Chimica dell'ambiente e dei beni culturali - 2017-2018 - Modulo B - Laurea a Ciclo unico

Tu sei qui

Italiano
Prerequisiti: 

I prerequisiti che gli studenti devono possedere sono:
 
aver seguito (meglio se sostenuto con profitto) l'esame circa l'insegnamento: CHIMICA GENERALE ED INORGANICA

Obiettivi: 

Gli obiettivi che questa disciplina si pone sono:
 
1. Conoscere le principali reazioni che riguardano la chimica analitica e dell'ambiente librario (acido-base, elettrochimica/redox/ossido-riduzioni, solubilità e processi molecolari di complessazione)
2. Conoscere le tecniche analitiche di base relative allo studio delle reazioni e dei processi di cui al punto 1

Programma: 

Il programma consta delle seguenti sezioni:
 
A) Concetto di equilibrio termodinamico in soluzione.
A1) Equilibri in fase omogenea: reazioni acido-base. Definizioni di acido, di base/alcale, di pH, scala di pH, misura analitica del pH in laboratorio. K: la costante termodinamica che esprime la forz di un acido (o di una base). Definizione di Ka e Kb. Esercizi sulla dissociaizone molecolare di un acido/base e calcolo stechiometrico del pH. 
A2) Calcolo del pH in tutte le situazioni importanti per il laboratorio di restauro: pH di speci forti, deboli e di soluzioni tampone (con definizione ed esempi sulla preparazione di soluzioni tampone che servono al laboratorio di restauro).
B) Equilibri omogenei di ossido-riduzione (redox): definizione di potentiale elettrico. Scala dei valori di potenziale riferiti all'elettrodo standard di idrogeno (a cui è assegnato, per convenzione il valore di zero del potenziale elettrico). Definizione di specie ossidante e riducente.
B1) Esercizi sul bilanciamento delle redox reaction: bilanciamento di massa e bilanciamento di carica.
B2) Esempi di applicazione di equilibri redox presso il laboratorio di restauro: gli inchiostri metallo-gallici. pH e reazioni redox. Misura del pH per via potenziometrica. il pH-meter.
C) Equilibri in fase eterogenea: Solubilità e prodotto di solubilità (Kps). Definizione termidinamica di equilibrio eterogeneo e della costante che lo regola, cioè la costante di prodotto di solubilità. Relazione termodinamica che lega la solubilità alla concentrazione molare. 
C1) Fattori che influenzano il prodotto di solubilità: la Temperatura/T; l'effetto dello ione a comune; l'effetto sale e l'effetto salatura. 
C2) Esercizi di stechiometria sugli equilbri eterogenei. 
C3) Esempi di equilibri eterogenei, molto importanti, nel campo del restauro di Beni Archivistici & Librari. Fenomeni empirici misurabili e quantificabili di efflorescenze e sub-florescenze saline. 
D) Equilibri omogenei in soluzione: reazioni di complessazione molecolare. Definiione di equilibrio in fase omogena di complessazione. Costanto termodinamiche di formazione parziale e totale di complesso molecolare. Definizione di ligando e di metallo centrale: interazione sulla base di legame dativo. Numero di coordinazione e geometrie risultanti. 
D1) Esercizi di stechiometria sulla formazione di complessi: numero di coordinazione al metallo centrale, e geometria risultante (ottaedrica, tetraedrica, ecc e relative proprietà chimico-fisiche che ne discendono). Quilibri termodinamic di complessazione e pH. 
D2) Definizione di complesso/i Chelati: ligandi bi-; e poli-dentati. Come si definisce il legame a più siti di coordinazione. 
D3) Impiego presso i laboratori di restauro di complessi/chelati nella fase di restauro (a partire dalla deacidificazione: esempio di EDTA agente chelante, nei confronti di specie metalliche contenute in inchiostri metallo-gallici).
E) Cenni sulle nanotecnologie e i nanomateriali nell'ambito dei quattro principali equilibri (omogenei e/o eterogeni) in soluzione. L'utilità delle nuove nanostrutture nel campo del restauro e della conservazione del patrimonio archivistico e librario (e non soltanto: casi di studio reali saranno discussi durante le ore di esercitazione frontale). 

Inglese
Prerequisites: 

Inorganic Chemistry is required for students.

Aims: 

Two important aims are listed below:
 
1. the sudy of the main chemical reactions (involved in the conservation and restoration of ancient books, archives, manuscripts), as: pH effects; redox reactions (mainly related to the presence of metals in inks); solubility heterogeneous events 8in solution); production and formation of molecular complexeses
2. the understanding of the main analytical techniques applied for the investigation of several parameters, striclty related to the main reactions, described on point 1 (of this list).

Programme: 

The programme is organized according to the sections, listed below:
 
A) Equilibrium concept (under a thermodinamic point of view) in solution. 
A1) Acids and Alkales in solution: their chemical-physical properties and the pH units. 
A2) The thermodinamic constants (Ka; Kb), describing the pH equilibrium reactions and the strength of an acid/alkale. The buffer solution and their properties (so important for restorers of ancient manuscripts, having iron-gall inks). Evalutaion of the pH of buffer solutions.
A3) Exercises and presentaion of real cases of studies, useful for restoration laboratories.
B) Redox Reactions: electric potential/V; electrochemical potential/V; oxidizing agents; reducing agents. Standard electric potential values and the Hydrogen standard electrodes for 0,00 reference value (in the range of potential values, used in Electrochemistry). 
B1) Thermodinamic constants (K) and redox equilibrium in solutions. Redox reactions and pH. Electrochemical (potentiostatic ones) measurements of pH parameter. 
C) Heterogeneous equilibrium of solubility reactions. Solubility (s); Thermodinamic constant of solubility (Kps). Exercises. 
C1) Chemical-physical parameters related to the Kps: the presence, in the same solution, of common anions/cations; Salt effect and salty effect. 
C2) Real Cases of studies, useful for restorers, as: Efflorescence and subflorescence. 
D) Complex reactions in solution. Equilibrum and K (equilibrium constant) for the molecular formation of complexeses. Organic Ligands and their coordination of the central metals. Coordination bonding and its features under a chemical-physical point of view: coordination number and the corresponding geomtry and spatial configuation. 
D1): Optical properties of complexeses and the coordination number/geometry. pH and complexation reaction. Speciation analysis, depending on the redox status of the metals/coordinated ligands.
D2) Real cases of studies for restorers and conservator scientists: the application of EDTA for restoration of ancient paper having iron-gall inks.
D3) Chelated molecular complexes: chelated agents: mono-; bi-; and poly-dentated agents. 
 
E) The raise of Nanotechnology and nanomaterials for restoration and conservation of ancient paper, manuscripts and cultural heritage, preserved in indoor environemnts, as archives, libraries, museums. 

Texts adopted: 

1.Foundations and Principles of Analytical Chemistry:  Skoog e West

di James F. HollerStanley R. Crouch

 

2.  Skoog Leary Instrumental analytical chemistry - Edi Ses 2000

Altre informazioni

Il Corso prevede delle esercitazioni al laboratorio di chimica analitica dedicato al restauro di beni archivistici e librari
 
Misura di pH: potenziometrica e per estrazione a caldo (metodo ufficiale da Capitolato tecnico tipo, di ICRCPAL_MIBACT Roma)
Microscopia elettronica a scansione prima e dopo operazione di deacidificazione su campioni, preparati dagli studenti del corso, presso il laboratorio di chimica analitica e dell'ambiente librario. 
 
Il corso può prevedere giornate Workshop presso i principali istituti MIBACT (Roma) dedicati al restauro e alla conservazione del patrimonio archivistico e librario. Visite anche presso la Città Stato Vaticano, sono prevsite: Archivio segreto Vaticano; Musei Vaticani e Biblioteca Vaticana
 

Anno Accademico: 
2017-2018
Ore: 
30
CFU: 
6