Chimica analitica ed analisi quantitativa [Hage; Carr - Piccin Editore]

Lo scopo della presente opera è quello di mettere lo studente al corrente delle principali tecniche di laboratorio per l’analisi chimica e dei criteri per la loro scelta ed il loro impiego. Essa include, inoltre, argomenti quali il corretto utilizzo e la manutenzione delle bilance, della vetreria e dei quaderni di laboratorio, così come gli strumenti matematici per la valutazione e il confronto dei risultati sperimentali. Vengono affrontate e utilizzate le nozioni fondamentali dell’equilibrio chimico, per facilitare la dimostrazione dei principi e l’impiego appropriato di metodi classici di analisi quali la gravimetria e le titolazioni. Agli studenti vengono inoltre presentate le comuni tecniche strumentali, come la spettroscopia, la cromatografia e i metodi elettrochimici. Una differenza significativa rispetto ad altri testi è il tentativo da parte nostra di organizzare e ponderare gli argomenti trattati in maniera tale da riflettere al meglio l’importanza di questi metodi negli odierni laboratori di analisi. I capitoli sono suddivisi in gruppi differenti caratterizzati da temi comuni. Una tale architettura consente di passare facilmente da un argomento a quello successivo in vari modi. Per esempio, gli studenti che avessero bisogno di apprendere la parte riguardante gli equilibri chimici e i calcoli correlati potranno fare riferimento ai Capitoli dal 6 al 10, mentre coloro che già possedessero una solida base su questo argomento potrebbero passare direttamente ai capitoli successivi, che trattano tecniche quali la gravimetria o la titolazione. Un docente che volesse anticipare alcuni metodi strumentali prima ancora di trattare i metodi classici potrebbe ricorrere ai capitoli iniziali per fornire informazioni generali relative all’analisi chimica, per poi passare ad argomenti quali l’elettrochimica, la spettroscopia, o la cromatografia. Riteniamo che una tale impostazione dia agli insegnanti maggiore flessibilità nell’impiego di questo testo sia come fonte per un’introduzione alla chimica analitica di durata semestrale, che come parte di una più tradizionale sequenza di argomenti per un corso di durata annuale, che inizi con l’analisi quantitativa per poi proseguire coi metodi strumentali. Una tale organizzazione degli argomenti fa di questo testo uno strumento pratico e flessibile che può essere utilizzato per tenere corsi di base in chimica analitica, in sintonia con le linee guida recentemente delineate dall’ACS in un rapporto pubblicato nel 2008 dal titolo “Undergraduate Professional Education in Chemistry: ACS Guidelines and Evaluation Procedures for Bachelor’s Degree Programs.” Un ulteriore obiettivo al quale abbiamo mirato con la realizzazione di questa opera è stato quello di fornire agli studenti un’idea del ruolo che la chimica analitica ha giocato nello sviluppo della scienza e continua a giocare nella vita quotidiana. Per fare ciò, abbiamo fatto riferimento in ogni capitolo a situazioni reali per facilitare la descrizione dei principi in esso trattati. Questa scelta riflette fra l’altro le recenti linee guida che incoraggiano l’utilizzo delle tecniche di apprendimento basato su un problema e di apprendimento basato sull’indagine. Sono inoltre presenti sezioni speciali, sotto forma di riquadri aggiuntivi, per indicare importanti sviluppi nella storia dell’analisi chimica e/o applicazioni comuni della chimica analitica ai problemi del mondo reale. Nella descrizione dei metodi siamo andati al di là delle analisi di tipo organico e inorganico comuni a molti libri, includendo esempi provenienti da campi che vanno dalle scienze ambientali, il monitoraggio dell’inquinamento e i processi industriali alle scienze farmaceutiche, il controllo degli alimenti e le analisi cliniche. Nel fare tutto ciò, la nostra speranza è che gli studenti che leggono questo testo acquisiscano una concezione della chimica analitica come scienza fondamentale, viva ed in continua evoluzione. Essi dovrebbero inoltre raggiungere una maggiore consapevolezza di come la realizzazione e l’utilizzo di metodi per l’analisi chimica sia importante nel processo della scoperta scientifica. Un altro aspetto che differenzia sostanzialmente quest’opera da altre è il modo in cui gli studenti apprendono gli argomenti. Per esempio, molti capitoli si aprono con uno scenario iniziale in cui allo studente vengono proposti un problema o un gruppo di problemi che richiedono l’impiego di un particolare metodo di analisi. Lo studente viene così introdotto al metodo e guidato attraverso una serie di argomenti indispensabili alla comprensione e l’utilizzo di quella tecnica. Questa impostazione ci consente di trattare gli stessi temi riportati in altri testi di analisi quantitativa, facendo ricorso però ad uno stile più affine allo studente, rispetto al più tradizionale approccio basato sull’argomento. Inoltre aiuterà gli studenti a comprendere più facilmente il valore di ogni argomento nel momento in cui viene presentato. Tutto ciò è rafforzato da esercizi disseminati nel corso del testo e da problemi correlati che figurano al termine di ogni capitolo. La maggior parte di questi problemi possono essere risolti utilizzando l’algebra elementare; tuttavia, alla fine di ciascun capitolo sono stati inseriti “Problemi impegnativi”, alcuni dei quali richiedono l’impiego di fogli di calcolo, e che consentono allo studente di affrontare gli argomenti del capitolo a livello più approfondito. Alla fine di ogni capitolo è inoltre presente una sezione intitolata “Temi per la Discussione e le Relazioni”, che fornisce a docente e studente l’opportunità di esplorare argomenti e metodi correlati a quelli presentati nel capitolo ma che non sono normalmente trattati in un corso tradizionale di analisi quantitativa. Le sezioni “Problemi impegnativi” e “Temi per la Discussione e le Relazioni” sono ideate per sviluppare le abilità dello studente nelle indagini aperte e basate sulla ricerca nell’ambito della chimica analitica. All’interno di queste sezioni sono anche presenti molti spunti per la scrittura, il pensiero critico e il ragionamento in argomenti correlati all’analisi chimica.