Università degli studi dell'Insubria

ELETTROANALISI

A.A. di erogazione 2019/2020
Insegnamento opzionale

Laurea Magistrale in CHIMICA
 (A.A. 2019/2020)
Anno di corso: 
1
Tipologia di insegnamento: 
Caratterizzante
Settore disciplinare: 
CHIMICA ANALITICA (CHIM/01)
Crediti: 
6
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
48
Dettaglio ore: 
Lezione (48 ore)

Il corso si propone di fornire allo studente le nozioni fondamentali di elettrochimica e reattività elettrodica per poter affrontare, nella seconda parte del corso, lo studio teorico e pratico delle tecniche elettroanalitiche.
Le conoscenze attese comprendono:
• Concetto di flusso e fenomeni che causano il flusso di specie in soluzione
• Termodinamica elettrochimica
• Cinetica elettrochimica
• Diffusione all’elettrodo
• Meccanismi che controllano il trasferimento elettronico all’elettrodo
• Struttura dell’interfaccia elettrodo-soluzione
• Tipologie di elettrodi e loro risposta in corrente
• Principi e tipologie di tecniche voltammetriche
• Applicazioni quantitative e di caratterizzazione delle tecniche voltammetriche
• Struttura e tipologie di sensori e biosensori
• Principi ed applicazioni delle tecniche potenziometriche
Le abilità attese comprendono:
• Saper individuare la corretta tecnica voltammetrica da utilizzare per la caratterizzazione o quantificazione di una specie chimica
• Saper interpretare i risultati di un metodo elettroanalitico
• Comprendere il ruolo, i vantaggi e le limitazioni delle tecniche elettrochimiche all’interno del panorama generale delle tecniche analitiche
• Saper eseguire correttamente un’analisi voltammetrica

Sono richieste le conoscenze acquisite nei corsi di chimica generale, chimica organica e di chimica analitica del corso di Laurea Triennale. Le conoscenze dei principali concetti di elettrostatica, tipicamente acquisite durante il secondo corso di fisica della Laurea Triennale, sono fondamentali per la corretta comprensione degli argomenti trattati: a tal fine viene effettuato un azzeramento su questi argomenti all’inizio del corso. Non è prevista nessuna propedeuticità per poter sostenere l’esame.

Il corso è suddiviso in due sezioni, la prima riguarda i fondamenti di elettrochimica, la seconda le tecniche elettroanalitiche. La prima sezione comprende:
• Richiamo dei concetti di elettrostatica ed elettrochimica (4 ore): grandezze elettrostatiche, potenziale elettrochimico, equilibri elettrochimici, celle elettrochimiche, ioni in soluzione, attività
• Interfaccia elettrodo-soluzione (4 ore)
• Cinetica elettrochimica (4 ore)
• Controllo diffusionale (4 ore)
La seconda sezione è dedicata alle tecniche elettroanalitiche:
• Tipologie di elettrodi e loro caratteristiche (4 ore): materiali, finestra di polarizzabilità, elettrodi statici e idrodinamici, micro e nanoelettrodi
• Cronoamperometria e cronocoulombometria (2 ore)
• Tecniche voltammetriche (4 ore): modalità di scansione del potenziale, preconcentrazione, campionamento del segnale
• Tecniche di voltammetria di stripping: tipologia e applicazioni (4 ore)
• Voltammetria ciclica (4 ore lezione frontale e 6 ore di esercitazione): determinazione delle proprietà elettrochimiche e studio dei meccanismi di reazione
• Tecniche potenziometriche (4 ore): principi, strumentazione, tipologie e applicazioni
• Sensori e biosensori (4 ore): definizione, principi, strumentazione, biosensore per il glucosio
Le due esercitazioni da 3 ore ciascuna verteranno sulla caratterizzazione delle proprietà elettrochimiche di due specie con caratteristiche differenti: per entrambe saranno determinate le grandezze elettrochimiche fondamentali (potenziale redox formale, numero di elettroni scambiati, coefficiente di simmetria e costante cinetica eterogenea) e per la specie che si adsorbe sull’elettrodo anche quelle relative al processo di adsorbimento.

Il corso prevede un totale di 48 ore di lezione suddivise tra 42 ore di lezione frontale e 6 ore di esercitazioni pratiche in laboratorio con lavoro di gruppo. L’apprendimento attivo viene stimolato tramite il coinvolgimento degli studenti durante le lezioni frontali (discussioni in aula, somministrazione di brevi problemi, contestualizzazione delle informazioni), le attività di laboratorio e l’assegnazione di problemi da affrontare a casa.

L’esame prevede solo una prova orale della durata di 45 minuti circa. Tipicamente prevede la valutazione su tre domande: la prima riguarda i concetti fondamentali del corso (cinetica elettrochimica, controllo diffusionale, interfaccia elettrodo-soluzione), la seconda una tecnica elettroanalitica (voltammetria, potenziometria, sensori) mentre la terza è finalizzata a valutare le abilità acquisite (ad esempio: interpretazione di risultati di una caratterizzazione tramite voltammetria ciclica, scelta della tecnica analitica per risolvere un problema reale).

Il materiale del corso, che comprende tutte le slide utilizzate durante le lezioni e materiale aggiuntivo, sono disponibili sulla piattaforma elearning del corso.
Per quanto concerne i testi da utilizzare per la preparazione dell’esame, si consiglia:
J. Wang, Analytical Electrochemistry, third edition, 2006, Wiley WCH
Compton R. G., Banks C. E., Understanding voltammetry, third edition, 2018, World Scientific Publishing
A. J. Bard, L. R. Faulkner, Electrochemical methods: fundamentals and applications, second edition, 2001, John Wiley & Sons
Ulteriori testi di consultazione utilizzabili:
H. H. Girault, Analytical and physical electrochemistry, 2004, EPFL press
P. T. Kissinger, W. R. Heineman (Editors), Laboratory techniques in electroanalytical chemistry, second edition, 1996, Marcel Dekker Inc
P. Monk, Fundamentals of electroanalytical chemistry, 2001, John Wiley & Sons

Ricevimento su richiesta tramite posta elettronica

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A.A. 2018/2019

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2017/2018

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2016/2017

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2015/2016

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2014/2015

Anno di corso: 2
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2013/2014

Anno di corso: 2
Curriculum: PERCORSO COMUNE