Chimica Analitica
Prof. Piero Corti
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La collocazione della chimica analitica nella formazione del laureato. La peculiarità e la gestione delle informazioni sperimentali. I criteri della scelta delle metodiche analitiche. La variabilità dei dati sperimentali. La strategia analitica e le conoscenze necessarie per la sua costruzione. Concetti di convalida di una metodica analitica. Relazione fra momento analitico e la produzione di manufatti industriali.
Rapporto fra identificazione e quantificazione. Conoscenza del campione da analizzare Metodiche analitiche dirette e metodiche relative. Sistemi di misura e la gestione degli strumenti di misura. Concetto di prove in bianco. Espressione della concentrazione per sistemi solidi, liquidi e gassosi. Concetto di sostanza standard. Uso e gestione degli standard. Diluizione delle soluzioni.
Analisi strumentale: gestione ottimale tra rumore di fondo e saturazione di segnale.
Le cifre significative. Metodiche di farmacopea e metodiche innovative.Il protocollo sperimentale.
La variabilità delle attività sperimentali.
Incidenza dei livelli di non conoscenza sul dato sperimentale. Origine e valutazione degli errori. Precisione ed accuratezza. Distribuzione degli errori casuali. Curva di Gauss.Popolazione e famiglia di dati sperimentali. Intervallo di confidenza entro una famiglia di dati. Valutazione di dati fuori limite.
Valutazione di una famiglia di dati.
Gestione degli errori casuali. Confronto fra le medie di dati appaiati.
Analisi della varianza fra due famiglie di dati F-test. Analisi della varianza fra più famiglie di dati c2 test.
La retta di calibrazione.
Correlazione segnale/concentrazione nelle metodiche strumentali. Calcolo della retta di calibrazione con il metodo dei minimi quadrati. Intervallo di confidenza per pendenza ed intercetta della retta di calibrazione. Limite di i identificazione e di quantificazione di un segnale. Calibrazione con il metodo delle aggiunte. Calcolo pesato dei parametri della retta di calibrazione. La retta di calibrazione per il confronto fra metodiche analitiche.
La costante di equilibrio.
Il comportamento di un analita in rapporto alle sue caratteristiche chimico fisiche ed alle caratteristiche del solvente. Caratteristiche dei comuni solventi. Le soluzioni acquose. La costante di equilibrio: calcolo e condizionamento. Determinazione della costante di equilibrio. La forza ionica ed il coefficiente di attività.
Equilibri acido-base.
Definizione di acido e di base. Il ruolo del solvente. Caratteristiche dei solventi di comune impiego in rapporto al loro carattere prevalentemente acido o basico. Il livellamento della forza acida o basica di un soluto. Il calcolo del pH. Soluzioni tampone. Il pH delle soluzioni di sali: la dissociazione di acidi e basi coniugate. Applicazione a rilevamenti quantitativi di una reazione fra un acido e una base. Concetto di titolazione (analisi volumetrica). Limiti di applicazione della volumetria acido-base. Calcolo della curva di titolazione ed errore nelle titolazioni acido-base. Diagrammi di distribuzione: loro costruzione e gestione delle informazioni. Diagrammi logaritmici di concentrazione.
Equilibri di coordinazione.
I processi di coordinazione. Caratteristiche delle specie legando. Relazione fra peculiarità acido-base delle specie che formano il complesso. Gli agenti chelanti. La costante di formazione: valutazione dei complessi con agenti monodentati e agenti polidentati. I processi di coordinazione e la solubilità dei sali poco solubili. Il numero di coordinazione medio.
Equilibri di ossido-riduzione.
Processo di ossidazione e riduzione. Potenziale di semicoppia e potenziale normale condizionale: incidenza del pH, delle solubilità, della forza ionica, di processi di coordinazione. Costante di equilibrio di un processo di ossido-riduzione. Applicazione volumetrica dei processi di ossido-riduzione. Limite di applicazione. Calcolo delle curve di distribuzione.
Costante di equilibrio per i sistemi poco solubili.
La solubilità nei composti ionici e nei composti che non dissociano. Espressione del prodotto di solubilità per i composti ionici. Solubilità condizionale nei composti ionici.:effetto dello ione a comune, effetto delle condizioni di pH della soluzione, effetto della forza ionica, effetto dei processi di coordinazione. Diagrammi logaritmici di concentrazione. Rapporto tra Kps e precipitazione quantitativa di un sale. Curva di titolazione. Errore nelle titolazioni di precipitazione.
Equilibri eterogenei. Ripartizione liquido-liquido.
La solubilità di un analita in rapporto alle sue caratteristiche strutturali ed alle caratteristiche del solvente. Lipo-idrofilicità dei solventi organici e loro miscibilità con l’acqua. Caratteristiche chimico fisiche dei solventi organici di più corrente impiego. La ripartizione di un analita fra il solvente acqua e solventi poco miscibili con esso: importanza nei processi analitici. I processi estrattivi: la costante di ripartizione e ottimizzazione del processo stesso. Condizionamento del processoestrattivo: incidenza del pH, della concentrazione ionica e della temperatura. Esempi di applicazione nell’analisi dei farmaci. Distribuzione in controcorrente (DCC) e la sa correlazione con i processi cromatografici.
Metodiche cromatografiche. La cromatografia in fase liquida.
L’importanza ed il ruolo della cromatografia nell’analitica dal punto di vista preparativo e di controllo quali-quantitativo del farmaco. I diversi tipi di cromatografia. La cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC). Le diverse cromatografie HPLC. I parametri caratterizzanti il processo cromatografico e le diverse possibilità di gestione del processo. La teoria del processo cromatografico: la teoria dei piatti teorici. Equazione di Van Deemter. Ottimizzazione delle condizioni cromatografiche. Rivelatori per HPLC.
Metodiche spettroscopiche nella zona spettrale UV/VIS.
Definizione dei parametri caratterizzanti l’energia radiante. Caratteristiche strutturali e processi di assorbimento. L’uso analitico della zona spettrale ultravioletto/visibile. Possibili applicazioni analitiche. La legge di Lambert-Beer. Deviazione dalla legge di Lambert-Beer. Incidenza delle condizioni della soluzione in esame. Accuratezza e precisione delle misure spettroscopiche. La colorimetria.
Criteri di validazione delle metodiche analitiche.
Le direttive degli enti preposti ai controlli chimici del farmaco. I criteri di sviluppo di una metodica analitica. I parametri di riferimento per la validazione di una metodica analitica. La documentazione finale relativa alla validazione di una metodica analitica. Le Buone Pratiche di Produzione: la variabilità nel sistema produttivo. Le Buone Pratiche di Laboratorio (BPL) per il controllo analitico del prodotto industriale.