CORSO CHIMICA ANALITICA A.A. 2021-22
Concetti di Base in Chimica Analitica
Docente: Dr. Sabina Licen ([email protected])
UNITÀ di misura del Sistema Internazionale (S.I.)
Il Sistema Internazionale di Unità di misura (S.I.) è stato introdotto nel 1960 dalla XI Conferenza Generale dei Pesi e Misure e perfezionato dalle Conferenze successive.
Il S.I. è oggetto di direttive della Comunità Europea fin dal 1971, ed è stato legalmente adottato in Italia nel 1982.
Si basa su sette fondamentali unità di base:
Misure di volume
Il VOLUME può essere misurato in due modi: lunghezza3 o litro (con i suoi multipli e sottomultipli)
1 L = 1 dm3 1 mL = 1 cm3 1µL = 1 mm3
SEMPRE!!!
1 L = 1 kg
SOLO SE
LA SOLUZIONE HA DENSITA’ = 1 kg/L !!!
es. 1 L di latte ≠ 1 kg di latte
Vetreria da laboratorio per misure di volume
Cilindro graduato Pipetta graduata Matraccio tarato
Buretta Per misurare volumi ACCURATI
ATTENZIONE!!!
Usati come contenitore, NON per misurare volumi accurati !!!
Becker o beacher Beuta
Massa e peso (2)
I risultati di un’analisi chimica devono sempre essere espressi in MASSA, per essere indipendenti dalla località (l’accelerazione di gravità dipende dal sito).
Il PROCESSO DI PESATA viene eseguito per confronto tra un oggetto di massa nota e l’oggetto di cui determinare la massa.
Poiché g è costante per i due oggetti, dai pesi misurati con la bilancia è possibile ricavare la massa dell’oggetto incognito.
masse note massa ignota
Bilance da laboratorio
Bilancia tecnica
In laboratorio sono presenti principalmente 2 tipi di bilance: la bilancia tecnica e la bilancia analitica.
Bilancia analitica
Leggibilità = 0,01 g
Max pesata (portata) = 200 g – 1000 g
Leggibilità = 0,1 mg
Max pesata (portata) = 100 g – 200 g
Es. se si dovessero pesare 0.01 mol «esatte» di Na2SO4 (MM = 142,05 g/mol) su una bilancia tecnica si leggerebbe 1,42 g e su una bilancia analitica si leggerebbe 1,4205 g
Notazione scientifica
La notazione scientifica è un modo coinciso di esprimere i numeri reali utilizzando le potenze intere in base 10.
Nella notazione scientifica il numero viene scritto con una sola cifra diversa da zero prima della virgola e moltiplicato per una potenza di 10 per far sì che si riottenga il numero originale.
Un esempio di notazione scientifica è riportato dal numero di Avogadro (approssimato):
602200000000000000000000 mol-1
=
6,022 ∙ 1023 mol-1
Operazioni in notazione scientifica
L’utilizzo della notazione scientifica facilita le operazioni di moltiplicazione e divisione.
10a x 10b = 10a+b 10a
10b = 10a-b
N.B: 100 = 1 e 101 = 10
10a + 10b ≠ 10a+b 10a - 10b ≠ 10a-b
ATTENZIONE!!!
qui bisogna fare il calcolo!!!
Ordine di grandezza
L’ ordine di grandezza di un numero è definito come l’esponente della potenza di 10 che più si avvicina a quel numero.
La notazione scientifica è utile per determinare facilmente l’ordine di grandezza di un numero.
Alcuni esempi:
3453 = 3,453 ∙ 103
678’000 = 6,78 ∙ 105
0,00451 = 4,51 ∙ 10-3
0,00088 = 8,8 ∙ 10-4
Ordine di grandezza = 3
Ordine di grandezza = 6
Ordine di grandezza = -3
Ordine di grandezza = -3
Densità
1 L = 1 kg
SOLO SE
LA SOLUZIONE HA DENSITA’ = 1 kg/L !!!
Densità = massa di sostanza
volume occupato dalla sostanza
Unità di misura: g/mL o kg/L (o g/cm3, kg/dm3)
Fonti: * http://amslaurea.unibo.it/17121/1/TESI%20-%20IL%20LATTE%20DI%20CAPRA.pdf; § https://onlinelibrary.wiley.com › doi › pdf
es.
1 L di olio d’oliva§ (d=0,92 g/cm3) pesa 0,92 kg
1 L di latte* (d=1 ,03 kg/dm3) pesa 1,03 kg
Quantità di sostanza
La MOLE (mol) è l’unità S.I. usata per esprimere la quantità di una specie chimica.
Una MOLE è definita come la quantità di sostanza che contiene tante unità quanti sono gli atomi di 0,012 kg 12C.
In 1 mol di una specie chimica vi sono approssimativamente 6.0221409 x 1023 molecole (numero di Avogadro).
In chimica analitica si usa spesso un sottomultiplo della mole, la millimole (mmol) pari a 10-3 mol
La massa molare
La MASSA MOLARE (mol) di una sostanza è la massa (espressa in g) di 1 mol di quella sostanza.
La massa molare si esprime quindi in g/mol.
Se la sostanza è un ELEMENTO si dice MASSA ATOMICA (MA)
Se la sostanza è una COMPOSTO si dice MASSA MOLARE (MM)
Le masse molari dei composti si calcolano sommando le masse atomiche di tutti gli atomi che ne costituiscono la formula chimica.
Concentrazione delle soluzioni
La CONCENTRAZIONE è un numero che esprime la quantità di sostanza di un SOLUTO presente in una determinata quantità di SOLUZIONE (o solvente).
Concentrazione delle soluzioni
La CONCENTRAZIONE è un numero che esprime la quantità di sostanza di un SOLUTO presente in una determinata quantità di SOLUZIONE (o solvente).
La quantità di sostanza del SOLUTO è usualmente espressa in MOLI o in MASSA (a volte in volume).
La quantità di SOLUZIONE è usualmente espressa in MASSA o in VOLUME.
Concentrazione delle soluzioni
La CONCENTRAZIONE è un numero che esprime la quantità di sostanza di un SOLUTO presente in una determinata quantità di SOLUZIONE (o solvente).
La quantità di sostanza del SOLUTO è usualmente espressa in MOLI o in MASSA (a volte in volume).
La quantità di SOLUZIONE è usualmente espressa in MASSA o in VOLUME.
La CONCENTRAZIONE può essere espressa secondo diversi tipi di formule e unità di misura, a seconda degli scopi.
Concentrazione percentuale
% massa/massa = massa del soluto
massa della soluzione ∙ 100 = %(m/m) Simbolo
% volume/volume = volume del soluto
volume della soluzione ∙ 100 = %(V/V)
Concentrazione percentuale
% massa/massa = massa del soluto
massa della soluzione ∙ 100 = %(m/m) Simbolo
% massa/volume = massa del soluto
volume della soluzione ∙ 100 = %(m/V)
% volume/volume = volume del soluto
volume della soluzione ∙ 100 = %(V/V)
Concentrazione percentuale
% massa/massa = massa del soluto
massa della soluzione ∙ 100 = %(m/m) Simbolo
% massa/volume = massa del soluto
volume della soluzione ∙ 100 = %(m/V)
% volume/volume = volume del soluto
volume della soluzione ∙ 100 = %(V/V)
Nota: la concentrazione %(m/m) viene utilizzata quando si è interessati a un dato indipendente dalla temperatura (es. nel caso di prodotti commerciali)
Concentrazione percentuale (esempi)
Fonti: * https://www.alimentinutrizione.it/tabelle-nutrizionali/009210
ac. oleico in olio extravergine di oliva* 76% (m/m): es. 76 g di ac.
oleico in 100 g di olio extravergine di oliva Composizione alimenti:
Concentrazione percentuale (esempi)
Fonti: * https://www.alimentinutrizione.it/tabelle-nutrizionali/009210
ac. oleico in olio extravergine di oliva* 76% (m/m): es. 76 g di ac.
oleico in 100 g di olio extravergine di oliva Composizione alimenti:
Alcool etilico in H2O 70% (V/V): es. 70 mL di alcool in 100 mL di soluzione Soluzione disinfettante :
Concentrazione percentuale (esempi)
Fonti: * https://www.alimentinutrizione.it/tabelle-nutrizionali/009210
ac. oleico in olio extravergine di oliva* 76% (m/m): es. 76 g di ac.
oleico in 100 g di olio extravergine di oliva Composizione alimenti:
NaCl in H2O 0,9% (m/V): es. 0,9 g di NaCl in 100 mL di soluzione Soluzione fisiologica :
Alcool etilico in H2O 70% (V/V): es. 70 mL di alcool in 100 mL di soluzione Soluzione disinfettante :
Concentrazione molare e molale
Simbolo
Molarità = moli di soluto
litro di soluzione M (mol/L) Unità di misura
Molalità = moli di soluto
chilo di solvente m
(molalità)
(mol/kg)
Concentrazione in parti per milione (ppm) e parti per miliardo (ppb)
Simbolo Unità di misura parti per milione = massa di soluto
massa (o volume) soluzione ppm (mg/kg) (mg/L)
∙ 106
Concentrazione in parti per milione (ppm) e parti per miliardo (ppb)
Simbolo Unità di misura parti per milione = massa di soluto
massa (o volume) soluzione ppm (mg/kg) (mg/L)
∙ 106
parti per miliardo = massa di soluto
massa (o volume) soluzione ppb (µg/kg) (µg/L)
∙ 109
Nota: in inglese miliardo si dice billion
Concentrazione in parti per milione (ppm) e parti per miliardo (ppb)
Simbolo Unità di misura parti per milione = massa di soluto
massa (o volume) soluzione ppm (mg/kg) (mg/L)
∙ 106
parti per miliardo = massa di soluto
massa (o volume) soluzione ppb (µg/kg) (µg/L)
∙ 109
Nota: in inglese miliardo si dice billion
ATTENZIONE!!!
mg/kg ≠ mg/L µg/kg ≠ µg/L
Concentrazione in ppm e ppb (esempi)
Fonti: * regolamento CE n. 1881/2006 e s.m.i https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A02006R1881-20220101
Mercurio nei prodotti della pesca*: 0,5 ppm (o mg/kg) Limite max inquinante in alimento:
Concentrazione in ppm e ppb (esempi)
Aflatossina B1 nelle nocciole*: 8 ppb (o µg/kg) Limite max tossina in alimento:
Fonti: * regolamento CE n. 1881/2006 e s.m.i https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A02006R1881-20220101
Mercurio nei prodotti della pesca*: 0,5 ppm (o mg/kg) Limite max inquinante in alimento:
Unità di misura (conversioni)
kg/L = g/mL = kg/dm3 = g/cm3
Unità di misura (conversioni)
kg/L = g/mL = kg/dm3 = g/cm3
mol/L = mmol/mL
Unità di misura (conversioni)
kg/L = g/mL = kg/dm3 = g/cm3
mol/L = mmol/mL
g/L = mg/mL = µg/µL = g/dm3 = mg/cm3 = µg/mm3
Unità di misura (conversioni)
kg/L = g/mL = kg/dm3 = g/cm3
mol/L = mmol/mL
g/L = mg/mL = µg/µL = g/dm3 = mg/cm3 = µg/mm3
ppm = mg/L = µg/mL ppm = mg/kg = µg/g
Unità di misura (conversioni)
kg/L = g/mL = kg/dm3 = g/cm3
mol/L = mmol/mL
g/L = mg/mL = µg/µL = g/dm3 = mg/cm3 = µg/mm3
ppm = mg/L = µg/mL ppm = mg/kg = µg/g
ppb = µg/L = ng/mL ppb = µg/kg = ng/g
Unità di misura (conversioni)
g
1 mL kg
1 L
=
fattore 103 fattore 103
g
1 L kg
1 ∙ 10-3 L
=
=
fattore 103
kg
1 L g
1 ∙ 10+3 L
=
=
fattore 103
Funzioni p
L’ operatore «p» indica il logaritmo negativo in base 10 del valore della grandezza di un oggetto.
Esempi:
pH = - log[H3O+] pOH = - log[OH-]
pKeq = - log[Keq] pCl = - log[Cl-] pS = - log[solubilità]
