L.S. in Scienze e tecnologie alimentari Anno Accademico 2008/2009 Corso integrato:

1. L.S. in Scienze e tecnologie alimentari Anno Accademico 2008/2009 Corso integrato: Controllo delle modificazioni chimiche negli alimenti (7 CFU) Modulo di: Chimica analitica strumentale (4 CFU) Giorgio Bonaga CHIMICA ANALITICA INTRODUZIONE (CAS-1)

2. SOCRATE: se per esempio uno separasse da tutte le arti, l'arte del contare, quella del misurare e quella del pesare, sarebbe insignificante quel che resterebbe di ciascuna. PLATONE, Filebo (dialogo tra SOCRATE, PROTARCO e FILEBO) PLATONE ERA UN CHIMICO ANALITICO ?

3. SISTEMI DI MISURA PER I PIU’ CURIOSI: IL LINGUAGGIO DELLE MISURE http://www.inrim.it/ldm/cd_ldm/html/protagonisti/02.htm

4. PREFISSI DELLE UNITA’ DI MISURA

5. Na SO4- - CH3O . C6H6 R-X analisi qualitativa: quali specie chimiche (elementi, ioni, radicali, molecole) o gruppi funzionali sono presenti in un dato campione di materia ? analisi quantitativa: in quale quantità le specie chimiche o i gruppi funzionali sono presenti in un dato campione di materia ? S E P A R A Z I O N E CHIMICA ANALITICA 3 di CH3OH 3 di HCl 6 di H2S

6. CLASSIFICAZIONE DEI METODI ANALITICI Metodi classici separazione dei componenti per precipitazione, estrazione e distillazione allo scopo di ottenere gli “analiti”. Analisi qualitativa:trattamento degli analiti con reagenti per ottenere dei prodotti riconoscibili da: - colore - odore - punto di ebollizione o di fusione - solubilità in diversi solventi - attività ottica - indice di rifrazione Analisi quantitativa:determinazione delle quantità di analiti mediante: - metodi gravimetrici o ponderali (massa dell’analita o di un suo derivato) - metodi volumetrici o titrimetrici (determinazione del volume o del peso di un reagente che reagisce quantitativamente con l’analita) Metodi strumentali

7. ANALISI QUANTITATIVA

8. METODI GRAVIMETRICI Nell’analisi gravimetrica l’analita viene separato dagli altri costituenti del campione in una forma pura, che può essere l’analita stesso o un suo derivato noto e dalla cui massa si può risalire a quella dell’analita. METODI PER PRECIPITAZIONE L’analita viene separato sottoforma di un derivato praticamente insolubile. Esempio: determinazione dei cloruri in una soluzione. La soluzione del campione viene trattata con una soluzione di AgNO3: AgNO3 + Cl -AgCl + NO3- L’AgCl forma un precipitato che viene filtrato, lavato con una soluzione molto diluita di HNO3 per eliminare i sali solubili, poi essicato a 100-200°C. Il peso di AgCl consente di risalire al contenuto in peso o in percentuale dei cloruri presenti nel campione analizzato.

9. METODI PER VOLATILIZZAZIONE L’analita o gli analiti sono volatili o possono venire trasformati in sostanze volatili. Metodi diretti Il componente volatilizzato viene assorbito in un mezzo di cui si determina l’aumento di massa. Esempio: determinazione dell’acqua in un solido. Si riscalda il campione alla temperatura opportuna (> 100°C) e l’acqua volatilizzata viene fatta assorbire da un essicante adatto, come ad esempio il Mg(ClO4)2 anidro (l’eventuale presenza di carbonati non interferirebbe perché il CO2 non viene trattenuto dal perclorato di magnesio anidro). La quantità di acqua viene calcolata sulla base dell’aumento della massa di sale anidro rispetto la sua massa iniziale. METODI VARI Non rientrano nelle due categorie precedenti e consistono in semplici metodi fisici (filtrazioni, galleggiamenti selettivi, ecc.) e chimici (reattività selettiva verso un componente, ecc.).

10. COMBINAZIONE DI IONI E MOLECOLE • Titolazione acido/base (alcalimetria e acidimetria) • Sono le tradizionali titolazioni degli acidi con soluzioni basiche e viceversa (in presenza di opportuni indicatori). 2.Titolazione di precipitazione (argentimetria) Utilizza una soluzione di nitrato d’argento come titolante del sale di argento insolubile che si forma (in presenza di opportuni indicatori). 3. Titolazione di complessamento Utilizza una soluzione complessante (chelante, per esempio EDTA = acido etilendiamminotetracetico) come titolante dei complessi che si formano (in presenza di opportuni indicatori). 4. Combinazione di molecole Dosa la soluzione di una sostanza che reagisce selettivamente con una soluzione di reagente titolante (in presenza di opportuni catalizzatori). TRASFERIMENTO DI ELETTRONI 5. Titolazione per ossido-riduzione Utilizza una soluzione di un riducente per titolare la soluzione di un ossidante e viceversa, mediante misurazione delle variazioni potenziometriche. METODI VOLUMETRICI

11. METODI STRUMENTALI La chimica analitica strumentale moderna nasce dalla combinazione tra la “chimica analitica dei segnali” ed i “metodi cromatografici”. A partire dagli anni ‘30 sono state utilizzate le proprietà fisiche degli analiti (conducibilità, potenziale elettrico, assorbimento ed emissione di luce, rapporto m/z, fluorescenza, ecc.) per l’analisi quantitativa (che è sempre anche qualitativa, ma non viceversa) di un grande numero di analiti inorganici, organici e biologici. Insieme ai segnali analitici si sono diffuse le tecniche di separazione cromatografica che, progressivamente, hanno sostituito la distillazione, l’estrazione e la precipitazione sempre per ottenere la separazione dei componenti di una miscela complessa da sottoporre all’analisi quantitativa. I metodi strumentali sono quelli che utilizzano le proprietà fisiche delle sostanze per ottenere i segnali analitici idonei all’analisi qualitativa e/o quantitativa delle matrici. Essenzialmente si utilizzano 6 segnali elettromagnetici, 4 elettrici e 4 di natura varia. ANALITA = SOLUTO? in soluzione i due termini sono sinonimi

12. ELETTROMAGNETICI ELETTRICI VARI

13. PIONIERI DELLA CROMATOGRAFIA

14. GASCROMATOGRAFIA (GC e HRGC) • Colonna impaccata (GC) • capillare (HRGC) • megabore (HRGC) • Iniettore splitless • split • operatore DCI • on column • automatico • Rivelatorekatarometro • conducibilità termica (TCD) • ionizzazione di fiamma (FID) • cattura di elettroni (ECD) • termoionizzazione (TID) • fotoionizzazione (PID) EVOLUZIONE DEI METODI CROMATOGRAFICI

15. GASCROMATOGRAFIA LIQUIDA AD ELEVATA PRESTAZIONE (HPLC) • Colonnaadsorbimento (LSC) • fase inversa (RPC) • scambio ionico (IEC) • esclusione dimensionale (SEC) • fluido supercritico (SFC) • Rivelatore filo • rifrattometro (RID) • UV (DAD) • fluorescenza (FD) • diffusione di luce (LSD) • FT-IR