TECNICHE ANALITICHE AVANZATE E LABORATORIO - MOD.1

L’insegnamento di Tecniche Analitiche Avanzate e Laboratorio si inserisce tra le attività formative caratterizzanti del corso di laurea magistrale di Chimica e Tecnologie Sostenibili, volte a fornire allo studente la preparazione adeguata per studiare aspetti complessi in ambito chimico nelle sue varie articolazioni e a proporre approcci originali per la loro risoluzione.
L'insegnamento è annuale e articolato in due moduli (definiti Modulo 1 e Modulo 2), che si svolgono rispettivamente nel primo e nel secondo semestre. Ciascun modulo è suddiviso in lezioni di teoria (svolte in aula) ed esercitazioni di laboratorio e ha obiettivi formativi comuni di seguito enumerati:
1. Fornire conoscenze su un ampio spettro di tecniche analitiche avanzate di tipo elettrochimico e accoppiate, quest’ultime basate, in particolare, sulla spettrometria di massa inorganica ed organica.
2. Fornire conoscenze approfondite sugli aspetti teorici che stanno alla base delle diverse tecniche analitiche prese in considerazione, rafforzando, eventualmente, i contenuti di base già acquisiti nel ciclo di studio precedente.
3. Fornire conoscenze avanzate e rigorose sulle modalità di trattare un dato analitico.
4. Fornire conoscenze sugli apparati strumentali e sviluppare capacità di intervento al fine di eseguire una misura sperimentale con l’adeguata accuratezza e precisione.
5. Sviluppare capacità di proporre nuovi approcci in campo chimico-analitico per risolvere problemi complessi, legati alla determinazione qualitativa e quantitativa di componenti in matrici reali.
6. Sviluppare competenze per estrarre informazioni analitiche da segnali strumentali ottenuti in condizioni limite.
7. Sviluppare competenze per associare abilità informatiche agli apparati strumentali per estrarre informazioni chimico-analitiche, anche con procedure automatizzate e/o “on line”.
I risultati attesi sono definiti in funzione dei diversi contenuti dei due moduli in cui si articola il corso di Tecniche Analitiche Avanzate e laboratorio.

1. Conoscenza e comprensione
A) Conoscenza e comprensione delle leggi fondamentali che regolano i principi delle più moderne tecniche analitiche, rafforzando i principi teorici già acquisiti nella Laurea Triennale. In particolare il modulo 1 fornisce conoscenze avanzate per lo studio teorico dei processi elettrodici e la loro applicazione in sensori elettrochimici.
B) Conoscenza e comprensione degli elementi strumentali per eseguire con consapevolezza misure sperimentali con tecniche analitiche avanzate, nonchè del trattamento del dato analitico.

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione
A) Capacità di utilizzare le leggi e le conoscenze apprese per stabilire, da un punto di vista teorico, le prestazioni e i risultati attesi dall’utilizzo delle tecniche elettroanalitiche.
B) Saper scegliere la tecnica e la strategia analitica più opportune per lo studio elettroanalitico di sistemi semplici e complessi e per la loro applicazione in ambito sensoristico.

3. Capacità di giudizio
A) Capacità di valutare l’attendibilità di un responso analitico anche in presenza di interferenze legate alla complessità delle matrici chimiche studiate
B) Saper verificare la congruenza tra i responsi sperimentali ottenuti in esperienze condotte in laboratorio e quelli teorici aspettati.

4. Abilità comunicative
A) Saper descrivere sia in forma scritta, sia orale i risultati ottenuti dall’applicazione di una metodica analitica e comunicarli, con linguaggio appropriato, ad interlocutori specialisti e non.
B) Saper argomentare, con adeguata coerenza scientifica, la validità delle conclusioni estrapolate da uno studio chimico-analitico su sostanze di varia natura.

5. Capacità di apprendimento
A) Sviluppare la capacità di integrare le novità che emergono dal mondo reale con le conoscenze e competenze acquisite nell’ambito del corso studiato.

Principi di base degli equilibri di ossido-riduzione e legge di Nernst.
Tecniche strumentali di base (spettroscopia, cromatografia e potenziometria)

Per il raggiungimento degli obiettivi formativi e dei risultati di apprendimento attesi, i contenuti sviluppati nel modulo 1 sono declinati nel modo seguente.
Parte teorica:
Sistemi elettrochimici e tipi di conduttori. Potenziale elettrochimico e sue proprietà. Celle galvaniche ed elettrolitiche. Termodinamica delle pile. Potenziale e sua dipendenza in condizioni di passaggio di corrente. Sovratensione e caduta Ohmica. Celle elettrochimiche a due e tre elettrodi. Corrente faradica e capacitiva. Processo di trasferimento di carica ed equazione di Butler-Volmer. Processi reversibili, irreversibili e quasi reversibili. Trasporto di materia. Diffusione ed equazioni di Fick. Profili di concentrazione ad elettrodi piani. Cronoamperometria (CA). Voltammetria a scansione lineare e ciclica (LSV e CV). Tecniche voltammetriche ad impulso differenziale e ad onda quadra (DPV e SQWV). Elettrodi di dimensione convenzionale e microelettrodi. Elettrodi chimicamente modificati ed elettrocatalisi. Applicazioni delle tecniche elettroanalitiche in ambito sensoristico.
Laboratorio:
Confronto delle prestazioni analitiche di diverse tecniche amperometriche applicate alla determinazione di inquinanti modello in miscela.
Ottimizzazione delle prestazioni analitiche utilizzando un disegno sperimentale
Definizione delle prestazioni elettrocatalitiche del blu di prussia verso la riduzione dell'acqua ossigenata
Sviluppo di un sensore amperometrico per la determinazione dell'acido ascorbico
Definizione delle prestazioni elettrochimiche di microelettrodi

Come supporto allo studio, possono essere utilizzati vari testi di Chimica analitica strumentale a livello universitario ed in particolare, vengono suggeriti i seguenti testi:
-Instrumental Methods inElectrochemistry:" Southampton Electrochemical Group, Ellis Horwood seriesin Physical Electrochemistry .
-J. Wang, Analytical Electrochemistry, Wiley.
-M.A.Brett, O. Brett, Electrochemistry: principles, methods, and applications, Oxford University Press.
-Dispense fornite dal docente
- Appunti di lezione

L'esame dell'insegnamento di Tecniche analitiche avanzate comprende gli argomenti del modulo 1 e modulo 2. Tuttavia, lo studente può affrontare l'esame di un solo modulo come prova parziale.
La verifica dell'apprendimento delle attività didattiche relative al modulo 1, si effettua tramite una prova orale sugli argomenti trattati durante le lezioni frontali (parte teorica) e la valutazione dei report scritti relativi alle esperienze eseguite in laboratorio.
In particolare, l’esame orale consiste in una serie di domande aperte in cui vengono discussi gli aspetti teorici delle tecniche, le diverse parti strumentali che caratterizzano le tecniche e i metodi elettroanalitici studiati. Lo studente dovrà esporre con un linguaggio formalmente e scientificamente corretto i vari argomenti, dimostrando contestualmente di aver compreso il legame esistente tra i diversi aspetti teorici trattati, e la loro correlazione con le esperienze condotte in laboratorio. In dipendenza della capacità di esporre gli argomenti richiesti, l’esame ha una durata che varia tra 30 a 45 minuti. La valutazione del modulo 1 tiene anche in considerazione delle relazioni di laboratorio, consegnate dallo studente non più di 15 giorni dopo la fine dell'insegnamento.
Il voto finale dell'insegnamento di Tecniche Analitiche Avanzate è composto dalla media aritmetica tra i voti conseguiti nei due diversi moduli.

orale

Durante l'esame orale verranno affrontati 3 argomenti su diverse parti del programma in cui verranno valutate le conoscenze teoriche, la proprietà di linguaggio e la capacità di estrarre concetti puntuali a problemi generali, anche confrontando le prestazioni di diverse tecniche analitiche. Ad ogni domanda viene assegnata una valutazione da 0 a 10. Il voto dell'orale ha un peso del 70% sulla valutazione del modulo 1.
La valutazione delle relazioni di laboratorio ha un peso del 30% sulla valutazione del modulo 1. Ad ognuna delle 6 relazioni viene assegnato un punteggio da 0 a 5 valutando la correttezza della risposta alle domande poste dal docente, del linguaggio adottato e della rappresentazione grafica e dell'elaborazione dei dati sperimentali.
Il voto finale dell'insegnamento di Tecniche Analitiche Avanzate è composto dalla media aritmetica tra i voti conseguiti nei due diversi moduli.

L'insegnamento si svolgerà attraverso lezioni frontali e di laboratorio.
Nelle lezioni frontali saranno presentati i principi teorici riguardanti le tecniche elettroanalitiche statiche e dinamiche. Saranno presentati esempi di tipologie di domande su cui verterà l’esame, e indicati di volta in volta testi/appunti/dispense dove meglio studiare/approfondire gli argomenti trattati.
La parte di laboratorio comprende una serie di misure sperimentali con la strumentazione di tipo elettroanalitico disponibile sia nei laboratori didattici, sia in quello di ricerca del docente. Gli studenti lavoreranno in gruppo (3-4 persone per ogni gruppo). Per ogni serie di misure, ai vari gruppi di studenti, saranno preliminarmente illustrati, direttamente in laboratorio, gli strumenti che saranno adoperati. Si daranno informazioni sull’eventuale criticità di esecuzione di alcune operazioni pratiche, sull’uso appropriato dei materiali, anche in relazione alla sicurezza e tossicità dei reagenti chimici impiegati. Si indicheranno le modalità di trasferire i dati strumentali su fogli elettronici per la successiva elaborazione dei dati sperimentali.

La frequenza al corso di laboratorio è obbligatoria ed è ammessa una sola giornata di assenza, comunque da concordare con il docente di riferimento.

Accomodamenti e Servizi di Supporto per studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento:
Ca’ Foscari applica la Legge Italiana (Legge 17/1999; Legge 170/2010) per i servizi di supporto e di accomodamento disponibili agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento. In caso di disabilità motoria, visiva, dell’udito o altre disabilità (Legge 17/1999) o un disturbo specifico dell’apprendimento (Legge 170/2010) e si necessita di supporto (assistenza in aula, ausili tecnologici per lo svolgimento di esami o esami individualizzati, materiale in formato accessibile, recupero appunti, tutorato specialistico a supporto dello studio, interpreti o altro), si contatti l’ufficio Disabilità e DSA disabilita@unive.it.

Questo insegnamento tratta argomenti connessi alla macroarea "Capitale umano, salute, educazione" e concorre alla realizzazione dei relativi obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile