Chimica analitica - Appunti

lunedì 9 marzo 2020

CORSO SULLA SICUREZZA IN LABORATORIO

decreto legislativo 2008,

Norme sicurezza si basano su che si rifà a legge del 2007.

Organizzazione di sicurezza —> si definisce prima chi fa che cosa tra lavoratori.

Tutti sono coinvolti in gestione sicurezza, ognuno ha specifici obblighi e responsabilità.

Preposto => sovrintendente di attività,

con compito di vigilare e far rispettare

norme stabilite da datore di lavoro.

Lavoratore:

personale docente e tecnico

•

amministrativo

studenti

•

Lavoratori

Operare in rispetto di sicurezza di altri lavoratori, attenersi a istruzioni e norme date da datore di

lavoro, migliorare sempre di più sicurezza laboratorio.

Usare correttamente strumenti laboratorio e di protezione, non compiere mai di propria iniziativa

operazioni al di là di nostra competenza.

Partecipare a formazioni/addestramenti organizzati da datore lavoro, non rimuovere senza

autorizzazione dispositivi di sicurezza, segnalare eventuali pericoli.

Sistema sanzionatorio

Soggetti a sistema Tipi di sanzione

Datore di lavoro Arresto

Dirigenti Arresto o ammenda

Preposti Ammenda

Lavoratori Sanzione amministrativa

Medico competente

In laboratorio bisogna sapere dove sono estintori, uscite di sicurezza, quadro corrente elettrica,

docce, docce per gli occhi, numeri di telefono di emergenza.

Dispositivi di protezione collettivi

Cappe:

abbassare frontale in modo che vetro sia tra le mie mani e il mio volto

• assorbimento di eventuali sostanze volatili

• non devo inserire testa sotto cappa

• poi riordinare e pulire

• 1

In laboratorio è importante spazio. Non deve essere sovraffollato.

Spazi che lavoratore deve avere per lavorare in modo sicuro (decreto 2008):

altezza netta non inferiore a 3 m;

• cubatura non inferiore a 10 mc per lavoratore;

• ogni lavoratore occupato in ciascun ambiente deve disporre di una superficie di almeno 2 mq

•

Dispositivi di protezione individuale

Attrezzatura indossata da lavoratore per proteggersi rispetto a uno o più rischi di minacciare

sicurezza su lavoro (es: occhiali, guanti, camice, maschere).

Scelti in base a funzione che lavoratore deve svolgere in laboratorio.

Devono essere specifici e adeguati alle norme del decreto del 1992.

Camice

Può essere di cotone o altro materiale

• Chiaro

• Lungo fino alle ginocchia

• Maniche strette, ben abbottonato

• Impermeabile a liquidi e gas. Bisogna guardare data scadenza protezione e grado di protezione.

•

Guanti

Appropriati a sostanze da manipolare

• Vanno eliminati in appositi contenitori presenti in laboratorio

• Toglierli prima di aprire porte, usare telefono/computer, ecc…

•

Occhiali di sicurezza

Da indossare sempre, anche se non si stanno compiendo operazioni

• Da indossare sopra occhiali da vista

• Occhiali specifici per chi utilizza raggi UV

• Se sostanza finisce in un occhio, bisogna aver ben presente dove ci sono docce oculari

•

Norme riguardo l’abbigliamento

Indossare camice ben abbottonato, occhiali di protezione e guanti

• Capelli legati

• No pantaloni corti e scarpe aperte

• No lenti a contatto

•

Norme di comportamento

non correre, non saltare - NON

1. mangiare, bere e introdurre o lasciare cibi o bevande

NON LAVORARE MAI DA SOLI

2. quando si svolgono compiti che comportano pericoli

fuoriuscita PULITA SUBITO,

3. Ogni di materiali deve essere con procedure specifiche

NON DEVONO ESSERE INDOSSATI

4. Camici e guanti al di fuori del laboratorio, specialmente

in aree di ricreazione

5. Mai “saggiare” prodotti annusandoli o ingerendoli.

6. Non usate una pipetta con la bocca

7. Lavorare in modo ordinato (es: dopo aver usato reattivo, riporlo subito in reagentario; usare

materiale pulito)

8. Oggetti e attrezzature non devono mai ostruire l’accesso a estintori, uscite di sicurezza, docce

di emergenza

9. Non accumulare materiali infiammabili (cartoni, imballaggi, solventi di scarto)

devono avere etichette adeguate

10. Tutti i contenitori

Biossido di titanio è tossico, va usato con cautela, non bisogna inalarlo 2

Silicati di magnesio:

Talco

• Absesto —> molto tossico (fibra di amianto)

•

Suddivisione rifiuti in laboratorio

Soluzioni e miscele di scarto e di lavaggio

• Vetreria rotta o usa e getta contaminata

• Materiale solido di vario genere contaminato

• Contenitori o imballaggi contaminati

•

Bidone blu —> residui di sostante pericolose o contaminate

Bidone verde —> assorbenti, materiali filtranti, stracci e indumenti protettivi contaminati da

sostanze pericolose 3

martedì 10 marzo 2020

INTRODUZIONE ALLA CHIMICA ANALITICA

Definizioni di chimica analitica

1. Chimica che si occupa di analisi qualitativa e quantitativa di componenti di un campione.

2. Disciplina scientifica che sviluppa e applica metodi per ottenere info su composizione di

materia nello spazio e nel tempo.

3. Scienze delle misurazioni chimiche.

Chimica analitica coinvolge anche biologia, fisica, elettronica, medicina —> materia

interdisciplinare.

Campione = materiale che deve essere analizzato.

Deve rappresentare in modo attendibile e uniforme materiale da cui è stato prelevato —> deve

rappresentativo.

essere

Campione = analita + matrice

Analita = sostanza / molecola da analizzare.

Concentrazione = grandezza da misurare.

Può essere molto variabile —> presente in traccia / microtraccia / concentrazioni superiori a 1%.

Matrice = campione - analita

Esempio: sangue in provetta = campione.

Voglio determinare colesterolo (analita).

Altre componenti del sangue escluso colesterolo costituiscono matrice.

Chimica analitica serve anche per stabilire cause decesso, se qualcuno ha assunto sostanze

stupefacenti, ecc…

Richiesta di analisi deve essere precisa e chiara —> risultati utili.

Metodo = applicazione di tecnica per risoluzione di problema analitico.

Metodo di analisi = procedimento per svolgere analisi; serie di operazioni da effettuare per

ottenere dato che mi interessa.

Classificazione di metodi di analisi

1. Diretti / indiretti

2. Qualitativi / quantitativi

3. Per via secca / umida

4. Distruttivi / non distruttivi

5. Analisi classica (chimica) / strumentale

Metodi indiretti / comparativi —> analisi strumentale dove grandezza fisica è correlata a campione

/ analita preso in esame.

Analisi qualitativa

Quasi sempre possibile.

Sfrutta: assorbimento luce);

caratteristiche fisiche analita (esempio:

• 4

caratteristiche chimiche di sostanza, cioè proprietà di reagire con reagente (in modo selettivo),

• per identificare sostanza.

Analisi quantitativa

Confronto segnale ottenuto da campione di riferimento con segnale ottenuto da campione

incognito, di cui si vuole conoscere quantità dell’analita.

Concentrazione sostanza ricavata da relazione tra quantità sostanza presente in campione e

campione stesso.

Esempio: contenuto proteine in plasma. metodo di Bradford:

Uso saggio consolidato, cioè

correlo quantità di proteina con assorbanza di

campione letta a 595 nm.

Asse x —> quantità proteina in microgrammi

Asse y —> assorbanza

Faccio concentrazioni note di proteina, tratto

campione secondo metodo di Bradford, leggo

assorbanza e ottengo curva.

Se ho campione incognito avrò valore di assorbanza

che sarà correlato attraverso questo grafico a quantità

proteina in campione incognito.

Cromatografia separa campione in sue diverse componenti e permette analisi quali - quantitativa

di elementi.

1. Raccolta campione.

2. Analita isolato da matrice / altre sostanze campione.

3. Spesso separazione con cromatografia che permette riconoscimento di composto target.

Analisi chimica classica

Utile per analisi qualitative.

Uso gravimetria o volumetria per analisi quantitativa.

Campione —> con procedura analitica effettuo misura —> con calcolo stechiometrico posso

ricavare quantità di analita.

Analisi strumentale

Usa cromatografia, spettroscopia, tecnica elettrochimica abbinata a rivelatore.

Esempio: saggio di Bradford.

Farmacopea Ufficiale

In campo farmaceutico, metodo per riconoscimento e dosaggio quantitativo di sostanze

inorganiche e organiche è indicato in Farmacopea Ufficiale della Repubblica Italiana (FU) di cui è

obbligatorio tenerne una copia in ogni farmacia.

Organizzata in monografie in cui vengono specificate caratteristiche, solubilità, dosi, purezza del

principio attivo.

Ci sono anche tabelle che consentono di consultare diverse info e norme di preparazione dei

medicinali. 5

lunedì 16 marzo 2020

METROLOGIA, CIFRE SIGNIFICATIVE,

ARROTONDAMENTO DEI DATI

Monografia di paracetamolo C H NO

8 9 2

Supponiamo che siano compresse di 1 g (=1000 mg).

Contenuto di paracetamolo in compresse non è meno di 95% di 1000 mg (ovvero 950 mg), e non

più di 105% di 1000 mg, ovvero 1050 mg.

Paracetamolo in sciroppo dosato esattamente, non più in intervallo di quantità : 2.5% m/V in

adeguato veicolo sciropposo.

Dosatore sciroppo di solito è bicchierino di plastica graduato o siringa.

Esempio

Scelgo come dose 10 mL.

Se è vero quello detto in precedenza, ho 2.5 g di paracetamolo in 100 mL di sciroppo —> in 10

mL di sciroppo ho 2.5 g : 10 , quindi 0.25 g, cioè 250 mg di paracetamolo.

Esercizio: quale volume di sciroppo occorre prelevare per somministrare una dose di 125 mg di

paracetamolo? 100 m L ⋅ 125 mg

2500 mg : 100 mL = 125 mg : x —> x = = 5 mL

2500 mg

Analizzare campione = trattare secondo processo definito e raccogliere info dopo analisi.

Unità di misura fondamentali

Grandezze derivate —> ricavate con operazioni algebriche da unità di misura fondamentali

GRANDEZZA UNITA’ DI MISURA (SI) SIMBOLO

Forza Newton N

Energia (calore) Joule J

Pressione Pascal Pa

Potenziale elettrico Volt V

Resistenza elettrica Ohm

Conducibilità elettrica Siemens S 6

Multipli e sottomultipli di unità di misura

Notazione scientifica a⋅10 , a b

Numero espresso nella forma ℝ, ℤ.

b ∈ ∈

Esercizio

NOTAZIONE NORMALE NOTAZIONE SCIENTIFICA

83268 8.3268 x 10 4

0.02456 2.456 x 10 -2

0.0000734 7.34 x 10 -5

10 1 x 10 1

1 1 x 10 0

0.00000000000000000000000000 32 x 10 -45

0000000000000000032

Proprietà utili di notazione scientifica

Esercizio

NOTAZIONE NORMALE NOTAZIONE SCIENTIFICA

100 000 000 1 x 10 8

10 x 10

100 000 000 000 000 2 7

4

64 3

10

10 000 000 7 7

3.1 x 10

31 000 4

1000 (10 ) = 10

3 3 3 9

12 / (6.0 x 10 )

2 x 10 23

-23

0.001 / 0.0005 10 / 5 x 10

-3 -4

27

3 1/3

Massa ≠ peso

Massa = quantità di sostanza che costituisce un corpo —> non cambia se la misuro su Terra o

un altro pianeta.

Peso = forza di attrazione gravitazionale tra massa copro e massa Terra.

P = m x g (g= accelerazione gravitazionale)

Peso cambia a seconda di altitudine del luogo dove viene misurato.

Massa di 1 kg è massa che ha blocco cilindrico alto 39 mm costituito da lega di platino 10% peso

peso di ridio —> unità di massa (1 kg di massa).

Temperatura Kelvin

Unità di misura è (K), ma in uso pratico usata scala empirica Celsius.

T (°C) = T (K) - 273.15

Scale centigrade => in entrambe scale intervallo tra punto di fusione e punto di ebollizione acqua

è diviso in 100 parti uguali.

Quantità di sostanza

Grandezza proporzionale a numero di entità elementari di quella specie presenti in campione.

Questo fattore di proporzionalità è costante universale uguale per qualsiasi campione di materia.

mole,

Unità di misura di quantità di sostanza è definita da massa atomica di carbonio 12.

1 mole di carbonio 12 pesa 12 g.

Convenzionalmente si è stabilito che

Massa molare di carbonio 12 è 12 g/mol.

m a ssa in gra m mi

n =

Numero di moli: peso atomico

Quando si usa mole occorre specificare entità elementari a cui ci si riferisce.

Costante universale lega numero di entità elementari a quantità di materia che lo contiene

di Avogadro = 6.022 x 10

(numero ).

23

1 mole contiene 6.022 x 10 di quantità di sostanza.

23

Unità di misura per fluidi (liquidi e gas)

Litro —> volume, ma non di sistema internazionale.

Metro cubo (m ) => unità sistema internazionale; volume occupato da 1 cubo con i lati lunghi 1 m.

3

Modi per esprimere la composizione di soluzioni

Percentuale in peso => peso di soluto in peso di soluzione.

• Percentuale in volume => volume di soluto in volume di soluzione.

• Percentuale peso in volume => peso di soluto in volume di soluzione.

• 8

Percentuale in parti => parti di soluto in parti di soluzione (parti per mille, parti per milione,

• parti per bilione, parti per trilione).

Molarità M.

• Frazione molare.

• Normalità N.

• Molalità m.

•

Esercizio: scrivere le seguenti equivalenze in L, dL, cL, mL, usando le notazioni più opportune per

indicare gli ordini di grandezza.

Un metro cubo = 1 m = 1000 L = 10 dL = 10 cL = 10 mL

3 4 5 6

Mezzo metro cubo = 0.5 m = 500 L = 5000 dL = 5 x 10 cL = 5 x 10 mL

3 4 5

Un quarto di metro cubo = 0.25 m = 250 L = 2500 dL = 25000 cL = 2.5 x 10 mL

3 5

Un decimo di metro cubo = 10 m = 100 L = 10 dL = 10 cL = 10 mL

-1 3 3 4 5

Un centesimo di metro cubo = 10 m = 10 L = 100 dL = 1000 cL = 10000 mL

-2 3 cc = cm 3

Unità di misura pratiche

Per dare un senso completo a misura bisogna accostare a numero rilevato l’unità di misura che

porta l’informazione.

Misure rappresentate da unità di misura e accostando a valore di misura

sono anche

l’incertezza associata a misurazione.

Esempio

372 ± 1 K

372 => misura di temperatura espressa in K.

1 => incertezza.

372 ± 1 K —> temperatura vera compresa tra 371 K e 373 K.

Ogni misura è solo stima di valore di grandezza che stiamo studiando.

Stima attendibile = misura fatta ha incertezza nota, piccola o accettabile per scopo di analisi che

sto effettuando. 9

Esempio: dosaggio di principio attivo per consumatore e incertezza di misura per chi deve

verificare la correttezza del dosaggio.

Risultati analitici con info inutili e non corrette dal punto di vista tecnico:

1000.42376 ± 49.84563

• 500.2224 ± 24.5467

• Paracetamolo secondo monografia di

farmacopea deve essere compreso tra 95% e

105%.

Misure e incertezza tollerata sono in rapporto

costante:

1000 ± 50 mg;

• 500 ± 25 mg.

•

Rapporto tra incertezza totale di misura è in

ogni caso di 0.05, cioè 5% (requisito riportato

in monografia di farmacopea ufficiale)

Errore sperimentale

Incertezza esiste perché esiste errore sperimentale.

Incertezza di misura deriva da errori (inteso in senso statistico) di misura.

Errore può essere:

sistematico => deriva da un difetto nella strumentazione / materiali / progettazione di

• esperimento;

casuale SEMPRE presente

=> deriva da presenza di variabili incontrollate nelle misurazione; è

• NON può venir corretto.

e

Scarto / errore analitico = scostamento di misurazione da valore vero.

Scarto = valore vero - valore misurato

Errore analitico = risultato di somma dei due errori in misurazione.

Incertezza di misura

Esprime affidabilità intrinseca di risultato.

intervallo di risultati in cui si colloca valore più probabile di misura.

Incertezza di misura =

Ogni misurazione è soggetta a fonti di errore sperimentale.

Errore sperimentale genera un’incertezza in misurazione, quindi dato analitico finale sarà espresso

da unità di misura, numero e incertezza —> avrò intervallo entro cui valore vero e valore che ho

misurato cadrà.

Come si valuta incertezza

MISURAZIONE SINGOLA —> uso dati forniti da produttore di strumentazione usata.

Risoluzione / sensibilità

1. (leggibilità scala) —> es: bilancia.

Tolleranza

2. (specifica di produzione, scarto massimo tra valore nominale e valore effettivo) —>

es: apparecchi per controlli di legge - etilometro.

Precisione

3. (capacità di fornire misure vicine tra di loro se ripetute sullo stesso campione) —>

es: contenitore tarato per misura di volumi di liquidi. statistica

SERIE DI MISURE: ho certo numero di dati —> uso strumenti che afferiscono a

descrittiva:

indicatori di dispersione => deviazione standard, deviazione standard relativa %;

• indicatori di posizione => media, mediana, moda.

• 10

Cifre significative

Una volta acquisiti dati sperimentali e stabilito come valutare incertezza devo capire come

esprimere risultati. cifre accertate,

Ogni grandezza misurata è rappresentata da valore con numero di cioè cifre

significative.

Cifre significative => forniscono misurazione dato misurato.

Numero minimo di cifre necessario per esprimere numero in notazione scientifica senza perdere

cifre di precisione.

Se intervallo di incertezza non è riportato, si accetta approssimazione di ultima cifra di valore

numerico (cioè ultima cifra significativa).

Esempio 1: misurazione del volume di soluzione di tiosolfato di sodio Na S O in una titolazione

2 2 3

iodometrica.

Valore letto sulla buretta è compreso tra 30.2 e 30.3 mL —> volume finale di titolazione &egrav