Errori e prestazioni dei metodi analitici. Spettrofotometria di assorbimento molecolare UV-Vis. Fluorescenza, fosforescenza e chemiluminescenza. S.F. di assorbimento atomico con fiamma e con fornetto di grafite. Generazione di idruri. S.F. di emissione atomica. Sistemi ICP-AES. Spettrometria di massa. Selettori a quadrupolo, a settore magnetico, a doppia focalizzazione, a tempo di volo, a trappola ionica. Sistemi MS-MS, GC-MS, HPLC-MC, ICP-MS, IC-MS. Separazioni cromatografiche. Gas-cromat.
Il corso è finalizzato a fornire le conoscenze di base delle metodologie più diffuse per l'analisi chimica strumentale applicata a differenti campi di interesse, con particolare riguardo allo studio dei sistemi ambientali e al monitoraggio e controllo della contaminazione antropica.
Prerequisiti
Corsi vincolanti: nessuno
Corsi raccomandati: Chimica analitica I e Lab. di Chimica analitica I.
Metodi Didattici
Lezioni frontali con presentazioni ppt. Il materiale didattico viene messo a disposizione per lo studio sulla piattaforma moodle. A causa della emergenza COVID-19 le lezioni sono state parzialmente erogate in modalità a distanza utilizzando filmati delle lezioni.
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale costituito da tre domande su argomaenti affrontati durante il corso.
Programma del corso
Caratterizzazione di un metodo analitico. Accuratezza, precisione, sensibilita', detection limit, selettivita'. Validazione e certificazione di un metodo. Campi di risposta dinamica e lineare. Errori sistematici e casuali. Valutazione dell'incertezza. Il problema della valutazione del bianco e calcolo del detection limit. Principi generali di spettrofotometria nell'UV-Vis. Transizioni elettroniche. Strumentazione per Spettrofotometria di assorbimento ed emissione nel campo UV-Vis. Sorgenti per spettrofotometria UV-Vis. Lampade a scarica di gas. Spettrofotometria di assorbimento molecolare UV-Vis. Spettri a bande e a righe. Risoluzione di uno spettro di emissione o assorbimento. Selezione di lunghezza d'onda. Principi ed applicazioni dei monocromatori. Filtri ad assorbimento. Filtri ad interferenza. Prisma. Monocromatori a reticolo. Dispersione lineare e angolare. Effetto della fenditura sulla risoluzione. Rivelatori per spettrofotometria. Rivelatori fotoelettrici. Cellule fotovoltaiche. Tubi fotomoltiplicatori. Sistemi a fotoconducibilita'. Celle a strato di svuotamento. Rivelatori multicanale. Diode array. Tubi vidicon. Rivelatori a trasferimento di carica. Trasmittanza e assorbanza. Legge di Lambert-Beer. Deviazioni strumentali e chimiche dalla legge di Lambert-Beer. Errori su trasmittanza per diversi tipi di rivelatori. Fotometri a sonda. Titolazioni fotometriche. Spettrofotometri a singolo e doppio raggio. Transizioni caratteristiche della spettrofotometria UV-Vis. Gruppi cromofori. Effetto batocromico e ipsocromico. Gruppi auxocromi. Gruppi cromofori organici. Determinazione di specie inorganiche per SF UV-Vis. Luminescenza molecolare. Fluorescenza, fosforescenza e chemiluminescenza. Autoassorbimento. Transizioni di singoletto e di tripletto. Conversioni interna, esterna, inter-sistema. Dissociazione e pre-dissociazione molecolare. Fosforescenza. Fattori che favoriscono fluorescenza o fosforescenza. Misura della fluorescenza. Resa di fluorescenza. Determinazione di specie organiche e inorganiche per fosforescenza e fluorescenza. Chemiluminescenza. Principi ed applicazioni analitiche. Metodi al luminolo. Analisi di gas di interesse ambientale e di micro-organismi. Spettrofotometria di assorbimento atomico. Principi e processi di atomizzazione. Transizioni elettroniche. Larghezza naturale e reale di una riga atomica. Strumenti a mono e doppio raggio. Lampade a catodo cavo. Lampade a scarica senza elettrodi. Sorgenti e mezzi disperdenti. Sorgenti a fiamma. Bruciatori a consunzione parziale e totale. Tipi di fiamma piu' usati. Atomizzazione con fornetto di grafite. Interferenze spettrali specifiche e aspecifiche per SF di assorbimento atomico. Metodi di correzione delle interferenze: a sorgente continua, ad effetto Zeeman, per autoinversione della matrice. Interferenze chimiche. Sistemi di deteminazione per spettrofotometria di assorbimento atomico con generazione di idruri. Spettrofotometria di emissione atomica. Sorgenti al plasma. Sistemi ICP-AES. Rivelatori multicanale. Strumenti ICP sequenziali e simultanei. Spettrometria di massa applicata alle specie inorganiche. Sistemi di introduzione del campione. Rivelatori a dinodi separati e a dinodo continuo. Selettori di massa a quadrupolo, a settore magnetico, a doppia focalizzazione, a tempo di volo, a trappola ionica. Prestazioni e applicazioni. Sorgenti di ionizzazione. Ionizzazione chimica e per urto elettronico. Cenni ad altri tipi di ionizzazione. Rivelatori MS-MS. Metodo degli ioni figli e degli ioni progenitori. Esempi di spettri di massa. Rivelatori a triplo quadrupolo. Metodi accoppiati GC-MS, HPLC-MC, ICP-MS, IC-MS. Separazioni cromatografiche. Principi ed applicazioni. Parametri di una separazione cromatografica. Concetti di: tempo di ritenzione, tempo morto, velocita' della fase mobile, fattore di capacita', coefficiente di ripartizione, fattore di selettivita', risoluzione, numero di piatti teorici, altezza di un piatto teorico equivalente. Tipi di separazioni cromatografiche. Equilibri di adsorbimento, ripartizione e scambio ionico. Variabili che influenzano l'efficienza di una colonna. Teoria cinetica della migrazione cromatografica. Effetto delle variabili operative sul fattore di capacita', l'efficienza e la risoluzione di una separazione cromatografica. Gas-cromatografia. Principi ed applicazioni. GLC e GSC. Schema di un gas-cromatografo. Volume specifico di ritenzione. Scelta della fase mobile. Caratteristiche dei gas usati come carrier. Sistemi di introduzione del campione. Iniezione diretta, sistemi split, sistemi split-splitless, sistemi PTV. Focusing del campione iniettato. Sistemi di iniezione a valvole di campionamento. Colonne impaccate e capillari. Caratteristiche. Colonne capillari FSOT, WCOT, SCOT, PLOT. Esempi di separazioni. Fasi stazionarie. Trattamento delle fasi stazionarie. Processi di silanizzazione. Tipi di fasi stazionarie e effetto sulle separazioni. Rivelatori GC: caratteristiche e prestazioni. Rivelatori HWD, FID, ECD, AED, FPD.