Chimica analitica - tutte le lezioni

Chimica analitica

Corso in 2 parti, teoria e laboratorio, lab è teorico pratico, 3 cfu teroia e 2 pratica,

esercitaizoni individuali e gruppo, analisi volumetrica e strumentale, lab legato a

teoria, esame lab. Chimica analitica divisa in classica e strumentale, libro chimica

analitica e quantitativa 100 euro, invece fondamenti di essi è piu piccolo e costa 40, il

chimica analitica di holler skoog disponibile biblioteca chimica. Nell aprima parte de

ocorso non si viene il lunedi, perche lez di alboratorio, lo iniziamo quando vogliamo e

va fino a giugno, anno scorso fino a pasqua, laboratori al dip chimica, lunedi riservato

come aula anche in dip chimica, aula 3 a chimica, al di la dell inizio lab prof propone

lunedi di vederci in aula 3 perche prox settimana non ce, quindi lezione introduttiva

teoria lunedi. Appello esame sono 2 tra gen e febbr, uno fine gennaio e uno meta

febbraio, lo possiamo sostenere e riprendere pero concetti per esame di laboratorio. I

contenuti quali sono, si inizia procedimento analitico, mestiere non è fare analisi, è

solo pezzetino, partendo da campionamento, eq in soluzione, poi grandi temi,

metodiche analitiche classiche, analisi volumetrica, e poi analisi strumentali, piu

moderna, 10 cfu sono tanti ok ma fare selezioni di tecniche perche ce ne sono tante,

poi un po sul trattamento del dato, capire quando un numero è considerabile

affidabile, quindi il fatto di associare a num una dv, quindi fare non sola un analisi,

ottenere val medio, poi parte di esercitazione che ci descriverà.

Cominciamo, chimica analitica studia composizione della materia, noi parleremo tanto

d acqua, ambiente acquatici, matrici acquose, anche per atm o solido vedremo che di

fatto analisi viene svolta su soluzioni, e saranno acqua. per studiare la composizione

materia devo avere ben chiaro quale delle 2 info voglio ottenere, posso svolgere

analisi qualitativo, che cosa ce nel campione, oppure quantittativo, ossia vedere quelle

date sost in quale conc sono presenti nel campione, quindi sottointende avere gia un

info, se io devo fare quantitativa devo sapere cosa andare a cercare, analisi acqua,

che sia potabile o di mare, metalli in traccia, ok, so cosa andare a vedere,

micronutrienti? Inq? Allora io so gia targhet mi disinteresso del resto. Questo per

chiarire che non esiste l approccio tipo csi, provetta dimmi cosa ce qua dentro, non

esiste perche analisi chimica è complessa, parleremo di casi gia semplici, matrici

acquose, quindi campioni semplici, ma studiare un tessuto bio, dimmi cosa ce qua

dentro, beh, devo sapere se mi devo interessare agli aspeti biochimici, oppure se quel

tessuto fa parte di indagine allora se è stato in contato con pistola allora metalli in

tracce e cosi via, non esiste domanda dimmi cosa ce qui dentro. Le possibuili

applicazione di un analisi chimica sono, gli alimenti, sia da punto di vista nutrizionale

sia preservare la salubrita del cibo, senza materiali non idonei quando viene

confezionato, come ftalati, pensiamo quanta pastica che usiamo, tutti involucri, se

questa aveva ftalati li mangiamo. Alimenti vuol dire 4-5 profesioni diverse. Poi

ambiente, studi medici e clinici, studio dei materiali, la tecnologia in ultimi 20 anni ha

fatto passi da gigante grazie elettronica, ma negli ultimi 10 grazie sviluppo dei

materiali, come principio delle luci a led, legato a sviluppi legato a scienze materiali, i

pc i cell. Anche lo scienziato focalizzato su sviluppo nuovo amteriale ha bisogno di info

chimica per vedere se, degradazione materaile, ecc. controllo di qualità, ambito

produzione, approccio che non vedremo, interessante perche basato su controllo

online, ci vuole qualcosa di veloce, sensoristica, che mi dia un cutt off, sost è sopra

quel liv o meno, se si accende spia prendo campione e faccio analisi chimica. Poi

ricerca di base, legato sviluppi elettronica,materiali, sviluppi struemnti analitici ha dato

info che anni fa non possibili. Mestiere che si interseca con tatnti altri quindi, e di tutto

quello che è processo analitico a seconda dell ambito interazione puo essere di tipo

diversa, campionamento esempio per noi imp, la fase campionamento, pensiamo a

campagne in antartide, biologo fa chimico e viceversa, soprattutto nel

campionamento, perche ci vanno poche persone la. Insime di fasi che rguardano il

processo di chimica analitica, non è limitato alla determinazione, alla analisi, si è il

cuore, ma è totalmente dipendente da cio che viene prima, non solo, ma analisi

produce un numero, possibilmente 2 o 3, con dv, poi li devo interpretare, suggerire a

chi li userà, fornire interpretazione. Il processo riguarda campionamento trattamento

campione analisi quantitativa o qualitativa o entrambe e poi ellaborazione

interpretazione risultato. Oggi vediamo il primo punto, poi vedremo equilibri con

ripasso e poi lo riprenderemo. Allora, campionamento è momento del prelievo, devo

prendere tot litri acqua, non posso fare analisi subito, allora devo organizzarmi prima

per conservare campione, e analisi puo essere mesi o anni dopo, secondo blocco

invece trattamento campione, solubilizzazione è il primo step, dipende da natura

chimica del campione, la matrice è la natura chimico fisica del campione che

studiamo, acquosa piuttosto che sedimento o gassosa, quindi matrice ci riferiamo al

tipo di campione, se campiono acqua la abbiamo gia e allora puo non essere

necessario solubilizzazione, potrebbe, ma necessariamente la faccio quando la mia

matrice è solida, perche sono poche le tecniche di indagine, che non si chiamo

analitiche spesso, che danno info chimiche agendo su matrice solida, ad esempio laser

accopiati a struemnti danno qualche info, esistono tecniche non invasice con ir per

studiare i dipinti, i beni culturali, nella maggior parte dei casi tecnica invasiva,

possiamo dire che nel 90% casi se la matrice è solida è necessaria la solubilizzazione

campione, tra l atro se anche sto studiano aria pensiamo inq urbano, campionatore

passivo, un filtro, si lascai li e poi operatore lo porta in laboratorio, vinee analizzato,

cosa? il particolato non l aria, allora di nuovo matrice solida, sapendo quantita

camopionata posso dire di questo particolato 40 mg corrispondono a 50 m3 di aria e

posso trovare conc alla matrice originare. Altro esempio quando andimo in campagna

oceanografica e campioniamo acqua alcune analisi su acqua tal quale, ma in realta

sarebbe bene filtrare acqua con porosità che dipende dal mio obbiettivo, anche qui ci

rimane della roba, anche qui particellato ssteso, anali richiedono solubilizzazione

preventiva. Poi separazione, argomento importante, cosa vuol dire, esempio

sedimento, particellato che sedimenta, come organismi morti, che si disgrega, matrice

complicata, se da secimento a fango industriale ancora piu complicato, allora

separazione è deciso che mi volgio focalizzare su pb, difficile che riesco a farlo da li,

allroa dove cercare di separare la matrice dagli analiti. Matrice è la totalità del

campione, gli analiti sono le sost targhet, anche semplicemente qualitativamente, non

ci dovrebbe essere ma dimmi se lo vedi. Serve per cercare di semplificare matrice, in

modo che all analisi numero affidabile, altrimenti segnale che attribuisco alla naalita

magari non lo è, allroa interferenza, vedremo. Preconcentrazione poi, è la lotta di chi

fa analisi in tracce, se analiti sono a conc elevata allora questo termine non ci serve,

analizzo petrolio? Per vedred composizioni di idrocarburi leggeri medi pesanti e scarti,

non devo fare analisi in tracce, non devo preconcentrare, ossai ottenere soluzione in

cui la conc di analita sia piu alta che nel campione di partenza. Esempio semplice, se

io voglio determinare il ferro nell acqua di mare avra un aconc per litro, avrò massa di

ferro per litro, modo semplice per aumenrtare la con è evaporarne un po, portare

acqua a 100 ml, analita sarà preconcentrato di 10 volte. Perche farlo, perche lo

struemtno non riusciva a vedere la conc, se la rendo 10 volta piu elevata ricado nella

sensbilità strumentale. La determinazione abbiamo detto metodi classici o

strumentazione, a seconda dei casi cambia il trattameto del campione, quando al

facciodevogia sapere che analisi voglio fare. Poi interpretazione. Allora, questi 4

blocchi costituiscono il procedimento analitico completo, non è detto che dobbaimo

occuparci di tutto il procedimento ma dobbiamo conoscere come quel campione è

stato campionato cosnervato se dobbaimo farci solo analisi. Approfondiamo un

pochino campionamento, se noi facciamo errore abbiamo compromesso utto

procedimento analitico, il campione analizzato risente di come abbaimo fatto

campionamento, prelievo e conservazione quindi. se dobbaimo fare analisi sost

fotosensibili, lo conserviamo al buio, sembra ovvio ma se non lo sai lo lasciamo li e si

sono dimezzate perche si sono trasformate perche fotosensibili. Alora risultato finale

influenzato da campionamento. In modo matematico diciamo che, erroore totale di

analisi è la somma di tanti fattori adittivi, malo schematizziamo in errore dovuto al

campinamento e errore dovuto all analisi. Se io sto usando strumentazione sofisticata

e l eerrore affociato è 1%, cosa vuol dire? Che se massa vera di ferro è 10 mg iol mio

struemnto fara 10,0 piu o meno 1 per cento, il numero vero io non lo posso dire, puo

essere 9,9 o 10,1 pensiamo a questo perr ifiuti pericolosi e non, stturmento dice vai in

galera da 10,0 allora sttruemnto non è appropriato, ci vuole un stuemtno che mi da

errore sulla seconda decimale. Ipotiziamo 1% di errore, normalmente errore che ho

commesso in fase campionamento è piu grande, perche ce serie di passaggi che se

rifaccio procedimento almeno errorre del 5%, allora erore totale 99% pesa di piu errore

in fase di campionamento che in analisi, ovviamente se sono chimico analitico

decente. Bene, quello che portaimo in laboratorio rappresenta una porzione

infinitesimale rispetto campione reale, qeusto tanto vero quanto piu pensiamo a

matrici amb, massa d aria o acqua, non portaimo tutto il mare, un litro? 10? No troppo,

beh, quidi dobbiamos cegliere il sito di campionamento in modo che campione sia

rappresentativo della quantita di materia da cui proviene. Acqua è matrice tutto

sommato omogenea, pensiamo a un terreno, non è matrice omogenea, un rifiuto,

mischione di varie cose, campione di massa piu grande, esempio, carico di minerale

prezioso, arriva un tir io sono industraile che fa trattamento minerale per metallo

prezioso se mi si dice che sto minerale ce il 2% di minerale prezioso ci crediamo?

Analizziamo, allora saliamo sul tir, prendiamo la prima pietra? Se è sopra la

composizione media? Abbaimo comprato un tire che vale meno del valore iniziale.

Allora dobbaimo portare in laboratorio un kilo al max, scegliendo in modo accurato

rappresentativo della massa piu grande. Allroa vedaimo come mi approccio al

campionamento per ottenere cio, io posso fare campionamento casuale, in senso fisico

non a caso, ossia posso suddividere il tir con griglia tridimensionale, ipotizza di

dividerla, piu piccole sono le frazioni meglio sarà, ma piu sottocampioni devo

prelevare, scelgo in modo casuale, pensando in 2d da uno a 20 sorteggio a caso 10

numeri, piu ne prendo meglio è ma devo fare rapporto costi benefici, perche li devo

analizzare. Quindi scegliere in modo casuale delle frazioni della massa complessiva.

Un alternativa è il campionamento sistematico, immaginiamo liena di produzione in cui

reattivi devono matenersi in certo range, faccio campionamento sistematico ogni tot.

Altro esempio voglio studiare mare ligure, contenuto di antibiotici e voglio studiare

come varia la conc di alcuni farmaci nel mare, volgio vedere se ce stagionalità faccio

campionamento sistematico in alcuni punti in diversi periodi dell anno, come una volta

al mese. Allora abbiamo 2 tipi di campione rappresetnativo, 2 possibilita per dire sono

sicuro che campione è rappresentativo, uno se la matrice è omogenea, se volgio

campionare un pozzo, matrice omogenea allora mi pasta poco 1 ml anche se ce ne

sono 800 ml, altriemtni se esiste normativa standard che mi ha definito come

effettuare il campionamento, si presuppone che legislatore appia messo apunto un

pprotocollo che rende le migliori operazioni per rendere campione rappresentativo.

Dovro cercare di rendere piu omogeneo possibile un blocco di materiale fattoesempio

di spunzoni, con terra, aprti con analita e altre con minerali diversi, allora cosa faccio,

cerco di comporre il campione, esempio miscelandolo, obbiettivo di renderlo

rappresentativo si ottiene generando un campione composto, osssia non mi tengo

campione cosi come è, pensimao al carico di prima, pietra, mi basta pochi gr, su che

parte della pietra lo facciamo? Dobbiamo renderlo il piu omogeneo pox, tecniche sono

la miscelazione, la polverizzazione, la quartatura e altro. La miscelazione va da se,

mischio massa piu grande disomogenea per renderla piu omogenea possibile, una

possibilità è di macinarlo tutto ugale, ma se lo voglio tal quale lo devo miscelare. La

polverizzaione invece volgiamo avere tutte le particelle grosse tot, la quartatura è

invece sorta di miscelazione fatta ocn procedura standard banale, approccio simile che

studiano matrici solide come terreni, si dispone il kilo sed si fa torta, la si divide in

quarti, e poi mischiamo i quarti opposti, rifare torta e ripetere piu volte, qusto è modo

di rendere il piu omogeno pox in modo non casuale. Ovviamnte del kilo dised possibile

farci diverse analisi, quindi dobbiamo sapere quanto ce ne serve, se porto solo 50 gr e

30 serve ai biologihe ecoc che magari non riesco a fare analisi, non solo, almeno 3

misure devo fare, allora sub campioni per repliche, tutto questo sarebbe bene se

fossero organizzate in paino di campionamento, invece di improvvisare ogni volta,

prima di approcciarli al prelievo faccio un piano, predisposto a secondo delle info che

voglio. Le info che devono essere presenti possono essere tutte o meno a seconda

delle analisi che dovro ricavare, sicuramente devo dire quanti campioni e dove li devo

prendere, norme per la riduzione a campioni di laboratorio, nave mi tira su un quintale

di sedimento, va bene, non posso portarlo in laboratorio, allora dove tenere conto di

procedura per ridurre quel sedimento al chilo che posso mandare al laboratorio, cose

scritte, cosichche sacchetto in lab sia rappresentativo, norme della coservazione poi,

analita è in conc bassa, e dobbiamo trovare ftalati in acqua, è corretto conservare

campioni in bottiglia di palstica? No, vetro magari, andro a cercare ftalati a liv con

bassi, se invece so che matrice è contamita a liv alti alora un piccolo contributodel

polietilene puo diventare trascurabile, viceversa per metalli in tracce, vetro non

idoneo, se io uso vetro e va bene per analisi e lo metto in congelatore a cosa devo

stare attento a cosa, auemnta volume. Tutte altre info pu dettaglaite possono non

essere necessarie o si, esempio se ce altra o bassa pressione, la t la corrente, vento e

altre. piu ce ne meglio è, dopo chiunque con minima preparazione sara in grado

seguendo protocollo di effettuare campionamento con errore acettabile anche se non

è un chimico.

Allora, oggi entriamo nell equilibrio chimico, e facciamo ripassone, equilibri saranno in

soluzione, ossia soluzioni elettrolitiche, essa è composta da solvente che per noi acqua

e elettrolita, esso è una specie solida, che però a contatto con adeguato solvente si

scinde nei suoi coponenti genrerando particelle cariche, per cui globalmente soluzione

sara in grado di condurre corrente. Gli elettroliti si differenziano in forti e deboli a

seconda che scissione avvenga in modo completo o parziale, cloruro di sodio è forte,

Na+ Cl-, sono globalmente neutre le soluzioni. Altre specie di elettroliti possono essere

poi acidi e basi, controllano pH, log conc H+, cosa sono acidi basi, non esistono def

univoca, acido cede protoni in acqua, H3O+ , def di bronsted, e poi basi cedono OH

meno. La def di lewis non lausiamo, è piu generica, utile nella sintesi chimica, non

considera scampio protoni ma definisce in base alla capacita di metter ein condivisioni

doppietti, esempio di una base è ammoniaca, esso ha doppietto non condiviso, puo

essere condiviso con altro H+ allora ammonio, allora ammoniaca si comporta come

base di lewis. Allora base specie che è in grado di legare altra specie atrraverso suo

doppietto non condiviso, quindi piu generica, non solo H+ o OH-. Acqua solvente

principe, si conosce tutto, spesso ci si dimentica che non è una molecola ‘pura’, osia

se non ha elettroliti disciolti, anche acqua deionizzata è fino a certo punto, qualche

residuo ce, dopo la distillazione abbiamo acqua pura, ma ora diciamo che se

prendiamo litro di acqua una piccola parte è H3O piu piu OH meno, allora reazione di

autoprotolisi, è detto solvente anfiprotico. Possiamo dire conc di ste 2 specie in un litro

di acqua, infatti conosciamo K eq water 10 alla meno 14. Prodotto conc di H3O+ piu

OH meno è 10 alla ameno 14 allora trascurabile. Acido forte e debole, forte

completamente dissociato, K capire se e quanto acido è debole. La parentesi quadra

indica la conc molarità, la mole un numero, N di avogadro, di specie chimiche, 6 per

10 alla 23, numlegatoa C 12, ciò che serve in soluzioni è concentrazione, rapporto tra

quantità e volume. Peso molecolare importante perche risalgo alle moli in base ai

grammi di sostanza. La moe è quantita di sost che contiene tanti unita elementari che

ci sono in 12 g di C 12. La molarità quindi è la conc [ .. ] rappresenta moli soluto per

litro di soluzione. Una sol 1 molare di HCl ome la prepariamo? Dobbaimo sapere peso

molecolare, pesa 37, quindi una mole ha 37 grammi allora devo pesare 37, portiamo a

volume con acqua 1l. la normalità invece si basa sulla def di peso equivalente, se

prendiamo in considerazione una reazione seplifichiamo calcoli stechiometrici,

esempio acido base, possiamo andare a vedere acido qunati protone scambio e

includere lo scambio in un calcolo in modo da avere peso molecoalre corretto funzione

della specie chimica scambiata, HSO4 2- + 2H2 e HCl, quindi nel primo caso abbiamo

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