Laboratorio di Chimica, Diré, Ceccato

Laboratorio di chimica

Operazioni unitarie di laboratorio

Protocollo per ottenere un prodotto:

• Raccolta e conservazione delle sostanze
• Riconoscimento delle loro qualità

Devo definire in maniera rigorosa (perché può avere impatto sociale) e conservare in forma adeguata mantenendo il protocollo.

Fasi analitiche

• Campionamento: Deve essere garantita la rappresentatività del campione che NON deve essere contaminato. Fare attenzione a sistemi non omogenei: in questi ho dei problemi sulla rappresentatività del campione.
• Pretattamento: Il campione deve essere portato in laboratorio INCONTAMINATO.
  • Ossia:
  • Polverizzazione: per campionamento campioni solidi
  • Essiccazione
  • Dissoluzione: attenzione alle scelte del solvente: Polarità
  • Filtrazione: Trattengo il soluto
  • Mineralizzazione: per campioni organici: rileva la presenza di elementi metallici; poco se posto e anioni
• Selezione: Scelgo il costituente da considerare, separo l'analita dagli interferenti. Estraggo il componente da analizzare e, se presente in tracce, lo posso arricchire (ad esempio per elettrodeposizione).
• Determinazione: Tramite metodi chimici e metodi strumentali.
• Espressione dei risultati: Elaborazione di quanto ottenuto al punto precedente + ERRORI:
  • Sistematici -> da minimizzare
  • Casuali

Campionamento

• Oggetto
  • OMOGENEO: Gas miscelati, Liquidi solubilizzati, Metalli puri, Leghe metalliche
  • ETEROGENEO:
    • VARIAZIONE DISCRETA: Minerali, Rocce cristalline
    • VARIAZIONE CONTINUA: Miscela di gas reattivi (ad esempio fluidi del camino), soluzioni isomorfe
    • VARIAZIONE DISCONTINUA: Miscela di gas reattivi, ci si rifluisce alla velocità del vento (da effettuare una serie di prelievi in vari posizioni), Miscela di effluenti all'ingresso del trattamento, Soluzioni caustifiche

Protocollo di campionamento

Ipotesi:

• Scopo del programma

Osservazione:

• Campione
• Audit

Interpretazione: Risultati

Terminologia:

• Scopo del programma: Individuazione dei campi di applicazione
• Analità: Costituenti caratteristici primari e secondari, loro rappresentatività
• Posizione: Sito, profondità, frequenza
• Punti di campionamento:
• Manipolazione: Conservazione, l'etere acqua, campioni di controllo (definisce il
  • bianco ovvero
  • campione di riferimento)
• Determinazioni sul campo: Determina specie instabili, variabili oggettive NB: Lo scopo non deve modificare i parametri ambientali!

Protocollo di analisi

• Scopo: Analisi qualitativa (economica e veloce)/quantitativa
• Tecnica: Chimica/strumentale, distruttiva (il campione viene distrutto)/non distruttiva
• Procedura: Definizione componenti/interferenti, reagenti specifici
• Risultati:
  • Valutare se una sostanza sottosopra il livello di soglia?
  • Valutare il comportamento chimico come della resistenza dell'ambiente e dei limiti di variabilità della situazione)
  • Incertezza degli errori;

Materiale da laboratorio

• Contenitori: Tarati o non tarati in vetro Pyrex o in polimero (policarbonato, teflon)
• Imbuti per soluzioni o per solidi
• Picette:
  • Tarate
  • Graduate
  • Buretta (graduata): esige un luogo controllato per selezione.
• Mortaio con pistillo (in ceramica): per macinazione e contaminare vile e usare il mortaio in agata
• Capsule e crogioli: Per eseguire fusioni
• Bunsen: Per fiamme accendenti e ossidanti + treppiede, triangolo di porcellana, retino, pinze, spatole
• Refrigeranti: Per evitare la perdita di sostanze

Titolazioni Acido-Base

La titolazione viene effettuata tramite l'aggiunta di acido/base.

In un esempio: uso un acido forte, devo avere una base forte per far precipitare un sale e arrivare al punto di equivalenza, pH=7 (reazione di neutralizzazione)

NaOH

Reazione di neutralizzazione H₂SO₄ + NaOH

Percio' un viraggio netto il raggio della soluzione è visibile con un indicatore con punto di viraggio compreso tra pH = 3 e pH = 10

La titolazione di un acido debole è più complicata! Il punto di equivalenza non corrisponde a pH=7, prima l'acido o il sale di disossano completamente.

Per ogni acido serve un indicatore specifico

In alternativa viene utilizzato il pHmetro.

Alcalinità dell'acqua:

Intesa come la somma delle concentrazioni di tutte le specie basiche presenti (CO₃^2-, HCO₃^-, H₂CO₃), da neutralizzare e farne in H₂SO₄ 0.01M. Allo stesso modo viene calcolata l'acidità degli alimenti: il caso più comune è quello dell'acidità del vino.

L'acidità del vino viene espressa in g/L di acido tartarico (max 4.5 g/L), l'acido tartarico è un acido diprotico. Gli acidi vengono considerati come acidi forti, viene aggiunto NaOH 0.1M fino a raggiungere pH=8.2 sul pHmetro.

Si ha un discorso simile per l'olio extra-comiere di oliva: deve esserci una quantità di acidi grassi limitata - 0.8% acidità r ∈ [-1,+1] c²_xy = (∑(x_i-x̄)(y_i-ȳ))² / n-1

r = ∑(x_i-x̄)(y_i-ȳ) / (∑(x_i-x̄)² ∑(y_i-ȳ)²)^1/2

Se è 0 o tradisce un non c'è correlazione, se r è vicino a ±1 esiste una correlazione.

Regressione

Si assume che esista una relazione y=f(x) di tipo polinomiale: y=a₀+a₁x+a₂x² e si cerca di determinare i vari a_i con il metodo dei minimi quadrati, ovvero minimizzando ∑(y_i-ŷ_i)² con y_i punti della retta e y_i punti sperimentali. Si definisce il coefficiente di correlazione R²:

R² = ∑(ȳ_i-ȳ)² / ∑(y_i-ȳ)² - Tanto più vicino a 1 è l'R², tanto migliore è la regressione effettuata

caso particolare: retta y=bx (x̄=0 ȳ=0) - ottengo per accelerazione della discesa.

(op) è sia un punto sperimentale che un punto della retta. Da qui: a₀=0 b= ∑(x_i(x_iy_i)) / ∑(x_i)² R² = ∑(ȳ_i)² / ∑(y_i)² Si lavora quindi solo su dati sperimentali

Errori di Misura

• Sensibilità: più piccolo valore apprezzabile dello strumento
• Risoluzione: più piccolo segnale rilevante come tale rispetto al rumore di fondo (dato dagli errori casuali)
• Rapporto S/R: rapporto segnale/rumore di fondo, il più piccolo rilevabile, costituisce la risoluzione
• Segnale: variazione regolare della grandezza misurata nel tempo
• Rumore: variazione casuale (fluttuazione) nel tempo, ha un Δt con attenzione con misure rispetto al segnale