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TORRISI Alberto
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programma)
Introduzione ai metodi analitici strumentali: Analisi qualitativa e quantitativa - Campionamento - Sensibilità e limite di rivelabilità - Intervallo dinamico e intervallo dinamico lineare - Rumore, rapporto segnale-rumore, segnale di fondo - Relazione fra osservabile sperimentale e concentrazione: curva standard, metodo dello standard interno, metodo delle aggiunte standard - Effetti matrice e metodologie di analisi: diluizione.
Introduzione alle separazioni analitiche: Generalità sui metodi di separazione mediante estrazione con solvente. Influenza del pH e della costante di formazione sulla efficienza di estrazione. Cenni sugli eteri-corona e sui calixareni. Principi della distribuzione in controcorrente.
Cromatografia: Generalità sui metodi cromatografici - Principi teorici - Colonna cromatografica - Tempo e volume di ritenzione - Piatto teorico - Altezza equivalente ad un piatto teorico - Efficienza - Selettività - Fattore di capacità - Risoluzione - Teoria della velocità cromatografica: equazione di van Deemter - Isoterme - Capacità di Campione - Il compromesso cromatografico - Cromatografia di ripartizione e di adsorbimento su carta e su strato sottile: Rf - Sviluppo del cromatogramma - Cromatografia mono e bidimensionale - Elettroforesi - Cromatografia liquida di ripartizione e di adsorbimento (LC): cromatografia a fase normale ed inversa, a fase legata - effetti dell’impaccamento (dimensioni e natura della fase solida), della fase stazionaria, della fase mobile (forza dell’eluente, serie elutropica), separazioni isocratiche ed in gradiente - Cromatografia liquida ad alta pressione (HPLC) - Applicazioni - Cromatografia di scambio ionico: effetti del pH, della forza ionica e della concentrazione sugli equilibri di scambio ionico - Principio di Donnan - Cromatografia ionica (IC) ad alta efficienza - Applicazioni - Cromatografia ad esclusione molecolare (GPC) - Rivelatori per cromatografia liquida: ultravioletto, ad indice di rifrazione, a conducibilità (cromatografia ionica) - Gascromatografia (GC): principi e confronto con la cromatografia liquida - effetto della temperatura - generalità sulle colonne cromatografiche; colonne capillari - rivelatori: a termoconducibilità, a cattura di elettroni, a ionizzazione di fiamma - Analisi quantitativa: strategia di analisi, uso dello standard interno e delle aggiunte standard - Accoppiamento della cromatografia liquida e della gas cromatografia alla Spettrometria di Massa (LC-MS e CG-MS), Spettrometria di Massa quantitativa.
Introduzione alle tecniche spettroscopiche: Natura dualistica della radiazione elettromagnetica - Lunghezza d’onda, frequenza, numero d’onda - Intervallo di energia delle radiazioni elettromagnetiche - Interazione della radiazione elettromagnetica con la materia - Livelli di energia traslazionale, rotazionale, vibrazionale, elettronica.
Spettroscopia atomica: Origine degli spettri atomici - Livelli energetici - Popolazione dei livelli: distribuzione di Boltzmann - Stati di Russel-Saunders, Numeri quantici L, S, J - Degenerazione - Spettroscopia atomica di fiamma in assorbimento e in emissione: processi di assorbimento e di emissione - Larghezza di riga - Allargamento delle righe spettrali: effetto Doppler e collisionale - Strumentazione: lampada a catodo cavo, lampada a scarica senza elettrodi, bruciatori a premiscelazione e a consumo totale, monocromatori a prisma e a reticolo;- Fiamma: struttura della fiamma, influenza della composizione del gas sulla temperatura della fiamma - Fornetto di grafite e piattaforma di L’vov - Generatori di idruri - Interferenze spettrali: interferenze chimiche e interferenze da ionizzazione; interferenze fisiche - Analisi quantitativa: relazione fra assorbimento e concentrazione, curva standard, metodo dello standard interno, metodo delle aggiunte standard -Plasma ad accoppiamento induttivo (ICP): principi e confronto con i metodi di fiamma e con il fornetto di grafite - ICP con rivelatore ottico (ICPOE) e con spettrometro di massa (ICPMS) ad alta e a bassa risoluzione.
Spettroscopia molecolare ultravioletta e visibile: Origine delle transizioni elettroniche - Classificazioni delle transizioni elettroniche - Principio di Franck e Condon - Effetti della struttura elettronica - Effetti del sostituente - Effetti del solvente - Cromofori - Auxocromi - Spostamenti batocromici e ipsocromici - Effetti ipercromici ed ipocromici - Relazione fra osservabili spettroscopiche (assorbanza, trasmittanza) e concentrazione .- Assorbività molare e intensità spettroscopica - Legge di Beer - Limiti di validità e deviazioni: cause strumentali e cause chimiche - Analisi quantitativa - Errore fotometrico - Analisi di un componente - Analisi di miscele - Strategia di analisi - Punto isosbestico - Titolazioni spettrofotometriche - Determinazione della stechiometria di un complesso: metodo del rapporto molare, metodo di Job, metodo del rapporto delle pendenze - Determinazione del peso molecolare - Determinazione della costante di equilibrio - Spettrofotometria di precisione - Spettrofotometria in derivata - Strumentazione: sorgenti ad incandescenza e a scarica, rivelatori fotovoltaici, fototubi e fotomoltiplicatori, fotodiodi e a serie di fotodiodi, spettrofotometri a singolo e a doppio raggio, cuvette.
Spettroscopia di fluorescenza e fosforescenza molecolare: Origine dei fenomeni di fluorescenza e fosforescenza - Processi fotofisici e fotochimici - Stati di singoletto e tripletto - Spettri di eccitazione e di emissione - Relazione fra intensità di fluorescenza e concentrazione - Resa quantica - Confronto fra l’analisi di fluorescenza e quella UV-Vis - Strumentazione: spettrofluorimetri corretti e non corretti; lampade al mercurio e allo xeno - Cenni sui laser e sulle sorgenti laser.
Spettroscopia infrarossa: Cenni di spettroscopia molecolare - Gradi di libertà - Origine degli spettri vibrazionali - Momenti dipolari - Molecole lineari e non lineari - Confronto fra i dati sperimentali e le previsioni della meccanica classica e di quella quantistica - Modi di vibrazione fondamentali, armoniche e modi di combinazione - Modi di stiramento e di piegamento - Stati fondamentali e stati eccitati - Popolazioni relative degli stati vibrazionali e loro dipendenza dalla temperatura - Vibrazioni di gruppo - Analisi qualitativa e quantitativa - Legge di Beer - Analisi di liquidi, di solidi e di gas - Spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FT-IR) - Strumentazione: strumenti a singolo e a doppio raggio; sorgenti infrarosse: lampada di Nerst, Globar, lampade a filamento; interferometro; cuvette; rivelatori: piroelettrici e termocoppia; spettri tipici di prodotti alimentari. Spettroscopia Raman: cenni sulle origine dello spettro Raman – Polarizzabilità – Linee Stokes e antiStokes – Dipendenza dell’intensità dalla frequenza della radiazione incidente – Spettroscopia Raman risonante - Confronto con la spettroscopia di assorbimento in infrarosso.
Spettrometria di massa: Principi - Sistemi di introduzione - Sorgenti ioniche: ad impatto elettronico (EI), a ionizzazione chimica (CI), a desorbimento termico e ionizzazione chimica (DCI), a ionizzazione di campo (FI), a desorbimento di campo (FD), a desorbimento mediante laser (LDMS), a bombardamento di atomi e/o ioni veloci (FAB/LSIMS), a desorbimento assistito dalla matrice mediante laser (MALDI), a nebulizzazione elettrica (Electrospray) -Principi, caratteristiche generali, utilizzazioni - Confronto fra le velocità di decomposizione e quelle di desorbimento stimolato termicamente - Schema dei processi di frammentazione nelle sorgenti ad impatto elettronico e a ionizzazione chimica - Curve di efficienza - Ioni metastabili e a carica multipla - Analizzatori: magnetico, elettrostatico, a tempo di volo (TOF), quadrupolare, trappola ionica - Principi, caratteristiche generali, ed utilizzazioni - Rivelatori: lastra fotografica, pozzo di Faraday, moltiplicatore di elettroni - Masse approssimate e masse esatte - Risoluzione - Abbondanze isotopiche (C, S, Cl, Br) e loro utilizzo nell’interpretazione degli spettri di massa - Regola dell’azoto – Indice di saturazione- Interpretazione di uno spettro di massa: regole generali per la razionalizzazione dei processi di frammentazione dei più comuni composti organici - Processi di trasposizione: trasposizione di McLafferty e trasposizione dell’idrogeno nei composti aromatici - Riconoscimento ed assegnazioni strutturali di semplici composti organici.
Risonanza magnetica nucleare: Principi fondamentali – Confronto fra la teoria classica e quella quantomeccanica – Origine dello spettro NMR – Spettri di 1H and 13C – Chemical Shift – Accoppiamento dei segnali dei protoni e loro effetto sugli spettri 1H di semplici composti organici – Regole generali per l’interpretazione di uno spettro NMR
HOLLER, SKOOG, CROUCH – Chimica Analitica Strumentale - EDISES
HARRIS – Chimica Analitica Quantitativa 3a edizione italiana – FELTRINELLI