view.php?id=6350
Yes
Technology enhanced:
https://learn.univpm.it/course/view.php?id=6350
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2019-2020
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