Chimica analitica e dell'ambiente dei beni librari - 2018-2019 - Modulo B - Laurea a Ciclo unico

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Italiano
Prerequisiti: 

E’ necessario che lo studente abbia superato i corsi di insegnamento di chimica generale e chimica organica per il corso di laurea a ciclo unico, CORLIB.

Obiettivi: 

1. "Obiettivi formativi", sono: 1. un’adeguata competenza di base dei 4 principali equilibri chimici (in soluzione, in fase omogenea e non) responsabili dei fenomeni di danneggiamento che investono i beni archivistici e librari; 2. un'adeguata conoscenza degli equilibri acido-base, responsabili di uno dei danni chimici più invasivi dei supporti scrittori; 3. un'adeguata conoscenza degli equilibri di ossido-riduzione, principalmente coinvolti nelle modificazioni chimiche di metalli, contemplati nella composizione e nei formulari di inchiostri metallo-gallici; 4. un'adeguata conoscenza dei principali equilibri di solubilità in fase eterogenea e, loro implicanza principale, negli eventi di danno, quali efflorescenze e sub-florescence; 5. un'adeguata conoscenza degli equilibri principali di complessazione e chelazione, riguardanti i metalli di inchiostri; 6. un'adeguata conoscenza nel campo dei nuovi nanomateriali che prevedono proprietà differenti per i 4 tipi di equilibri chimici in soluzione (stato di avanzamento della Chimica Analitica nell’ambito dei beni Archivistici e Librari).

2. "Risultati di apprendimento attesi", Coerentemente con gli obiettivi formativi del Corso di Studio erogante previsti dalla scheda SUA-CdS (quadri A.4.b.2, A.4.c), l'attività formativa di questo modulo si propone di fornire allo studente le seguenti conoscenze e abilità:

- Conoscenza e capacità di comprensione dei principi termodinamici e cinetici dei 4 tipi di equilibri chimici in soluzione, acquisiti sia nel corso teorico di formazione che, nelle esercitazioni pratiche di laboratorio di Chimica Analitica. La conoscenza e la comprensione di questi equilibri dinamici sono due aspetti necessari per affrontare i problemi reali di restauro e conservazione adottando, ideando, e trovando soluzioni per risolverli con competenza e professionalità. In particolare, gli studenti CORLIB sono in grado di aggiornare le proprie conoscenze tecnico-scientifiche attraverso la formazione continua, espletata mediante i più avanzati motori di ricerca bibliografica, con i quali possono conoscere l’esistenza di nuovi nanomateriali e dunque, avere anche l’abilità di comprendere come con questi nuovi strumenti che le nanotecnologie mettono a disposizione, si possano affrontare strategie di restauro e recupero in maniera ancora più inerte (del tutto non invasiva e non distruttiva) rispetto alle soluzioni tradizionalmente proposte.

Acquisire Conoscenza e comprensione acquisiscono infatti conoscenza e comprendono anche lo stato di conservazione del bene culturale, nonché della sua storia pregressa, grazie allo studio approfondito delle fonti bibliografiche. A queste ultime, gli studenti CORLIB, sono addestrati durante il corso, in particolare nelle esercitazioni di laboratorio, dove vengono forniti loro, i principali motori di ricerca a servizio della Chimica Analitica.

- Autonomia di giudizio è pienamente raggiunta dai laureati CORLIB grazie allo strumento didattico delle esercitazioni di laboratorio, nelle quali acquisiscono la capacità di riconoscere il danneggiamento del bene culturale, riconducendolo in particolare ad uno (o più, qualora vi fosse sinergia di effetti) dei 4 equilibri chimici-dinamici in soluzione su cui il corso di Chimica analitica e dell'ambiente dei beni librari, si fonda. In fine, l'autonomia di giudizio raggiunta viene verificata in sede d'esame, durante le attività di laboratorio e con la prova finale.

- Abilità comunicative vengono sviluppate soprattutto durante le esercitazioni frontali, nelle quali gli studenti devono saper comunicare le cause e la tipologia di danno, opportunamente ricondotta ai 4 equilibri di base, utilizzando la padronanza del linguaggio scientifico, sintetico e finalizzato soprattutto, ad estrarre l’informazione utile. Dall’altra parte, abilmente comunicano con i restauratori e gli scienziati della conservazione (appartenenti al settore di beni archivistici e librari) comunicando, nei dettagli, la tipologia di danneggiamento, se riconducibile ad un’azione acido-base, ad una reazione di ossido-riduzione, ad un fenomeno di precipitazione (e dunque alla comparsa di depositi salini, a causa della scarsa solubilità delle specie coinvolte), o infine, alla formazione di complessi e/o chelati, capaci di rimuovere delle sostanze dai supporti scrittori.

- Capacità di apprendimento: è continuamente stimolata dalla partecipazione a seminari, giornate studio organizzate anche con gli Istituti di riferimento del MiBACT, scuole estive e tirocini. Tale capacità di apprendimento è inoltre verificata attraverso lo strumento della valutazione circa le attività pratiche, le presentazioni orali, le relazioni finali e gli elaborati riguardanti le attività svolte e/o seguite.

 

Programma: 

-Programma di insegnamento:

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 forza di un acido (o di una base). Definizione di Ka e Kb. Esercizi sulla dissociazione 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 agenti 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 potenziale 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 termodinamica 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 equilibri 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. Definizione di equilibrio in fase omogenea di complessazione. Costanti 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). Equilibri termodinamici 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 eterogenei) 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).

-"Metodi didattici": prevederanno le "lezioni frontali, i seminari tenuti da Chimici dell’Istituto ICRCPAL (MiBACT), lezioni pratiche in laboratorio di Chimica, ricerca di materiale in biblioteche e on-line, per lo studio e la sintesi di testi riguardanti i 4 principali equilibri chimici dinamici in soluzione, da cui provengono molti effetti che spesso danneggiano i beni archivistici e librari, quali beni culturali indoor.

-"Metodi e criteri di verifica dei risultati di apprendimento": La modalità d'esame sarà scritta, e prevederà 8 domande, di cui: 7 a risposta multipla, ed un’unica domanda a risposta aperta. I criteri di valutazione adottati sono i seguenti: ad ogni domanda si attribuirà un massimo di 4 punti (se correttamente eseguita dallo studente). La domanda aperta sarà prevista per il raggiungimento del massimo punteggio, corrispondente a: 30/30 con lode.

Testi adottati: 

Fondamenti di Chimica Analitica di Skoog e West di James F. Holler, Stanley R. Crouch (31 Marzo, 2015)

Inglese
Prerequisites: 

The student must have passed the General Chemistry and Organic Chemistry exams

Aims: 

1. "Educational objectives", they are: 1. an adequate basic competence of the 4 main chemical equilibrium (in solution, in the homogeneous phase or heterogeneous phases) responsible for the phenomena of damages that involve the archival and book cultural heritage; 2. An adequate knowledge of the acid-base equilibrium, responsible for one of the most invasive chemical damages of the ancient manuscripts; 3. An adequate knowledge of the oxidation-reduction equilibrium, mainly involved in the chemical modifications of metals, contemplated in the composition and in the metal-gallic ink recepies; 4. An adequate knowledge of the main equilibriums of solubility in heterogeneous phase and, their main implication, in damage events, such as efflorescence and sub-florescence; 5. An adequate knowledge of the main equilibrium of complexity and chelating, concerning the metals of inks; 6. An adequate knowledge in the field of new nanomaterials that provide different properties for the 4 types of chemical equilibrium in solution (state of progress in Analytical Chemistry for the Archives and Libraries, as indoor Cultural Heritage).

2. "Expected results", Consistent with the training objectives of the CORLIB course provided by the SUA-CdS (frameworks A.4.b.2, A.4.c), the training activity of this module aims to provide the student with the following knowledge and skills:

-Knowledge and understanding of the thermodynamic and kinetic principles of the 4 types of chemical equilibrium in solution, acquired both in the theoretical training course and in the practical laboratory exercises of Analytical Chemistry. The knowledge and understanding of the dynamic equilibrium are two aspects necessary to address the real problems of restoration and conservation by adopting, designing, and finding solutions to solve them with competence and professionalism. In particular, CORLIB students are able to update their technical and scientific knowledge through continuous training, carried out using the most advanced bibliographic search engines, with which they can know the existence of new nanomaterials. Therefore, they also have the great ability to understand how with these new tools, that nanotechnologies make available, they can approach the restoration and recovery strategies in a new way, completely non-invasive and non-destructive, with respect to the traditionally proposed solutions.

-Applying knowledge and understanding when they study the bibliographic sources, where they find useful scientific data on the conservation status of the Cultural Heritage objectives, related to the 4 equilibrium in solution, mainly responsible for the damages of ancient manuscripts, books, parchments. For specific bibliographic sources, CORLIB students are trained during the Analytical Chemistry course, towards the acquisition of the main search engines that satisfy the useful information regarding the 4 chemical equilibrium in solution.

-Making judgements is fully achieved by CORLIB students thanks to the didactic tool of laboratory experiences, in which they acquire the capacity to recognize the damages to the cultural heritage, in particular referred to one (or more, if there were synergy of effects) of the 4 chemical equilibrium, present in solution, on which the course of Analytical Chemistry is founded. Finally, they reached autonomy of judgment that is verified during their examination, during laboratory activities and with their final exam.

-Communication skills are developed during the laboratory experiences, where students learn how to communicate the causes and the type of damages, appropriately related to the 4 basic equilibrium, using the scientific languages, synthetic and able to extract useful information for the scientific community. On the other hand, they cleverly communicate with restorers and conservation scientists providing them all the scientific and technical details, regarding the type of damages, if due to an acid-base action, or a redox-process, or a solubility problems (and therefore to the appearance of salt deposits, on the surfaces or into the bulk of the ancient manuscripts), or to the formation of complexes and/or chelates as products, capable of removing substances from the manuscript supports.

-Learning skills: is continuously stimulated by participation in seminars, Workshops organized in cooperation with the MiBACT reference institutes, summer schools and training courses. This learning capacity is also verified through the evaluation tool on practical activities, oral presentations, final reports and the elaborations concerning the activities performed in the first person, or as supervisors of other students being trained.

 

Programme: 

Program:

 

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.

 

"Metodi didattici", will include "lectures, seminars held by Chemists of the ICRCPAL Institute (from MiBACT, Roma), practical lessons in the laboratory of Chemistry, research of material in libraries and on-line, for the study and synthesis of texts concerning the chemical dynamic equilibrium, responsible for the damages and the conservation  status of indoor Cultural Heritage, concerning ancient books, manuscripts, parchments.

-Methods and criteria for verification of learning outcomes the exam mode will be written, and will include 8 questions, of which: 7 multiple-choice questions, and one open-ended question. The evaluation criteria adopted are the following: each question will be assigned a maximum of 4 points (if correctly performed by the student). The open application will be expected to reach the maximum score, corresponding to: 30/30 with honors.

Texts adopted: 

Fondamenti di Chimica Analitica di Skoog e West di James F. Holler, Stanley R. Crouch (31 Marzo, 2015)

Modalità di erogazione: 
Tradizionale
Valutazione: 
Prova scritta
Altre informazioni

Frequenza: FACOLTATIVA

Valutazione: Prova scritta

Anno Accademico: 2018-2019

Insegnato a: CORLIB corso a ciclo unico in conservazione e restauro di Beni Archivistici e Librari

Docente: FEDERICA VALENTINI

Carico didattico a:  CORSO A CICLO UNICO CORLIB CONSERVAZIONE E RESTAURO DI BENI ARCHIVISTICI E LIBRARI

Ore: 30

CFU: 6

Semestre: Primo semestre

Anno Accademico: 
2018-2019
Ore: 
30
CFU: 
6
Semestre: 
Primo semestre