Processo analitico, Errore sperimentale e cifre significative, Unità di misura e concentrazione, Equilibri chimici e attività, Metodi analitici, Equilibri acido base, Titolazioni acido base, Elaborazione statistica dei dati sperimentali, Calibrazione, Elettrochimica, Potenziometria, Elettroforesi capillare, Convalida dei metodi analitici, Introduzione al disegno sperimentale
A. Carrieri: Manuale di Analisi Quantitativa dei Medicinali, EdiSES
V. Cavrini, V. Andrisano: Principî di analisi farmaceutica, Quarta Ed., Società Editrice “Esculapio”
D.C. Harris: Chimica analitica quantitativa, Zanichelli
D.A. Skoog-D.M. West: Chimica Analitica Quantitativa, EdiSES
Obiettivi Formativi
CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
• Conoscenza dello scopo e della terminologia della chimica analitica
• Conoscenza delle basi teoriche per effettuare calcoli comuni in un laboratorio di tipo analitico (concentrazioni, sistemi tampone, curve di titolazione)
• Conoscenze caratterizzanti teoriche delle tecniche analitiche trattate nel corso (volumetriche, strumentali)
• Conoscenza delle principali tecniche statistiche utili ai fini analitici (calibrazione, intervallo di confidenza, test di significatività)
• Conoscenza delle linee guida internazionali da seguire per la convalida di metodi analitici
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
• Capacità di usare in modo appropriato la terminologia della chimica analitica
• Capacità di eseguire calcoli utili per l’utilizzo delle tecniche analitiche in laboratorio
• Capacità di affrontare un problema analitico, dalla sua definizione alla scelta dell’idonea procedura sperimentale, fino al trattamento statistico dei risultati ottenuti
• Capacità di ricerca e di utilizzo delle linee guida internazionali utili per la convalida dei metodi analitici
Prerequisiti
Nozioni di base di chimica generale
Metodi Didattici
Lezioni frontali.
Materiale didattico:
Lucidi (files) delle lezioni
Appunti delle lezioni
Strumenti a supporto della didattica:
Videoproiettore, PC
Altre Informazioni
Orario di ricevimento
Tutti i giorni, previo appuntamento
Recapito
Dipartimento di Chimica "Ugo Schiff"
Via U. Schiff 6
50019 Sesto F.no Firenze
Tel. 055 4573733
e-mail: serena.orlandini@unifi.it
Modalità di verifica apprendimento
1) L'esame consiste nel superamento di una prova orale che verte su tutto il programma. La prova orale potrà essere sostenuta durante una qualsiasi sessione di esami, riportata nella pagina web del Servizio Prenotazioni Esami di Ateneo. Ogni prova si intende superata se viene riportato un voto maggiore o uguale a 18.
2) Durante il corso, tenuto nel primo semestre, si terranno due prove scritte intermedie (compitini), per verificare il grado di preparazione degli studenti sugli argomenti trattati durante il corso stesso. La partecipazione ai compitini è riservata agli studenti che stanno frequentando il corso. Le prove intermedie sono costituite da 10-12 tra esercizi e domande aperte riguardanti gli aspetti teorici del corso, da svolgere in un tempo di due ore. La sufficienza in tutti i compitini, ovvero il superamento di ciascuna prova intermedia con un voto maggiore o uguale a 18, consente di verbalizzare il voto medio senza sostenere alcun esame orale. L’insufficienza in uno dei due compiti comporta l’annullamento di tutte le prove intermedie e la necessità di sostenere l’esame orale.
L’esame mira a verificare:
la capacità di usare in modo appropriato la terminologia della chimica analitica;
la capacità di eseguire calcoli comuni in un laboratorio di tipo analitico (concentrazioni, sistemi tampone);
la conoscenza delle tecniche analitiche trattate nel corso;
la capacità di applicare tecniche statistiche ai fini analitici (calibrazione, intervallo di confidenza, test di significatività);
la conoscenza delle linee guida internazionali da seguire per la convalida di metodi analitici.
Programma del corso
1_IL PROCESSO ANALITICO
Il processo analitico e le sue fasi. Scelta della procedura analitica, campionamento, preparazione del campione, calibrazione, analisi chimica.
2_ERRORE SPERIMENTALE E CIFRE SIGNIFICATIVE
Errore sperimentale e tipi di errore. Introduzione alle cifre significative e all’arrotondamento. Arrotondamento per le quattro operazioni, logaritmi e antilogaritmi. Metodo dimensionale.
3_UNITÀ DI MISURA E CONCENTRAZIONE
Unità di misura S.I. fondamentali e derivate, prefissi e altre unità di misura. Soluzioni e misure di concentrazione. Mole e molarità. Equivalente e normalità. Peso equivalente. Composizione percentuale %p/p, %v/v, %p/v.
4_EQUILIBRI CHIMICI E ATTIVITÀ
Equilibrio chimico, forza ionica, attività e coefficiente di attività.
5_METODI ANALITICI
Classificazione dei metodi analitici.
6_EQUILIBRI E TITOLAZIONI ACIDO-BASE
Introduzione agli equilibri acido-base. Coppia coniugata acido base, pKw, pH e pOH. Acidi e basi forti, relazione tra pKa e pKb. Soluzioni tampone. Equazione generale di Henderson-Hasselbalch per la neutralizzazione di acidi deboli e per la neutralizzazione di basi deboli. Calcolo del pH al punto iniziale della neutralizzazione, durante la neutralizzazione, al punto equivalente e dopo il punto equivalente.
Introduzione generale alle titolazioni e in particolare alle titolazioni acido-base. Indicatori colorati. Rilevazione potenziometrica del punto finale. Titolazione di acidi forti, di basi forti, di acidi deboli e di basi deboli. Titolazione di una miscela di acidi deboli, dell’acido fosforico, del carbonato di sodio, di una miscela di idrossido e carbonato.
7_ ELABORAZIONE STATISTICA DEI DATI SPERIMENTALI
Statistica di misure replicate. Misure di posizione e dispersione. Distribuzione di misure replicate. Distribuzione gaussiana. Distribuzione z. Intervallo di confidenza per campioni numerosi. Intervallo di confidenza per piccoli campioni. Distribuzione t di Student. Distribuzione F. Test di verifica di ipotesi. Test F per il confronto di varianze. Test t per il confronto di media e valore di riferimento. Test t di confronto tra medie. Test t-paired. Test di Grubb e test di Dixon per la valutazione di outliers. Conclusioni sui test di verifica di ipotesi.
8_CALIBRAZIONE
Segnale analitico. Calibrazione e regressione univariata. Coefficiente di correlazione R e di determinazione R2. Metodo dei minimi quadrati. Intervallo di confidenza per pendenza e intercetta. Intervallo di confidenza per la concentrazione incognita. Grafico dei residui. Metodi di calibrazione: metodo dello standard esterno, metodo dello standard interno, metodo delle aggiunte standard.
9_ELETTROCHIMICA E POTENZIOMETRIA
Elettrochimica. Cella galvanica o voltaica e cella elettrochimica. Potenziale di cella. Ponte salino. Potenziale di riduzione standard di una semireazione. Equazione di Nernst. Potenziometria diretta. Elettrodi di riferimento. Elettrodi indicatori. Elettrodi metallici ed elettrodi iono-selettivi. Elettrodo a vetro, elettrodo per il fluoruro, elettrodo a valinomicina. Comportamento nernstiano degli elettrodi. Curva di calibrazione in potenziometria diretta. Coefficiente di selettività. Potenziometria indiretta.
10_ELETTROFORESI CAPILLARE
Elettroforesi capillare. Configurazione, campi di applicazione e vantaggi della CE. Flusso elettroosmotico. Mobilità elettroforetica teorica, effettiva ed apparente. Effetto Joule. Strumentazione: alimentatore, capillare, iniezione, rivelatore. Rivelazione indiretta. Parametri da ottimizzare in CE. Additivi, selettori chirali e ciclodestrine. Risposte da ottimizzare in CE: tempo di analisi, efficienza e risoluzione. Modalità operative della CE: CZE, MEKC, MEEKC, CEC, CGE, CIEF.
11_CONVALIDA DEI METODI ANALITICI
Convalida. ICH. Specificità e selettività. Robustezza. Linearità e range di linearità. Accuratezza. Precisione: ripetibilità, precisione intermedia, riproducibilità. Ripetibilità strumentale. LOD e LOQ. System suitability criteria.
12_INTRODUZIONE AL DISEGNO SPERIMENTALE
Introduzione all’uso del disegno sperimentale nell’ottimizzazione e nella convalida dei metodi analitici.