analisi quantitativa di bevande alcoliche

Analisi Quantitativa di Bevande Alcoliche

Andrea Checchetti| Master in «Professione formatore in didattica delle scienze» | A.A. 2014-15

Uso del metodo della retta di taratura per determinare il grado alcolico di campioni di Paesanella, un distillato della famiglia della grappaWorld Journal of Chemical Education Vol. 3, No. 3, 2015, pp 70-73. doi: 10.12691/wjce-3-3-3

http://www.sciepub.com/journal/WJCE

http://www.sciepub.com/journal/WJCE

http://www.sciepub.com/journal/WJCE/Archive

http://www.sciepub.com/journal/WJCE/Archive

http://www.sciepub.com/WJCE/content/3/3

Didattica Laboratoriale

• Nell'ambito delle attività di laboratorio relative al programma di insegnamento di Chimica Analitica e Strumentale di una quinta classe di un Istituto Tecnico con articolazione «Chimica, Materiali e Biotecnologie», gli studenti, per mezzo di uno spettrofotometro UV/Vis, hanno determinato il grado alcolico di una serie di campioni di Paesanella, un distillato della famiglia della grappa.

• In questo esperimento di analisi quantitativa gli studenti hanno preparato una serie di soluzioni acqua/etanolo per determinare, mediante misure di assorbanza, la retta di taratura.

• Gli studenti hanno trovato, utilizzando EXCEL, l'equazione lineare con cui calcolare il grado alcolico dei campioni di Paesanella.

Legge di Lambert-Beer

•

• Dove

• A = Assorbanza

• a = coefficiente di assorbimento molare

• b = cammino ottico attraverso il campione (cm)

• C = concentrazione dell’acqua nella miscela

• Sia a che b sono costanti, così che A è proporzionale a C.

Procedura per determinare la retta di taratura

1. Preparare una soluzione concentrata standard dell'analita;2. Preparare in matracci tarati una serie di soluzioni standard per diluizione della soluzione standard

concentrata;3. Preparare la soluzione che contiene tutti i reagenti tranne l'analita (blanck reagent);4. Impostare lo spettrofotometro per la misura, scegliendo opportunamente i valori delle variabili di

funzionamento;5. Registrare le risposte strumentali di ogni soluzione standard e del “blanck reagent”;6. Costruire una curva di taratura ponendo in ascissa la concentrazione degli standard e

l'assorbanza in ordinate;7. Determinare l'equazione facendo uso di Excel se il grafico è una linea retta;8. Ricavare la concentrazione incognita facendo uso della legge di Lambert -Beer.

Principio

• Le soluzioni acquose possono essere misurate nel vicino infrarosso (NIR);

• Le molecole d’acqua mostrano un assorbimento (overtone) nella regione tra 970 e 980 nm;

• Quando è miscelata con l’etanolo che non esibisce assorbimento in questo intervallo l’assorbanza misurata è proporzionale alla sua concentrazione nella miscela.

Dati/Osservazioni:

Luce vicino infrarosso

Figure 1. Near-Infrared Light Region

© The Author(s) 2015. Published by Science and Education Publishing.

Checchetti Andrea et al. Quantitative Analysis of Alcoholic Drinks. Use of Calibration Curve Method to Determine the Alcoholic Degree of Samples of Paesanella, a Distillate of the Family of Grappa. World Journal of Chemical Education, 2015, Vol. 3, No. 3, 70-73. doi:10.12691/wjce-3-3-3

Dati/Osservazioni:

lmax = 974 nm

A = 0,166

Figure 2. Absorption spectrum of water



Valori di assorbanza delle miscele

Table 1. Absorbance values vs percentage of ethanol

Checchetti Andrea et al. Quantitative Analysis of Alcoholic Drinks. Use of Calibration Curve Method to Determine the Alcoholic Degree of Samples of Paesanella, a Distillate of the Family of Grappa. World Journal of Chemical Education, 2015, Vol. 3, No. 3, 70-73. doi:10.12691/wjce-3-3-3© The Author(s) 2015. Published by Science and Education Publishing.

Ethanol (%) Absorbance

0 0.166

10 0.139

20 0.130

40 0.098

60 0.058

80 0.022

90 0.014

100 0

Dati/Osservazioni

Eq. della retta per determinare la Cincognita:

Figure 3. Calibration line



Dati/Osservazioni:

lmax = 00937

Volume conc. = 39,82 %

Volume conc. dichiarato = 40 %

Errore % = 0,44

Figure 4. Absorption spectrum of cognac

Checchetti Andrea et al. Quantitative Analysis of Alcoholic Drinks. Use of Calibration Curve Method to Determine the Alcoholic Degree of Samples of Paesanella, a Distillate of the Family of Grappa. World Journal of Chemical Education, 2015, Vol. 3, No. 3, 70-73. doi:10.12691/wjce-3-3-3© The Author(s) 2015. Published by Science and Education Publishing.

Dati/Osservazioni:

Spettri di assorbimento dei quattro campioni di Paesanella

Includere l'osservazione in base ai dati tratti dagli esperimenti

Figure 5. Absorption spectra of samples of Paesanella



Campioni di Paesanella analizzati

Table 2. Alcoholic degree of samples of Paesanella



Paesanella Alcoholic degree Absorbance

n. 1 71.41 0.040

n. 2 63.76 0.053

n. 3 60.82 0.058

n. 4 56.71 0.065

Discipline coinvolte

1. Chimica (reazioni di fermentazioni, molecole organiche);2. Fisica (proprietà fisiche, stati fisici, passaggi di stato);3. Chimica-Fisica (spettrofotometria UV/Vis);4. Tecnologie (distillazione, colonne di distillazione, impianto di

distillazione);5. Scienze naturali (vitigni, vinacce);6. Scienze della terra (suoli, fattori di controllo climatico);7. Matematica (equazione di una retta, regressione lineare, coefficiente

di determinazione R2, confronto tra il metodo grafico, analitico e regressione lineare, calcoli stechiometrici);

8. Informatica (foglio elettronico Excel).

Conclusioni

• I risultati degli ultimi rapporti OCSE-PISA degli studenti italiani dimostrano come i modelli di trasmissione delle conoscenze scientifiche non sono più adeguati e che è urgente introdurre nuove metodologie didattiche;

• In questo contesto l'implementazione delle attività di laboratorio permette di acquisire una serie di competenze chiave

• Sul piano metodologico, relativamente alle azioni previste dal Master, sono state messe insieme due modalità di concepire il laboratorio: la prima come verifica spazio-temporale delle leggi e la seconda come terreno fertile per lo sviluppo di un pensiero critico.

• In questo modo lo studente è in grado di:

fondere le abilità manuali con quelli mentali,

creare le giuste sinergie tra pensare e agire, al fine di condividere le teorie e i concetti con l'elaborazione e la sperimentazione.

Elenco delle citazioni

• Ministero delle Politiche Agrigole Alimentari e forestali, Scheda Tecnica della grappa, Decreto 1 August 2011.

• R. Cozzi, P. Protti, T. Ruaro, Analisi Chimica Strumentale. Bologna, Italy, Zanichelli, 1997, vol. C.

• H. Abo, Near-Infrared Region Measurement and Related Considerations Part 1 FTIR Talk Letter Vol. 9.

• R. Cozzi, P. Protti, T. Ruaro, Analisi Chimica Strumentale. Bologna, Italy, Zanichelli, 1997, vol. B.

• PISA 2009 Results Executive Summary Available:

• http://www.oecd.org/dataoecd/34/60/46619703.pdf.