CHIMICA ANALITICA EL ABORATORIO TERZA CHIMICI 0809

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CHIMICA ANALITICA EL ABORATORIO TERZA CHIMICI 0809 Powered By Docstoc
					                                          I.P.S.I.A. “E. FERMI”

                      CLASSE TERZA – INDIRIZZO CHIMICO-BIOLOGICO

                               “ANALISI CHIMICA E LABORATORIO”

                                        Anno Scolastico 2008 / 2009



FINALITA’
L’insegnamento si propone, mediante l’apprendimento e l’applicazione di metodi e tecniche propri
dell’indagine chimica, di far acquisire agli allievi, oltre alle indispensabili abilità operative, anche
capacità di riflessione sui sistemi più idonei all’identificazione e al dosaggio delle sostanze naturali e/o di
produzione industriale.

OBIETTIVI GENERALI
Al termine del corso gli alunni dovranno essere in grado di:
 conoscere gli accorgimenti necessari per la predisposizione di un reagentario chimico, con particolare
    riferimento all’osservanza scrupolosa delle norme di sicurezza
 conoscere i concetti generali dei principi teorici su cui si basano alcune tra le più comuni tecniche
    analitiche (classiche e strumentali)
 saper utilizzare responsabilmente la strumentazione più usuale
 saper eseguire semplici controlli qualitativi e quantitativi
 saper redigere con linguaggio semplice ed appropriato una relazione o scheda di lavoro
 saper effettuare operazioni di raccolta ed elaborazione dati relativi alle analisi svolte

La programmazione, elaborata in collaborazione con gli insegnanti tecnico-pratici, è stata articolata in 4
moduli, per ciascuno dei quali sono stati definiti obiettivi, contenuti teorici, attività di laboratorio, numero
di verifiche e tempi comprensivi dei percorsi di recupero che si rendessero opportuni dopo l’effettuazione
della verifica.
È contemplata la possibilità che, in funzione della risposta della classe, qualche modulo venga modificato
in itinere.
Le verifiche previste potranno essere scritte, orali o pratiche a seconda della scelta del singolo insegnante.
Testi in adozione
Cozzi, Protti, Ruaro Elementi di Analisi Chimica Strumentale, Zanichelli
A. Crea, Principi di chimica analitica, Zanichelli




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MODULO 1: RIPASSO CALCOLI RELATIVI AL pH E AGLI EQUILIBRI ETEROGENEI

Obiettivi
Conoscenze
- conoscere le caratteristiche generali degli acidi e delle basi secondo le diverse teorie
- conoscere le soluzioni tampone e la loro funzione
- conoscere il fenomeno dell’idrolisi
- conoscere l’equilibrio di solubilità
Abilità/capacità
- definire il concetto di pH, conoscere i modi per misurarlo e la funzione degli indicatori
- saper stabilire la forza di un acido o di una base attraverso i valori di Ka e Kb
- saper calcolare il pH di una soluzione di un acido o di una base forte o debole
- saper calcolare il pH di una soluzione ottenuta unendo un acido e una base in diverse quantità
- saper come può essere modificata la solubilità dei Sali poco solubili
- saper calcolare la solubilità dei Sali poco solubili in acqua e in presenza di uno ione comune
- saper usare reazioni di precipitazione e di neutralizzazione per determinare la concentrazione di una
   soluzione.
Contenuti
- Acidi e basi secondo Arrhenius, Brønsted e Lowry, Lewis
- Autoprotolisi dell'acqua; pH
- La forza degli acidi e delle basi
- Indicatori e misura di pH
- Idrolisi
- Soluzioni tampone
- Il calcolo del pH
- Solubilità e prodotto di solubilità
- Effetto dello ione comune sulla solubilità
LABORATORIO
1) preparazione e standardizzazione di soluzioni di acidi e basi forti
2) determinazione del pH di soluzioni e titolazioni acido-base: vedi modulo 3 “Potenziometria”
3) analisi argentometrica
4) preparazione e standardizzazione di una soluzione di AgNO3

Tempi : 20 ore - Verifiche: 2


MODULO 2: COMPLESSOMETRIA

Obiettivi
Conoscenze
- conoscere la definizione di complesso
- conoscere l'equilibrio che regola la formazione degli ioni complessi
abilità/Capacità
- saper risolvere semplici problemi che utilizzano la costante di stabilità dei complessi
- essere capace di usare reazioni di complessazione per determinare la concentrazione di una sostanza
Contenuti
- Definizione di complesso e della costante di stabilità ( di formazione )
- Influenza della complessazione sulla solubilità dei sali
- Complessi chelanti: EDTA
- Indicatori complessometrici
- Influenza de pH nella titolazione complessometrica

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LABORATORIO
1) preparazione e standardizzazione di una soluzione di EDTA
2) determinazione dello zinco e del calcio e durezza delle acque

Tempi : 10 ore - Verifiche: 1

MODULO 3: OSSIDIMETRIA

Obiettivi:
Conoscenze
- Conoscere il significato del numero di ossidazione
- Acquisire i concetti di ossidante e riducente
- Acquisire il concetto di indicatore red-ox
- Acquisire il concetto di normalità
- Acquisire il concetto di titolazione red-ox
- Acquisire conoscenze sulle titolazioni red-ox per via permanganometrica, bicromatometrica e
     iodometrica
Abilità/Capacità
- Saper calcolare il numero di ossidazione di un elemento presente in una qualsiasi specie chimica
- Saper bilanciare le reazioni red-ox
- Saper calcolare gli equivalenti nelle reazioni red-ox
- Saper ricavare la concentrazione di un analita coinvolto in una reazione red-ox
- Saper eseguire una titolazione red-ox con l’uso di indicatore
Contenuti:
- Regole per la determinazione dei numeri di ossidazione
- Reazioni red-ox
- Bilanciamento delle reazioni red-ox
- Peso equivalente, normalità, rapporto tra normalità e molarità
- Agenti ossidanti: KMnO4 e K2Cr2O7; agenti riducenti: Na2S2O3
- Indicatori red-ox
- Titolazioni red-ox per via permanganometrica, bicromatometrica e iodometrica
LABORATORIO:
1) verifica della tendenza a cedere o ad acquistare elettroni
2) titolazioni per via permanganometrica ( Na2C2O4 e Fe(II) nel sale di Mohr)
3) titolazioni per via bicromatometrica (Fe(II) nel sale di Mohr)
4) titolazioni per via iodometrica (Cu2+, cloro attivo, H2O2)

Tempi: 50 lezioni - Verifiche: 3


MODULO 4: POTENZIOMETRIA

Obiettivi:
Conoscenze
- Conoscere la classificazione degli elettrodi e la loro rappresentazione convenzionale
- Acquisire il concetto di elettrodo di riferimento e di misura
- Conoscere la legge di Nernst
- Acquisire il concetto di f.e.m.
- Conoscere il significato della serie elettrochimica dei potenziali normali di riduzione
- Conoscere la costituzione e il funzionamento dei principali elettrodi di riferimento e di misura


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Abilità/Capacità
- Saper utilizzare la serie elettrochimica degli elementi per prevedere il verso di una reazione spontanea
- Saper calcolare la f.e.m. di una pila
- Saper effettuare misurazioni potenziometriche di pH con pHmetro
- Saper effettuare titolazioni potenziometriche con elettrodi a vetro, di platino e ad Ag/AgCl
- Saper costruire una curva di titolazione
- Saper determinare graficamente e matematicamente il punto di fine di una titolazione
Contenuti:
- Elettrodi: classificazione; calcolo del potenziale di elettrodo: potenziale di semireazione, legge di
     Nernst; polarizzazione degli elettrodi (cenni)
- Potenziali standard di ossidoriduzione; pile e calcolo della f.e.m. di una cella galvanica; pila Daniell e
     pile a concentrazione
- Elettrodi di riferimento e di misura: elettrodo a calomelano, elettrodo ad Ag/AgCl, elettrodo a vetro,
     elettrodo ad argento, elettrodo di platino, elettrodi selettivi (cenni)
- Voltmetro elettronico (pHmetro)
- Curve di titolazione
- Determinazione grafica e matematica del punto di fine
LABORATORIO:
1) costruzione di una pila
2) titolazioni acido forte/debole con base forte/debole con l’utilizzo del pHmetro
3) titolazioni potenziometriche degli ioni Cl- e del Fe(II) nel sale di Mohr

Tempi: 50 ore - Verifiche: 3

MODULO 5 SPETTROFOTOMETRIA UV – VISIBILE

Obiettivi:
Conoscenze
- Acquisire il concetto di radiazione elettromagnetica
- Conoscere lo spettro elettromagnetico e la legge di Planck
- Acquisire il concetto di assorbimento molecolare
- Conoscere la legge di Beer
- Conoscere le parti costituenti lo spettrofotometro
- Conoscere i fattori che influenzano l’analisi qualitativa e quantitativa
- Conoscere i metodi di analisi qualitativa e quantitativa spettrofotometrica
Abilità/Capacità
- Comprendere il principio di funzionamento dello spettrofotometro e delle sue componenti
- Saper applicare il metodo della retta di taratura
- Saper effettuare misurazioni spettrofotometriche di analisi qualitativa e quantitativa
- Saper ricavare spettrofotometricamente la concentrazione di un analita con il metodo della curva di
   taratura
Contenuti:
- Radiazione luminosa: lunghezza d’onda, frequenza ed energia; lo spettro elettromagnetico
- Interazione tra molecole ed energia radiante; transizioni elettroniche e cromofori
- Trasmittanza, assorbanza e legge di Beer
- Strumentazione: sorgenti, celle per analisi, monocromatori, rivelatori
- Spettrofotometro monoraggio e doppio raggio; scelta del tipo di strumento
- Analisi qualitativa: fattori che influenzano la posizione di max e l’intensità delle bande di
   assorbimento; caratterizzazione e identificazione dei composti
- Analisi quantitativa: scelta della  per l’analisi, uso della legge di Beer; deviazioni dalla legge di Beer
   (fattori fisici, chimici e strumentali); errore fotometrico; metodo della retta di taratura

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   LABORATORIO:
   1) analisi qualitativa: registrazione spettri di assorbimento di analiti in soluzione, a diversa
   concentrazione e in fase vapore;
   2) analisi quantitativa: determinazione di analiti in soluzione con il metodo della curva di taratura

Tempi: 40 lezioni - Verifiche: 2

MODULO 6: FASI OPERATIVE E ELABOARATIONE DEI DATI IN ANALISI
QUANTITATIVA

Obiettivi
Conoscenze
- Conoscere le fasi operative che caratterizzano il percorso di un processo analitico
- Conoscere gli elementi base per il trattamento statistico dei dati analitici
- Conoscere le principali fonti di errore nell’analisi chimica quantitativa
Abilità/Capacità
- Saper eseguire le fasi previste dal percorso analitico
- Saper distinguere tra errori sistematici da quelli casuali e i valori precisi da quelli accurati
- Saper calcolare l’errore assoluto e quello relativo percentuale
- Saper calcolare la media aritmetica di una serie di dati
- Conoscere e calcolare la deviazione media e la deviazione standard
- Saper riportare il risultato di una analisi con il corretto numero di cifra significative
Contenuti
- Sequenza operativa nelle analisi quantitative
- Elaborazione dei dati analitici: errori sistematici e casuali
- errore assoluto e relativo
- Accuratezza e precisione
- Deviazione media e deviazione standard
- Cifre significative
I contenuti del modulo vengono applicati ad alcune analisi quantitative opportunamente scelte.
Riferimento bibliografico: cap.5 “A.Crea” ; cap. 18 “Cozzi, Protti, Ruaro”

OBIETTIVI MINIMI
La promozione alla classe successiva verrà proposta se l’alunno avrà sostanzialmente dimostrato di
1) conoscere i concetti generali dei principi teorici su cui si basano le comuni tecniche analitiche:
   ossidimetriche, potenziometriche, argentometriche, complessometriche e spettrofotometriche
2) conoscere l’andamento delle diverse curve di titolazione
3) saper utilizzare responsabilmente la strumentazione più usuale: pH-metro, potenziometro,
   spettrofotometro
4) saper eseguire semplici controlli quantitativi sia con analisi volumetrica sia con l’analisi strumentale
5) saper risolvere esercizi stechiometrici relativi all’analisi ossidimetrica, potenziometrica,
   argentometrica e complessometrica ed esprimere i risultati con il corretto numero di cifre significative




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