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Piano di Lavoro Disciplinare
di
CHIMICA ANALITICA E STRUMENTALE
V ANNO
BIOTECNOLOGIE AMBIENTALI
PREMESSA
Il PIANO DI LAVORO segue le linee guida nazionali, in base alle quali lo studente, al termine del
percorso quinquennale (I Biennio, II Biennio e V anno), dovrebbe conseguire i seguenti risultati di
apprendimento relativi al profilo educativo, culturale e professionale: I risultati di apprendimento
sotto riportati, in esito al percorso quinquennale, costituiscono il riferimento delle attività didattiche
della disciplina, CHIMICA ANALITICA E STRUMENTALE, nel secondo biennio e quinto
anno.





utilizzare modelli appropriati per investigare su fenomeni e interpretare dati sperimentali;
riconoscere gli aspetti geografici, ecologici, territoriali dell’ambiente naturale ed antropico,
le connessioni con le strutture demografiche, economiche, sociali, culturali e le
trasformazioni intervenute nel corso del tempo;
padroneggiare l’uso di strumenti tecnologici con particolare attenzione alla sicurezza nei
luoghi di vita e di lavoro, alla tutela della persona, dell’ambiente e del territorio;
intervenire nelle diverse fasi e livelli del processo produttivo, dall’ideazione alla
realizzazione del prodotto, per la parte di propria competenza, utilizzando gli strumenti di
progettazione, documentazione e controllo;
orientarsi nella normativa che disciplina i processi produttivi del settore di riferimento, con
particolare attenzione sia alla sicurezza sui luoghi di vita e di lavoro sia alla tutela
dell’ambiente e del territorio.
La disciplina, nell’ambito della programmazione del Consiglio di classe, concorre in particolare al
raggiungimento dei seguenti risultati di apprendimento, relativi all’indirizzo, espressi in termini di
competenze:






QUADRO DELLE COMPETENZE DISCIPLINARI
acquisire i dati ed esprimere qualitativamente e quantitativamente i risultati delle
osservazioni di un fenomeno attraverso grandezze fondamentali e derivate
individuare e gestire le informazioni per organizzare le attività sperimentali
utilizzare i concetti, i principi e i modelli della chimica fisica per interpretare la struttura
dei sistemi e le loro trasformazioni
elaborare progetti chimici e biotecnologici e gestire attività di laboratorio
controllare progetti e attività, applicando le normative sulla protezione ambientale e sulla sicurezza
redigere relazioni tecniche e documentare le attività individuali e di gruppo
CLASSI QUINTE

Libro di testo

R. Cozzi, P.P. Protti, T. Ruaro Elementi di Analisi Chimica Strumentale Analisi Chimica
Ambientale ed. Zanichelli

R. Cozzi, P.P. Protti, T. Ruaro Elementi di Analisi Chimica Strumentale (Chimica e
materiali) ed. Zanichelli (già in adozione dal IV anno)

C. Rubino, I. Venzaghi, R. Cozzi Basi Della Chimica Analitica Teoria E Laboratorio, Ed.
Zanichelli (già in adozione dal III anno)
Denominazione del modulo
Denominazione unità didattica
UF.1
UF.1 La chimica dell’acqua
UF.2 Aspetti generali
UF.3 Analisi delle acque superficiali
UF.1 introduzione alle tecniche cromatografiche
UF.2 Gas cromatografia
UF.3 Cromatografia liquida ad elevate prestazioni
(HPLC)
UF.1 Aspetti generali
UF.2 Analisi dei terreni
UF.1 Aspetti generali
UF.2 Analisi dell’aria
1 Il processo analitico globale
2 Acque
3 Cromatografia
4 Suolo
5 Aria
ARTICOLAZIONE DEI MODULI E DELLE UNITA’ (CONOSCENZE/ABILITÀ/COMPETENZE)
Competenze minime: C1, C2, C3, C5, C6 livello base
Competenze C4 e C5 (complete) costituiscono risultati di apprendimento raggiungibili: attraverso progetti interdisciplinari, attività di
ricerca sperimentale relativa alle discipline di indirizzo proposti dal Consiglio di Classe o attività di stage (alternanza scuola lavoro)
con la relativa certificazione.
INDIVIDUAZIONE DEGLI OBIETTIVI MINIMI
Al termine del quarto anno, oltre a possedere una conoscenza generale degli argomenti svolti e il raggiungimento del livello di base
per le competenze stabilite, lo studente dovrà:
- comprendere il linguaggio disciplinare specifico e decodificare il testo di un problema di chimica analitica
-
-
utilizzare correttamente le equazioni matematiche, anche nella forma logaritmica
descrivere le principali fasi del processo analitico
descrivere le procedure realizzate in laboratorio utilizzando il linguaggio chimico adeguato
descrivere gli strumenti utilizzati in laboratorio individuando le componenti principali e la loro funzione
eseguire le procedure realizzate in laboratorio utilizzando la strumentazione adeguata, rispettando le norme di
prevenzione/sicurezza
comprendere i principi chimici e fisici che sono alla base delle analisi chimiche strumentali e delle metodiche utilizzate
elaborare , anche graficamente i dati sperimentali ed eseguire semplici calcoli
individuare strumenti e metodi per organizzare e gestire le attività di laboratorio
reperire informazioni per eseguire un’analisi
risolvere semplici problemi stechiometrici
interpretare grafici e diagrammi
documentare l’attività sperimentale
orientarsi nella normativa specifica
Modulo 1: IL PROCESSO ANALITICO GLOBALE
CONOSCENZE
Unità 1. Aspetti generali
 Prelievo e conservazione del
campione
 Trattamento del campione
 Metodi di analisi strumentali
 Materiali di riferimento
 La calibrazione
ABILITA’
COMPETE
NZE
 Conoscere i principali sistemi di
C1 Base
campionamento
 Riconoscere l’importanza delle fasi di
campionamento, trattamento e
conservazione ai fini dell’attendibilità
C1 Base

Il controllo di qualità
del risultato analitico
 Conoscere i principali metodi di
trattamento dei campioni
 Saper individuare e preparare in
C1 Base
C1 Base
C1 Media
laboratorio soluzioni di riferimento
 Conoscere i principali metodi di
calibrazione (Esterna, interna e
metodo delle aggiunte)
C1 Media
 Conoscere la procedura su cui si basa
il controllo di qualità
Modulo 2: ACQUE
CONOSCENZE
Unità 1. La chimica dell’acqua
 Chimica di ossidoriduzione
delle acque naturali
 Chimica acido-base nelle acque
naturali: il sistema carbonato
 Metalli pesanti tossici
 Acque di falda:
approvvigionamento,
contaminazione e risanamento
Unità 2. Aspetti generali
 Proprietà chimico fisiche
dell’acqua
 I numeri dell’acqua (consumi e
disponibilità)
 Classificazione:
 acque meteoriche, superficiali,
telluriche
 acque minerali e da tavola,
acque per usi civili, acque per
usi agricoli, acque per usi
industriali
Legislazione:
 Testo Unico Ambientale 152/06
 Indici e indicatori (WQI
secondo Green)
Unità 3. Analisi delle acque
superficiali
 Norme di prevenzione, sicurezza
e smaltimento: frasi R e S dei
reattivi usati, indicazioni per lo
smaltimento dei reattivi e dei
residui dell’analisi
 Preparazione dei reattivi per le
analisi: standard primari
(preparazione di reattivi a titolo
noto per pesata), determinazione
ABILITA’
 Saper collegare la struttura dell’acqua C3 Base
con le sue proprietà fisiche e chimiche
 Conoscere le caratteristiche delle
acque classificate in base alla
provenienza e all’utilizzo
 Saper leggere gli allegati del Testo
Unico Ambientale 152/06 e ricavarne
informazioni
C3 Base
C2 Base
C2 Base
 Saper confrontare i limiti di legge con
i risultati analitici
Valide per i moduli 2,4,5
 Saper raccogliere informazioni
C5 Base
relative alla pericolosità dei materiali
usati
C5 Base
 Saper utilizzare i mezzi di protezione
C5 Base
per la tutela della salute
 Saper decidere lo smaltimento dei
reattivi, residui e prodotti dell’analisi
 Saper decidere il metodo di
campionamento
C2 Media
C1 media
del titolo dei reattivi
 Campionamento e
conservazione dei campioni
 Parametri chimico fisici:
Protocollo Green
– temperatura
– pH (piaccametri da banco e
portatili)
– Osisigeno disciolto
– Fosfati
– Nitrati
– Torbidità

Elaborazione dati
 Saper elaborare i dati e presentarli in
C1 Media
forma grafica
 Saper determinare l’indice di qualità
(WQI)
 Data una metodica di riferimento
C3 Media
C2 base
C2 media
saper condurre autonomamente
l'analisi:
C2 Media
- conoscere il principio chimicofisico
C1 Base
- reperire reattivi
- tarare strumenti e/o costruire rette
di taratura
- scegliere la diluizione del campione
in funzione dei dati pregressi
- eseguire i calcoli e fornire il
risultato con l'opportuno numero di
cifre significative espresso con l'
unità di misura prevista dalla
normativa
Modulo 3: TECNICHE CROMATOGRAFICHE
CONOSCENZE
ABILITA’
Unità 1. Principi generali
 Polarità, interazione dipolodipolo, dipolo-dipolo indotto,
legame a idrogeno
 Meccanismi chimico-fisici della
separazione cromatografica:
ripartizione, adsorbimento,
scambio ionico, esclusione,
affinità
 Classificazione delle tecniche
 Conoscere i principali meccanismi
chimico fisici
 Conoscere le grandezze, le equazioni e
i parametri fondamentali
 Saper risolvere semplici problemi di
calcolo
C3 media
C3 Base
C1 Base
C3 Base
 Saper disporre in ordine di polarità un
elenco di sostanze nota la loro struttura
cromatografiche: in base alla fase
mobile, alla fase stazionaria e ai
meccanismi chimico-fisici della
separazione
 Cromatogramma: tempo di
ritenzione (tempo morto e tempo
di ritenzione corretto), volume di
ritenzione, ampiezza del picco,
altezza e area del picco
 Costante di distribuzione, fattore
di ritenzione, selettività,
efficienza, teoria dei piatti, teoria
delle velocità, equazione di Van
Deemter, risoluzione, capacità
Unità 2. Gas cromatografia
C1 Base
Valide per Unità 2 e 3
 Descrivere i componenti fondamentali
 Principi, campi di applicazioni e
classificazione delle tecniche
gascromatografiche
 Fase mobile (carrier) e fase
stazionarie per GLC
(caratteristiche generali)
dello strumento utilizzando uno
schema a blocchi
C2 Base
 Conoscere le caratteristiche principali C1 Media
dei materiali usati
 Conoscere i fondamenti dei metodi
quantitativi proposti
 Il Gascromatografo: iniettori,
colonne, rivelatori (FID, cenni ai
rivelatori a termoconducibilità, a
cattura di elettroni)
 Metodo dell’area normalizzata
corretta e dello standard interno,
temperatura programmata
In laboratorio
 Descrizione e uso dei gas
cromatografi disponibili in
laboratorio, sistemi di iniezione,
temperatura programmata
 Effetto della variazione di
temperatura della colonna, della
polarità della fase stazionaria e
della portata del carrier sulla
risoluzione
 Applicazioni nelle analisi dei
comparti ambientali
 Conoscere le variabili fisicostrumentali che determinano la
risoluzione
 Saper prevedere l’ordine di uscita dei
C3 Base
C3 Media
C1 Base
C4
componenti di un miscuglio
 Saper migliorare la risoluzione agendo
sulle variabili opportune
 Saper eseguire un’analisi quantitativa:
C1 media
iniettare, preparare gli standard
secondo il metodo, impostare
l’integratore, leggere i risultati
 Saper determinare la composizione
quantitativa di una miscela dati i valori
delle aree di un campione e dello/degli
standard
Unità 3 Cromatografia in fase
liquida a elevate prestazioni
(HPLC)
 Principi, campi di applicazioni e
classificazione delle tecniche
HPLC
 Conoscere le grandezze, le equazioni e C3 Base
i parametri fondamentali
Vedi unità 2
 Fase mobile e fase stazionarie
(caratteristiche generali), fasi
legate
 Strumentazione: pompe, sistemi
di iniezione, formatore di
gradiente, colonne, rivelatori (UVVIS, cenni a fluorimetro e
conduttimetri)
In laboratorio
 Descrizione e uso dei
cromatografo HPLC disponibili in
 Conoscere il principio di
C2 Media
funzionamento dei componenti del gas
cromatografo e saperlo usare
C3 media
 Conoscere le variabili fisico-
strumentali che determinano la
risoluzione
C3 Media
C1 base
laboratorio
 Effetto della composizione
dell’eluente, eluizione isocratica e
in gradiente
 Applicazioni quantitative :
standard esterno
 Applicazioni qualitative: metodo
dell’arricchimento
 Saper prevedere l’ordine di uscita dei
componenti di un miscuglio
 Saper migliorare la risoluzione agendo
sulle variabili opportune
Modulo 3: TECNICHE CROMATOGRAFICHE
CONOSCENZE
ABILITA’
Unità 1. Principi generali
 Polarità, interazione dipolodipolo, dipolo-dipolo indotto,
legame a idrogeno
 Meccanismi chimico-fisici della
separazione cromatografica:
ripartizione, adsorbimento,
scambio ionico, esclusione,
affinità
 Classificazione delle tecniche
 Conoscere i principali meccanismi
chimico fisici
 Conoscere le grandezze, le equazioni e
i parametri fondamentali
 Saper risolvere semplici problemi di
calcolo
C3 media
C3 Base
C1 Base
C3 Base
 Saper disporre in ordine di polarità un
elenco di sostanze nota la loro struttura
cromatografiche: in base alla fase
mobile, alla fase stazionaria e ai
meccanismi chimico-fisici della
separazione
 Cromatogramma: tempo di
ritenzione (tempo morto e tempo
di ritenzione corretto), volume di
ritenzione, ampiezza del picco,
altezza e area del picco
 Costante di distribuzione, fattore
di ritenzione, selettività,
efficienza, teoria dei piatti, teoria
delle velocità, equazione di Van
Deemter, risoluzione, capacità
Unità 2. Gas cromatografia
 Principi, campi di applicazioni e
classificazione delle tecniche
gascromatografiche
 Fase mobile (carrier) e fase
stazionarie per GLC
(caratteristiche generali)
C1 Base
Valide per Unità 2 e 3
 Descrivere i componenti fondamentali
dello strumento utilizzando uno
schema a blocchi
 Conoscere le caratteristiche principali
C2 Base
C1 Media
dei materiali usati
 Conoscere i fondamenti dei metodi
quantitativi proposti
 Il Gascromatografo: iniettori,
colonne, rivelatori (FID, cenni ai
rivelatori a termoconducibilità, a
cattura di elettroni)
 Metodo dell’area normalizzata
corretta e dello standard interno,
temperatura programmata
 etri)
 rio
 Effetto della composizione
 di funzionamento dei componenti del
gas cromatografo e saperlo usare
 Conoscere le variabili fisicodell’eluente, eluizione isocratica e
in gradiente
 Applicazioni quantitative :
standard esterno
 Applicazioni qualitative: metodo
dell’arrichimento
strumentali che determinano la
risoluzione
 Saper prevedere l’ordine di uscita dei
componenti di un miscuglio
 Saper migliorare la risoluzione agendo
sulle variabili opportune
C
C3 Media
C1 base
Modulo 4: SUOLO
CONOSCENZE
Unità 1. Aspetti generali
 Formazione del suolo
 Composizione del suolo
 Caratteristiche fisico meccaniche
 Proprietà chimiche
 Testo Unico Ambientale 152/2006
 Metalli pesanti e sedimenti
ABILITA’
 Conoscere proprietà fisiche
meccaniche e chimiche del suolo e la
loro influenza sulle caratteristiche del
terreno
C3 Base
C2 Base
 Saper leggere gli allegati del Testo
Unico Ambientale 152/06 e ricavarne
informazioni
C1 Base
 Saper confrontare i limiti di legge con
i risultati analitici
Unità 3. Analisi del terreno
 Norme di prevenzione, sicurezza e Vedi Modulo 2
smaltimento: frasi R e S dei
reattivi usati, indicazioni per lo
smaltimento dei reattivi e dei
residui dell’analisi
 Preparazione dei reattivi per le
analisi: standard primari
(preparazione di reattivi a titolo
noto per pesata), determinazione
del titolo dei reattivi
 Campionamento
 Parametri chimico fisici
– Determinazione dello scheletro e
del terreno fine
– Determinazione dell’umidità
– Valutazione della permeabilità
– Tessitura
– pH
– Conducibilità
– Capacità di scambio cationico
– Metalli pesanti

Elaborazione dati
Modulo 4: ARIA
CONOSCENZE
Unità 1. Aspetti generali
 Aria esterna (outdoor)
 Inquinanti atmosferici
- chimica fisica dell’ ozono,
- I processi catalici di
distruzione dell’ozono
- gli agenti chimici che causano
la distruzione dell’ozono
- effetto serra e gas responsabili
 Aria interna (indoor)
- Inquinamento dell’aria
ABILITA’
 Conoscere alcuni meccanismi legati
alla chimica dell’atmosfera
 Conoscere i principali inquinanti e i
loro effetti sulla chimica
dell’atmosfera
 Saper leggere gli allegati del Testo
Unico Ambientale 152/06 e ricavarne
informazioni
C3
Media/Alta
C3
Media/alta
C2 Base
C1 Base

domestica
Testo Unico Ambientale 152/2006
Unità 2. Analisi dell’aria
 Campionamento outdoor e indoor
 Determinazione di un inquinante
nell’aria
 Saper confrontare i limiti di legge con
i risultati analitici
Vedi Modulo 2