“La chimica analitica è l’arte di separare, riconoscere sostanze differenti e determinare i costituenti di un campione”
(Whilelm Ostwald, 1894)
Da allora la Chimica Analitica da arte si è evoluta in scienza non fine a se stessa, ma che invece trova applicazione non solo nella ricerca chimica di base, ma è importante per le sue applicazioni pratiche nell’industria, nella medicina ed i tutte le applicazioni scientifiche che si fondano sullo studio della materia in generale.
Questi pochi esempi pratici e applicativi ci aiutano a meglio individuare il ruolo centrale della Chimica Analitica.
“La chimica analitica è la branca della chimica che copre le attività volte all’identificazione, alla caratterizzazione chimico-fisica e alla determinazione qualitativa e quantitativa dei componenti di un determinato campione.
Tra i termini più frequentemente impiegati in chimica analitica si annoverano i seguenti:
campione: l’oggetto della procedura analitica (esempio: campione di sangue);
analita: la sostanza d’interesse nella determinazione analitica (esempio: quantità di emoglobina nel sangue);
matrice: i costituenti del campione diversi dall’analita (esempio: i costitutenti del sangue diversi dall’emoglobina);
metodo: la procedura analitica di determinazione, può essere standard o non ufficiale;
analisi qualitativa: rivela la presenza e l’identità chimica dell’analita in un campione;
analisi quantitativa: stabilisce in termini numerici la quantità di uno o più analiti in un campione;
limite di rivelabilità: è la minima quantità di analita determinabile per mezzo di una tecnica analitica;
sensibilità: è la variazione di quantità di analita apprezzabile in funzione della tecnica analitica impiegata.
Spesso la realizzazione di un’analisi richiede delle operazioni preliminari (trattamento del campione) per mezzo delle quali si trasformano o eliminano i costituenti del campione che non interessano (matrice) in modo da evitare interferenze.”
tratto da Wikipedia
“Sia l’analisi chimica qualitativa sia quella quantitativa possono essere basate su reazioni chimiche tra reagenti per dare prodotti e/o sulla determinazione di parametri chimico-fisici riconducibili all’analita. Oggi la chimica analitica può essere identificata quasi interamente con la chimica analitica quantitativa: l’analisi qualitativa è una procedura che viene utilizata solo a scopo esplorativo macroscopico e mesoscopico (oltre che didattico). Essa è, però, del tutto insufficiente per fornire indicazioni su quantità di analita presente in quantità microscopiche, per le quali si ricorre a procedure quasi esclusivamente strumentali.”
tratto da Wikipedia
In base alle informazioni finora esposte è possibile individuare gli obiettivi della Chimica Analitica attuali:
Questo corso si prefigge di far acquisire allo studente la forma mentis del chimico analitico e di trasferire le conoscenze minime affinchè egli possa affrontare e risolvere una problematica della Chimica Analitica principalmente nel campo alimentare, ma consapevole che le stesse conoscenze e operazioni acquisite in questo ambito possono essere vantaggiosamente applicate anche in altri ambiti della ricerca.
Proprio perché esso è un corso pratico e di applicazione si esortano gli studenti a seguire la parte di laboratorio che prevede un discreto numero di esercitazioni pratiche.
Il conseguimento di un elevato livello di protezione della vita e della salute umana è uno degli obiettivi fondamentali della legislazione alimentare. Tale obiettivo può essere raggiunto applicando in maniera efficace il sistema HACCP (hazard analysis critical control point). I principi di questo sistema sono i seguenti:
I molti casi i limiti critici di controllo sono stabiliti dalla legislazione vigente oppure possono essere stabiliti in maniera arbitraria:
È in questo contesto che si inserisce la chimica analitica nel settore alimentare.
Si individuano due livelli di analisi:
Analisi qualitativa → È il processo di identificazione delle specie presenti nel campione.
Analisi quantitativa → È il processo che serve a stabilire in termini numerici la quantità di uno o più componenti presenti in un campione.
Chimica Analitica Classica (Sfrutta il materiale da banco tradizionale: vetreria, bilancia, etc.).
Tecniche analitiche tradizionali → I metodi gravimetrici e titrimetrici sono utili soprattutto per la determinazione di componenti principali, presenti cioè fino a 10-3 10-4 M.
Tecniche analitiche strumentali → È utile per la determinazione di sostanze presenti in traccia (meno di 10-5 10-6 M) e si esegue misurando un segnale fisico ottenuto o direttamente dall’analita oppure da un suo derivato ottenuto per trasformazione chimica.
Chimica Analitica Strumentale (si impiegano strumenti alimentati dalla corrente elettrica).
La Chimica analitica sfrutta tutte le conoscenza acquisite nel campo della Chimica Generale e Inorganica e le applica per conseguire i suoi obiettivi.
Conoscenze fondamentali:
Teoria delle soluzioni: soluto, solvente, soluzione.
Soluzioni omogenee e soluzioni eterogenee.
Proprietà colligative.
Reazioni acido-base.
Reazioni di precipitazione.
Reazioni di complessazione.
Reazioni redox.
Equilibrio chimico.
Curve di titolazione.
Indicatori di fine titolazione.
pH delle soluzioni acquose.
Soluzioni tampone.
Concetto di massa e di peso.
Bilance.
L’analita reagisce con un reattivo in soluzione, che si chiama titolante, utilizzando una qualsiasi reazione chimica, per la quale sia possibile individuare il punto finale, cioè il volume di reattivo necessario a far reagire completamente l’analita.
Sono utilizzabili diversi tipi di reazione:
H+ + OH- → H2O
Ce4++Fe2+ → Ce3++Fe3+
Ca2++EDTA → Ca(EDTA)2+
Ag+ + Cl- → AgCl
Il punto finale deve essere rilevato opportunamente, spesso con indicatori visuali, o con metodi strumentali.
Il metodo gravimetrico consiste nella determinazione delle quantità di un analita presente in un campione prima e/o dopo la essiccazione. Lo strumento richiesto è quindi una bilancia. Una tipica analisi gravimetrica è la misurazione dell’umidità presente in un campione; la quantità di acqua calcolata come differenza di peso del campione iniziale e dopo essere stato sottoposto ad un processo di essiccamento.
L’analisi qualitativa inorganica generalmente si riferisce ad uno schema sistematico seguito per confermare la presenza di ioni o altri elementi mediante l’impiego di diverse reazioni chimiche che possono essere:
selettive: applicate solo per pochi analiti;
specifiche: reazioni che sono applicabili per la ricerca di un solo analita.
Si basa sulla misura di proprietà fisiche (es assorbimento della luce) e chimiche (es ossidabilità) dell’analita o di suoi derivati, ottenuti con trasformazioni chimico-fisiche.
Lo strumento misura tali proprietà e dà un segnale che dipende dalla concentrazione dell’analita. L’elettronica e l’informatica hanno favorito lo sviluppo dei metodi strumentali tanto da:
La quantificazione avviene tramite una curva dose-risposta, o curva di standardizzazione.
È la fase essenziale di una analisi qualitativa e quantitativa, richiede esperienza innanzitutto ed intuizione. Sono indispensabili:
La Chimica Analitica si muove nell’ambito dei metodi scientifici e per questo essa è una scienza vera e propria; di conseguenza deve soddisfare dei requisiti di riproducibilità e di universalità potendo dare la possibilità a tutti coloro che ne vogliano verificare i risultati la possibilità di farlo: essa è una scienza alla portata di tutti.
Si debbono anche considerare la precisione e l’accuratezza del metodo.
Precisione: ripetibilità di un risultato in prove ripetute. Dipende dagli errori casuali ed è rappresentata dalla misura della deviazione standard.
Accuratezza: concordanza del risultato ottenuto con il valore vero. Dipende tanto dagli errori casuali che dagli errori sistematici.
Un livello elevato di accuratezza e precisione richiede largo impiego di tempo e denaro; per cui il metodo scelto è molto spesso frutto di un compromesso tra l’accuratezza e l’economicità.
2. Il laboratorio di chimica analitica
3. La sicurezza in laboratorio
4. L'analisi qualitativa inorganica
8. Titolazioni di neutralizzazione
9. Titolazioni di neutralizzazione - parte seconda
10. Alcalimetria
11. Acidimetria
12. Titolazioni di precipitazione
13. Metodo di Mohr
15. Titolazioni complessometriche
16. Titolazioni di ossidoriduzione
18. Cenni di analisi chimica strumentale
20. Cromatografia
21. Potenziometria
Douglas A. Skoog, Donald M. West F. James Holler; Chimica analitica una introduzione; edizioni EdiSes
Regolamento (CE) n. 852/2004