ITALIANO

Sicurezza in laboratorio. Introduzione all’analisi quantitativa. Precisione e accuratezza dell’analisi. Analisi statistica dei dati. La pesata. Analisi gravimetrica. Analisi volumetrica. Titolazioni in solventi non acquosi. Titolazioni di precipitazione. Titolazioni di complessazione. Titolazioni di ossido-riduzione. Principali tecniche strumentali impiegate in chimica analitica. Metodi elettrochimici. Metodi spettrofotometrici. Esercitazioni in laboratorio a posto singolo.

Principi di Analisi Quantitativa dei Medicinali
2a Edizione, Loghia, 2011. Abignente E.; Melisi D.; Rimoli M.G.

Fondamenti di Chimica Analitica
3a Edizione, EdiSES. Skoog, West, Holler, Crouch

CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Dimostrare di conoscere i concetti di base della chimica analitica riguardanti gli equilibri acido-base, la formazione di precipitati e di complessi, le ossido-riduzioni e la loro applicazione alle analisi volumetriche classiche. Acquisire le conoscenze sull'analisi quantitativa mediante tecniche strumentali e sui principi di statistica applicati alla valutazione dei risultati.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Saper comprendere i saggi quantitativi presenti nella Farmacopea Ufficiale. Applicare le conoscenze sulle tecniche di analisi quantitativa (classiche e strumentali) alla determinazione di analiti per il controllo di qualità di preparati farmaceutici, scegliendo il metodo più idoneo ad una specifica analisi.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO: Valutare in maniera critica i risultati di un'analisi applicando principi di analisi statistica.
ABILITÀ COMUNICATIVE: Acquisire ed utilizzare correttamente la terminologia scientifica per descrivere con chiarezza e rigore i principi teorici e pratici alla base dei metodi analitici.
CAPACITÀ DI APPRENDERE: Sviluppare le competenze teoriche e la manualità necessarie per l'aggiornamento continuo e per operare in sicurezza e autonomia in un laboratorio di chimica analitica.

Conoscenze e abilità fornite dal corso di Chimica Generale ed Inorganica.

Il corso è articolato in 56 ore di lezioni frontali svolte dal docente in aula in cui verranno descritti gli aspetti teorici e 25 ore di laboratorio (5 sessioni di 5 ore ciascuna nel laboratorio didattico di Chimica 1). Nel suo lavoro personale lo studente dovrà assimilare conoscenze e concetti alla base dell’analisi di composti di interesse farmaceutico secondo i metodi descritti nella Farmacopea Ufficiale, ultima ed.
Il corso prevede la frequenza obbligatoria sia della parte teorica che dell’attività di laboratorio.
Il corso è articolato in 56 ore di lezioni frontali svolte dal docente in aula in cui verranno descritti gli aspetti teorici e 25 ore di laboratorio (5 sessioni di 5 ore ciascuna nel laboratorio didattico di Chimica 1). Nel suo lavoro personale lo studente dovrà assimilare conoscenze e concetti alla base dell’analisi di composti di interesse farmaceutico secondo i metodi descritti nella Farmacopea Ufficiale, ultima ed.
Il corso prevede la frequenza obbligatoria sia della parte teorica che dell’attività di laboratorio.
La frequenza verrà registrata mediante appello fatto dal docente all’inizio di ogni lezione/esercitazione. Lo studente non potrà assentarsi per più del 25% delle ore frontali e per più del 20% di quelle di laboratorio.
Gli argomenti verranno trattati con l’ausilio di slides in formato Power Point.
Le esercitazioni di laboratorio, correlate con gli argomenti trattati in aula, comprendono esperienze in cui agli studenti, che lavoreranno singolarmente, è chiesto di eseguire semplici diluizioni, preparazioni di soluzioni e titolazioni. Nelle attività pratiche di laboratorio devono essere seguite scrupolosamente le norme di sicurezza illustrate per operare in sicurezza in un laboratorio di chimica.
Saranno disponibili per lo studente anche slides contenenti esercizi, anche con guida alla soluzione. Lo svolgimento di esercizi a casa è sottoposto a chiarimenti e a correzioni da parte del docente negli orari di ricevimento.

Durante lo svolgimento del corso sono effettuate due prove scritte in itinere della durata di 180 minuti ciascuna, che avranno come oggetto gli argomenti trattati fino alla data della prova stessa. Il superamento di tali prove di accertamento esonera lo studente dalla prova scritta durante le date previste dal calendario. La votazione finale sarà calcolata facendo una media delle singole votazione ricevute dallo studente sulle due prove in itinere. In ogni caso per la verbalizzazione del voto lo studente dovrà superare una prova pratica di laboratorio, della durata di 2 ore, volta a valutare le conoscenze teoriche e la capacità pratica dello studente. Gli studenti potranno inoltre sostenere una prova orale facoltativa, della durata di 30 minuti, volta a valutare le conoscenze sia teoriche che pratiche.
In carenza o insufficienza delle prove in itinere lo studente dovrà sostenere la prova scritta nelle date previste dal calendario di esame. L’esame consiste nel superamento, con una votazione di almeno 18/30, di una prova scritta, della durata di 180 minuti. Gli studenti potranno inoltre sostenere una prova orale facoltativa, della durata di 30 minuti, volta a valutare le conoscenze sia teoriche che pratiche. Anche in questo caso, per la verbalizzazione del voto, lo studente dovrà superare una prova pratica di laboratorio, della durata di 2 ore, volta a valutare le conoscenze teoriche e la capacità pratica dello studente.
<18 Non superato: Lo studente non dimostra una conoscenza sufficiente dei principi di chimica analitica e/o non possiede la capacità pratica adeguata per superare la prova di laboratorio.
18-21 Livello sufficiente: Conoscenza di base degli equilibri e delle titolazioni; sufficiente capacità di risoluzione degli esercizi e di esecuzione della prova pratica.
22-24 Livello pienamente sufficiente: Adeguata capacità di applicare i concetti teorici per la risoluzione degli esercizi e per la scelta del metodo analitico idoneo; buona padronanza delle tecniche di laboratorio.
25-26 Livello buono: Buona comprensione dei metodi classici e strumentali, supportata da una valida capacità di analizzare criticamente i dati e da una sicura manualità nella prova pratica.
27-29 Livello molto buono: Ottima padronanza degli argomenti, spiccata capacità di validazione statistica dei risultati e grande precisione e accuratezza nel lavoro di laboratorio.
30 Livello eccellente: Eccellente comprensione di tutti i principi teorici e pratici, visione critica dei risultati analitici ed esecuzione impeccabile della prova di laboratorio. La lode è attribuita per particolare eccellenza, autonomia operativa o brillantezza nell'eventuale prova orale.

Il docente è disponibile per ricevimento studenti nei giorni indicati sulla scheda insegnamento disponibile sul sito internet del dipartimento e su richiesta inoltrata via email.

INTRODUZIONE ALL’ANALISI QUANTITATIVA – Classificazione dei metodi quantitativi. Fasi tipiche di un processo analitico: campionamento, trattamento del campione, scelta del metodo di analisi, calcolo e validazione dei risultati. Precisione e accuratezza dell’analisi. Metodi per stabilire la precisione e l’accuratezza di un’analisi. Definizione di media, mediana, deviazione della media, errori determinati e indeterminati, deviazione standard. Distribuzione dei dati anomali. Limiti di confidenza. Scarto dati anomali. Test validazione dati anomali: Q-test di Dixon e test 4d. Cifre significative. Prodotti chimici, attrezzature e manualità in chimica analitica. La bilancia tecnica. La bilancia analitica: costituzione e tipi. La pesata. Fonti di errori nella pesata. Misure del volume dei liquidi e prelievo di volumi noti. Richiami di chimica generale: mole, soluzioni, concentrazioni, diluizioni, densità, prodotti di solubilità, effetto dello ione a comune.
ANALISI GRAVIMETRICA – Aspetti teorici. Proprietà dei precipitati: completezza, filtrabilità, purezza. Definizione di sovrasaturazione. Operazioni fondamentali: Preparazione del campione, Precipitazione, Digestione, Filtrazione, Lavaggio, Essiccamento, Calcinazione. Tipi di precipitati: colloidale, cristallino. Pesata dell’analisi gravimetrica. Errori e calcoli in analisi gravimetrica.
Determinazioni gravimetriche: ferro, alluminio, rame, calcio, bario, piombo.
Esempi di determinazioni gravimetriche farmaci secondo la F.U. X Ed.: piperazina, canfora, tiopentale sodico. Reagenti precipitanti organici: dimetilgliossima, cupferron, salicilaldossima, ossina. Metodi di volatilizzazione.
ANALISI VOLUMETRICA – Aspetti teorici. Recipienti di misura, taratura e correzioni. Preparazioni di soluzioni a titolo noto: standard primari. Indicatori. Reazioni di neutralizzazione. Definizioni di acidi e basi secondo Arrhenius, Bronsted e Lowry, Lewis. Specie anfiprotiche. Elettroliti. Costanti di dissociazione ionica. Relazioni tra Ka e Kb. Calcolo del pH: acidi o basi forti, acidi o basi deboli, sali idrolizzati, soluzioni tampone, specie anfiprotiche. Indicatori acido-base. Curve di titolazione acido-base: acido forte con base forte, acido debole base forte, base debole con acido forte, acidi poliprotici con base forte. Retrotitolazioni. Aspetti applicativi dell’acidimetria e dell’alcalimetria. Preparazione a titolo noto di acidi e di basi. Controllo e correzione del titolo.
Determinazioni alcalimetriche dirette: acido cloridrico, acido fosforico, acido borico, acido acetico, acido benzoico, acido salicilico, acido tartarico, acido citrico, clorpropamide.
Determinazioni alcalimetriche indirette: acido acetilsalicilico, metile salicilato, etile cloruro, meticillina sodica, formaldeide.
Determinazioni acidimetriche dirette: ammoniaca, sodio carbonato, sodio bicarbonato, miscele alcaline (metodo di Warder).
Determinazioni acidimetriche indirette: efedrina, amfetamina solfato, meprobamato, contenuto proteico dei cereali, delle carni e di altri prodotti biologici (metodo di Kjeldhal).
Titolazioni in solventi non acquosi – Aspetti teorici. Classificazione dei solventi non acquosi: aprotici, protofili, protogenici, anfiprotici. Costante di autoprotolisi. Fattori che influenzano la scelta del solvente.Indicatori.
Determinazioni di basi in solventi non acquosi (acidimetria): diazepam.
Determinazioni di acidi in solventi non acquosi (alcalimetria): fenobarbitale, sulfametossazolo.
Determinazioni di sali in solventi non acquosi: cocaina cloroidrata.
Reazioni di precipitazione – Aspetti teorici. Argentometria. Metodi argentometrici: metodo di Mohr, Volhard e Fajans. Indicatori. Preparazioni di soluzioni standard utilizzate in argentometria.
Determinazioni argentometriche: argento, argento proteinato, mercurio, cloruri, clorbutanolo, ddt, ciclofosfamide, cianuri.
Reazioni di complessazione – Aspetti teorici. Agenti chelanti. Chelometria con EDTA. Costanti di dissociazione dell’EDTA. Costanti condizionali. Curve di titolazione con EDTA. Indicatori metallocromici. Complessanti ausiliari. Agenti mascheranti. Metodi di titolazione con EDTA: diretti e indiretti (retrotitolazioni). Preparazioni di soluzioni standard utilizzate in complessometria.
Determinazioni complessometriche: calcio, magnesio, alluminio, solfato, cianuri, durezza dell’acqua, durezza calcica, durezza magnesiaca.
Reazioni di ossido-riduzione – Aspetti teorici. Bilanciamento delle reazioni redox. Celle galvaniche. Calcolo del potenziale elettrodico. Potenziale normale redox. Equazione di Nernst. Curve di titolazione redox. Indicatori. Pretrattamenti ossidativi o riducente con agenti ausiliari. Applicazione dei metoti ossido-riduttometrici.
Permanganometria: aspetti teorici, preparazione di una soluzione standard di KMnO4.
Determinazioni parmanganometriche: acqua ossigenata, calcio, nitriti
Cerimetria: aspetti teorici.
Determinazioni cerimetriche: paracetamolo, menadione.
Bicromatometria: aspetti teorici.
Determinazioni bicromatometriche: sali ferrosi.
Iodimetria: aspetti teorici, preparazione di una soluzione standard di I2. Determinazioni iodimetriche: acido ascorbico, sodio tiosolfato, dimercaprolo.
Iodometria: aspetti teorici.
Determinazioni iodometriche: cloro attivo negli ipocloriti, cloramina t, acqua ossigenata.
Bromometria: aspetti teorici, preparazione di una soluzione standard di Br2.
Determinazioni bromometriche: fenolo, sulfanilamide, acido etacrinico.
METODI SPETTROSCOPICI – Aspetti teorici. La radiazione elettromagnetica. Definizioni di frequenza, velocità di propagazione, lunghezza d’onda, numero d’onda, potenza, intensità, assorbanza, trasmittanza, potenza incidente, potenza trasmessa. Relazione tra assorbanza e trasmittanza. Legge di Lambert e Beer: aspetti teorici e applicazione. Spettrofotometro.

ESPERIENZE PRATICHE DI LABORATORIO
1) Titolazione di una soluzione a titolo noto d’idrossido di sodio
2) Titolazione di una soluzione a titolo noto di acido citrico
3) Determinazione della durezza totale dell’acqua
4) Titolazione di una soluzione di cloruro di sodio con nitrato d'argento (metodo di Mohr)
5) Determinazione del perossido d’idrogeno

Italian

Safety in the laboratory. Introduction to quantitative analysis. Precision and accuracy of analysis. Statistical analysis of data. Weighing. Gravimetric analysis. Volumetric analysis. Titration in non-aqueous solvents. Precipitation titration. Complexation titration. Redox titration. Main instrumental techniques used in analytical chemistry. Electrochemical methods. Spectrophotometric methods. Laboratory exercises in single place.

Principi di Analisi Quantitativa dei Medicinali
2a Edizione, Loghia, 2011. Abignente E.; Melisi D.; Rimoli M.G.

Fondamenti di Chimica Analitica
3a Edizione, EdiSES. Skoog, West, Holler, Crouch

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING: To demonstrate knowledge of the basic concepts of analytical chemistry regarding acid-base equilibrium, precipitate and complex formation, redox reactions and their application to conventional volumetric analyses. To acquire knowledge on quantitative analysis using instrumental techniques and statistical principles applied to the evaluation of results.
APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING: To understand the quantitative tests in the Official Pharmacopoeia. To apply knowledge of quantitative, classical, and instrumental analysis techniques to the determination of analytes involved in the quality control of pharmaceutical preparations, choosing the best method for a specific analysis.
MAKING JUDGEMENTS: To critically evaluate the results of an analysis using the principles of statistical analysis.
COMMUNICATION SKILLS: To acquire and correctly use scientific terminology to describe with clarity and rigor the theoretical and practical principles underlying analytical methods.
LEARNING SKILLS: To develop the theoretical skills and manual dexterity necessary for continuous updating and to work safely and independently in an analytical chemistry laboratory.

Knowledges and skills furnished by the course of General and Inorganic Chemistry

The course is divided into 56 hours of theory lessons in the classroom conducted by the teacher that will be described the theoretical aspects and 25 hours of laboratory practical experiences (5 sessions of 5 hours each in the laboratory of Chemistry 1). In this personal work the student will have to assimilate basic knowledge and concepts of interest pharmaceutical compounds analysis according to the methods described in the last official Pharmacopoeia. The course includes the obligatory attendance of both theoretical part and laboratory activity.
Attendance will be recorded by the teacher’s appeal at the beginning of each lesson/exercise. The student will not be able to attend more than 25% of the front hours and more than 20% of the laboratory hours.
The topics will be dealed with the help of Power Point slides.
Laboratory exercises, related to classroom topics, include experiences in which students, who will work individually, are asked to perform simple dilutions, solutions preparations and titrations. In the practical laboratory activities, the safety standards described for work in safety in a chemical laboratory must be followed scrupulously.
Exercise slides will also be available for the student, also with guide to the solution. The performance of exercises at home is subject to explanations and corrections by the teacher during the reception hours.

During the course, two ongoing written tests are held, lasting 180 minutes each, which will cover the topics discussed up to the date of the test itself. Passing these assessment tests exempts the student from the written exam on the dates scheduled in the academic calendar. The final grade will be calculated by averaging the individual scores received by the student in the two ongoing tests. In any case, to register the final grade, the student must pass a 2-hour practical laboratory test aimed at evaluating their theoretical knowledge and practical skills. Students may also take an optional 30-minute oral exam, aimed at evaluating both theoretical and practical knowledge.

In the absence or failure of the ongoing tests, the student must take the written exam on the dates scheduled in the exam calendar. The exam consists of passing a 180-minute written test with a score of at least 18/30. Students may also take an optional 30-minute oral exam, aimed at evaluating both theoretical and practical knowledge. Also in this case, to register the final grade, the student must pass a 2-hour practical laboratory test aimed at evaluating their theoretical knowledge and practical skills.

<18 Fail: The student does not demonstrate sufficient knowledge of analytical chemistry principles and/or lacks adequate practical skills to pass the laboratory test.
18-21 Sufficient level: Basic knowledge of equilibria and titrations; sufficient ability to solve exercises and perform the practical test.
22-24 Fully sufficient level: Adequate ability to apply theoretical concepts to solve exercises and choose the appropriate analytical method; good command of laboratory techniques.
25-26 Good level: Good understanding of classical and instrumental methods, supported by a valid ability to critically analyze data and confident manual skills in the practical test.
27-29 Very good level: Excellent command of the topics, strong ability for statistical validation of results, and high precision and accuracy in laboratory work.
30 Excellent level: Excellent understanding of all theoretical and practical principles, a critical view of analytical results, and flawless execution of the laboratory test. Honors (cum laude) are awarded for particular excellence, operational independence, or brilliance in the optional oral exam.

The teacher is available for student reception on the days indicated on the teaching card available on the department’s website and on request sent by email.

INTRODUCTION TO QUANTITATIVE ANALYSIS - Classification of quantitative methods. Typical phases of an analytical process: sampling, sample treatment, choice of method of analysis, calculation and validation of results. Precision and accuracy of analysis. Methods for determining the precision and accuracy of an analysis. Definition of mean, median, mean deviation, determined and indeterminate errors, standard deviation. Distribution of anomalous (abnormal) data. Confidence limits. Anomalous data discard. Data validation test: Dixon Q-test and 4d test. Significant numbers. Chemical products, equipment and manual skills in analytical chemistry. The technical balance. The analytical balance: constitution and types. The weighing. Sources of errors in weighing. Measurements of liquid volume and collection of known volumes. Inorganic chemistry references: mole, solutions, concentrations, dilutions, densities, solubility products, common-ion effect.
GRAVIMETRIC ANALYSIS - Theoretical aspects. Properties of precipitates: completeness, filterability, purity. Definition of oversaturation. Basic operations: Sample preparation, precipitation, digestion, filtration, Washing, drying, calcination. Types of precipitates: colloidal, crystalline. Gravimetric analysis weighed. Errors and calculations in gravimetric analysis.
Gravimetric determinations: iron, aluminium, copper, calcium, barium, lead.
Examples of gravimetric drug determinations according to F.U. X Ed.: piperazine, camphor, sodium thiopental. Organic precipitating reagents: dimethylglyoxima, cupferron, salicylaldoxime, oxine. Volatilization methods.
VOLUMETRIC ANALYSIS– Theoretical aspects. measuring vessels, calibration and corrections. Preparations of solutions of a known strength: primary standards. Indicators. Neutralization reactions. Arrhenius, Bronsted and Lowry, Lewis definitions of acid and base. Amphiprotic species. Electrolytes. Ionic dissociation constants. Relationships between Ka and Kb. pH calculation: strong acids or bases, weak acids or bases, hydrolyzed salts, buffer solutions, amphiprotic species. Acid-base indicators. Acid-base titration: strong acid with strong base, weak acid with strong base, weak base with strong acid, polyprotic acids with strong base. Indirect titration. Application aspects of acidimetry and alkalimetry. preparation of known strength acids and bases. Check and correction of known strength.
Direct alkalimetric determinations: hydrochloric acid, phosphoric acid, boric acid, acetic acid, benzoic acid, salicylic acid, tartaric acid, citric acid, chloropamide.
Indirect alkalimetric determinations: acetylsalicylic acid, methyl salicylate, ethyl chloride, methicillin sodium, formaldehyde.
Direct acidimetric determinations: ammonia, sodium carbonate, sodium bicarbonate, alkaline mixtures (Warder’s method).
Indirect acidimetric determinations: ephedrine, amfetamine sulphate, meprobamate, protein content of cereals, meat and other organic products (Kjeldhal method).
Titration in non-aqueous solvents – Theoretical aspects. Classification of non-aqueous solvents: aprotic, protophilic, protogenic, amphiprotic. Autoprotolysis constant. Factors that influence the choice of solvent. Indicators.
Base determinations in non-aqueous solvents (acidimetry): diazepam. Acids determination in non-aqueous solvents (alkalimetry): phenobarbital, sulfamethoxazole.
Salt determinations in non-aqueous solvents: chloro-hydrate cocaine.
Precipitation reactions – Theoretical aspects. Argentometry. Argentometric methods: Mohr, Volhard and Fajans method. Indicators. Preparations of standard solutions used in argentometry.
Argentometric determinations: silver, silver proteinate, mercury, chlorides, chlorbutanol, ddt, cyclophosphamide, cyanides.
Complexation reactions – Theoretical aspects. Chelating agents. Chelometry with EDTA. Dissociation constants of EDTA. Conditional constants. Titration curves with EDTA. Metallochromic indicators. Auxiliary complexing. Masking agents. Titration methods with EDTA: direct and indirect (retrotitration). Preparations of standard solutions used in complexometry.
Complexometric determinations: calcium, magnesium, aluminium, sulphate, cyanides, hard water, calcium hardness, magnesium hardness.
Redox reactions – Theoretical aspects. Redox balancing reactions. Galvanic cells. Calculation of electrode potential. Normal redox potential. Nernst Equation. Redox titration curves. Indicators. Redox pretreatment with auxiliary agents. Application of redox methods.
Permanganometry: theoretical aspects, preparation of a standard KMnO4 solution.
Permanganometric determinations: hydrogen peroxide, calcium, nitrites
Cerimetry: theoretical aspects.
Cerimetric determinations: paracetamol, menadione.
Bichromate titration: theoretical aspects. Bichromate determinations: ferrous salts.
Iodimetry: theoretical aspects, preparation of a standard I2 solution. Iodimetric determinations: ascorbic acid, sodium thiosulphate, dimercaprol.
Iodometric determinations: active chlorine in hypochlorites, chloramine t, hydrogen peroxide.
Bromometry: theoretical aspects, preparation of a standard Br2 solution.
Bromometric determinations: phenol, sulfanilamide, etacrynic acid.
SPECTROSCOPIC METHODS – Theoretical aspects. Electromagnetic radiation. Definitions of frequency, propagation speed, wavelength, wave number, power, intensity, absorbance, transmittance, incident power, transmitted power. Relationship between absorbance and transmittance. Lambert and Beer law: theoretical aspects and application. spectrophotometer.

LABORATORY PRACTICAL EXPERIENCES
1. Titration of solution of a known strength sodium hydroxide
2. Titration of solution of a known strength citric acid
3. Determination of total water hardness
4. Titration of a solution of sodium chloride with silver nitrate (Mohr method)
5. Determination of hydrogen peroxide