Ha lo scopo di fornire le conoscenze di base relative ai blocchi in cui si articola il processo chimico-analitico, processo di acquisizione della informazione chimica relativa al sistema di interesse: definizione del problema, campionamento, scelta del metodo, determinazioni, elaborazione della informazione chimica. Tre punti sono trattati in dettaglio: la statistica della informazione chimica, i fondamenti chimici dei metodi cinetici e titrimetrici (acidimetria, complessometria, gravimetria), la teoria del segnale (specialmente dei segnali elettrici).

Metodologia della chimica analitica
Il processo chimico-analitico. Campionamento. Quantità e unità di misura. Descrizione del sistema. Le scale del procedimento chimico analitico. Assunti e loro violazioni. Accuratezza, precisione, esattezza. Sensibilità, demerito. Tecniche di calibrazione: intervallo di concentrazione ristretto, serie di standard in matrice reale, serie di standard in matrice sintetica, aggiunta standard, standard interno. Sensibilità, limiti di rilevamento e quantizzazione. Tracciabilità.

Equilibri chimici in soluzione
Elementi di termodinamica chimica: energia, entalpia libera, potenziale chimico, attività, equilibrio chimico, costanti di equilibrio, calcolo delle costanti di equilibrio, reazioni complete, condizioni di reazioni, coefficienti di attività, solvente. Reazioni chimiche: meccanismo e cinetica. Reazioni acido-base di Bronsted: solventi (proprietà e classificazione), il solvente acqua, reazioni di protolisi in acqua. Calcolo delle concentrazioni all'equilibrio. Curve di neutralizzazione a S e a V. Miscele di più acidi, acidi poliprotici, curve di neutralizzazione di due acidi, effetto della diluizione. Potere tampone. Grafici per lo studio delle reazioni acido-base. Diagrammi di Flood. Diagrammi di distribuzione. Protolisi in solventi non acquosi. Reazioni di complessazione: generalità, complessi con ligandi unidentati e ligandi chelanti, curve di neutralizzazione. Reazioni di precipitazione: generalità, calcoli, caso di reazioni concomitanti. Reazioni di ossidoriduzione: equilibrio redox omogeneo. Equilibrio Elettrochimico. Grafici potenziale-pH.

Applicazioni della statistica in chimica analitica
Basi di statistica descrittiva. Esperimenti random, popolazione, campione. Frequenza assoluta, frequenza relativa. Variabili casuali. Regolarità statistica. Distribuzione delle frequenze. Distribuzione di probabilità. Distribuzione normale. Teorema del limite centrale. Variabili continue, istogramma delle frequenze. Distribuzione di probabilità per variabili continue. Locazione, dispersione, parametri descrittivi di una distribuzione di probabilità. Locazione e dispersione del campione. La distribuzione normale standard. Significato. Propagazione delle varianze. Distribuzioni della media, distribuzioni chi-quadro, di Student, di Fisher. Test sulla media di un singolo campione di N ripetizioni. Test tra medie di due campioni differenti. Dati accoppiati da distribuzioni normali con varianze non note. Test su di una singola varianza. Test sulle varianze di due campioni. Test di controllo della casualità. Statistiche di intervallo e della mediana. La distribuzione binomiale. Outliers. Bontà di adattamento. Analisi della varianza. L'esperimento bivariato, Intervalli di fiducia bivariati. La regressione univariata. Retta generica omoscedastica, metodo dei minimi quadrati. Il disegno, test su intercetta e pendenza. Retta per l'origine omoscedastica. Metodi robusti per la regressione univariata (mediana singola).

Segnali analitici strumentali e trattamenti di base
Dominio del tempo e dominio delle frequenze. La trasformata di Fourier (cenni). Deriva e rumore. Media mobile. Metodo di Savitzky-Golay (filtraggio, derivazione). Interpolazione e smoothing con spline cubico.

Equilibri:

• Valerio Di Marco, Paolo Pastore, G. Giorgio Bombi, "Chimica Analitica - Trattazione algebrica e grafica degli equilibri chimici in soluzione acquosa", EdiSES, ISBN 9788879598842

Statistica:

• Michele Forina, "Fondamenta per la Chimica Analitica", Edizioni SISNIR, ISBN 9788890406461, liberamente scaricabile dal sito della Società Italiana di Spettroscopia NIR: http://www.sisnir.org/index.php/edsisnir/10-fondamenti-di-chemiometria

Testi di consultazione:

• M. Forina, "Introduzione alla Chimica Analitica", ECIG, Genova, 2003, ISBN: 887545986X.
• D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch "Fondamenti di Chimica Analitica", EDISES, Napoli, 2005, ISBN: 8879593005
• D.S. Hage, J.D. Carr, "Chimica Analitica e Analisi quantitativa", Piccin, Padova, 2012, ISBN: 9788829921188

Lezioni frontali, supporto aulaweb.

L'esame si compone di una prova scritta e una prova orale. La prova scritta, il cui esito positivo consente l'ammissione alla prova orale, ha una durata di 120 minuti. La prova orale si svolge in presenza di due commissari, verte sul programma del corso e dura mediamente 30 minuti circa.

Verifica della comprensione e della padronanza degli argomenti trattati nel corso, attraverso lo svolgimento di problemi di natura chimico-analitica, l'interpretazione di grafici e la discussione critica di casi studio.