UniCa Chimica Didattica Insegnamenti

Insegnamenti

Seleziona l'Anno Accademico:     2017/2018 2018/2019 2019/2020 2020/2021 2021/2022 2022/2023
Docente
ROBERTO MONACI (Tit.)
Periodo
Primo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
 



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[60/58]  CHIMICA [58/00 - Ord. 2012]  PERCORSO COMUNE 12 108

Obiettivi

Conoscenze e comprensione : il corso ha come obiettivo quello di fornire le conoscenze di base e la capacità di comprensione relative alla chimica industriale con particolare riferimento ai principi della termodinamica, cinetica, catalisi, meccanismo di reazione,la cui conoscenza ha importanti conseguenze dal punto applicativo (gestione o innovazione dei processi industriali).
Capacità di applicare conoscenza e comprensione : lo studente sarà in grado di applicare le proprie conoscenze e la capacità di comprensione nella scelta di un reattore industriale per la gestione di un dato processo chimico e nell’analisi dei più importanti processi industriali per la sintesi di intermedi per la gran parte delle produzioni chimiche, sia organiche che inorganiche. Effettuare il bilancio di materia e di energia di processi semplici, risolvere problemi elementari di scambio termico e separazione.
Autonomia di giudizio : lo studente sarà in grado di raccogliere ed interpretare autonomamente i dati scientifici derivati dalle misurazioni in laboratorio, di condurre uno esperimento con valutazione e quantificazione del risultato.
Abilità comunicative : lo studente sarà in grado di condurre le attività sperimentali in collaborazione;redigere una relazione sull’attività di laboratorio utilizzando i processori di scrittura e/o immagini e i più comuni programmi di calcolo.
Capacità di apprendimento : lo studente svilupperà le competenze necessarie per proseguire gli studi con un alto grado di autonomia. La preparazione raggiunta può consentirgli l’inserimento nei vari ambiti lavorativi.

Prerequisiti

Conoscenza dei concetti introdotti nei corsi del primo e secondo anno della laurea triennale in Chimica, in particolare : stechiometria, l'equilibrio chimico,entalpia ed energia libera, i gruppi funzionali della chimica organica e la loro reattività.

Contenuti

Modulo I Chimica Industriale
Richiami di termodinamica e cinetica dei sistemi chimici reagenti.Grado di avanzamento di una reazione. La velocità in funzione del grado di avanzamento e la temperatura per una reazione del primo ordine irreversibile, reversibile endotermica, reversibile esotermica. Reazioni di ordine variabile. Reazioni simultanee (parallele e consecutive). Reazioni radicaliche. Ipotesi dello stato stazionario e dello stadio determinante. Apparecchiature di reazione discontinue e continue.Le reazioni catalitiche eterogenee e le reazioni enzimatiche. Equazione di comportamento per i reattori Batch,CSTR e PFR. Tempo di residenza e tempo spaziale.
Reattori tubolari impaccati( catalitici ) per reazioni gas/solido. Condizioni isoterme: bilancio materiale, lunghezza del reattore e massa di catalizzatore. Condizioni adiabatiche: bilancio materiale e bilancio entalpico. Condizioni non-isoterme/non-adiabatiche. Comportamento autotermico e stabilità.Processi industriali. Gas di sintesi: produzione da combustibili fossili e biomasse; impieghi. Metanolo:produzione da gas di sintesi e impieghi. Ammoniaca: produzione da gas di sintesi e impieghi.
Modulo II Laboratorio di Chimica Industriale
Definizione di conversione,selettività e resa di un processo industriale. Attività e selettività di un catalizzatore. Catalisi omogenea. Catalisi acido-base. Catalisi eterogenea. Adsorbimento fisico e chemiadsorbimento. Classificazione dei catalizzatori. Catalizzatori acidi solidi. Rappresentazione del flusso di materia in un processo industriale. Calcoli stechiometrici e di bilanci di materia in sistemi semplici. L’equazione del bilancio di energia. Esercitazioni numeriche.
Trasferimento di calore : calore e temperatura. Trasferimento di calore per conduzione. Flusso di calore stazionario. Resistenze in serie al flusso di calore. Trasferimento di calore per convezione. Scambiatori di calore. Esercitazioni numeriche.
Processi di separazione : caratteristiche dei processi di separazione. Equilibrio di separazione. Il fattore di separazione e la sua relazione con le proprietà molecolari. Selezione dei processi di separazione. Distillazione : colonne di rettifica, rapporto di riflusso, determinazione del numero di piatti di una colonna. Esercitazioni numeriche.
Esercitazioni di laboratorio :
Gas-cromatografia : determinazione qualitativa e quantitativa di una miscela incognita;
Separazione degli isomeri xilenici mediante cristallizzazione frazionata e distillazione.
Determinazione acidità di un catalizzatore solido con il metodo di Benesi;
Studio di una reazione catalitica in fase liquida
Reazioni di polimerizzazione a)preparazione di un poliestere lineare; b)preparazione di un poliestere reticolato; c)sintesi del nylon 6-6;d)sintesi del plexiglas; e)reticolazione del polivinilalcol.
Sintesi di un tensioattivo e sua caratterizzazione.

Metodi Didattici

Modulo I - Chimica Industriale
48 ore di lezione frontale.

Modulo II - Laboratorio di Chimica Industriale
8 ore di lezione frontale; 16 ore di esercizi numerici; 36 ore di esercitazioni di laboratorio.

Verifica dell'apprendimento

L’esame di profitto prevede una prova scritta e una prova orale. La prova scritta consiste nella risoluzione di tre esercizi numerici riguardanti: la conversione, selettività, resa di una reazione, il bilancio di materia,il trasferimento di calore, il dimensionamento di una colonna di distillazione e tre domande aperte sugli argomenti trattatinel modulo di laboratorio. .La prova orale verte su tutti gli argomenti trattati nel modulo di teoria ,sugli esercizi oggetto della prova scritta e sulle relazioni delle esercitazioni di laboratorio. Il voto finale viene espresso in trentesimi come somma della votazione ottenuta nella prova scritta ( max 10 punti ) e nella prova orale ( max 20 punti ).Per poter sostenere la prova orale , la prova scritta deve essere superata con una votazione di almeno 6/10. La prova scritta è valida un anno.
Il voto finale tiene conto di vari fattori:
a) Capacità espressiva;
b) Conoscenza del linguaggio scientifico pertinente al corso;
c) Bagaglio di nozioni posseduto;
d) Capacità di collegare le nozioni e situarle entro un quadro logico;
e) Capacità di collegare differenti quadri trovando i punti comuni e istituire un disegno generale coerente;
f) Capacità di esprimere nozioni e concetti graficamente sotto forma per esempio di formule, schemi, equazioni.
Di conseguenza, il giudizio può essere:
a) Sufficiente (da 18 a 20/30)
Il candidato dimostra capacità espressive modeste, ma comunque sufficienti a sostenere un dialogo coerente. Poche nozioni acquisite, livello superficiale, molte lacune, e collegamenti concettuali di livello elementare. Capacità di espressione grafica piuttosto stentata;
b) Discreto (da 21 a 23)
Il candidato dimostra capacità espressive piú che sufficienti a sostenere un dialogo coerente. Accettabile padronanza del linguaggio scientifico. Discreta acquisizione di nozioni, ma scarso approfondimento, poche lacune, e collegamenti concettuali di moderata complessità. Capacità di espressione grafica accettabile;
c) Buono (da 24 a 26)
Il candidato dimostra soddisfacenti capacità espressive e significativa padronanza del linguaggio scientifico. Bagaglio di nozioni piuttosto ampio, moderato approfondimento, con piccole lacune. Capacità dialogica e spirito critico ben rilevabili. Capacità di espressione grafica piú che accettabile;
d) Ottimo (da 27 a 29)
Il candidato dimostra notevoli capacità espressive ed elevata padronanza del linguaggio scientifico. Bagaglio di nozioni molto esteso, ben approfondito, con lacune marginali. Notevole capacità dialogica, buona competenza e rilevante attitudine alla sintesi logica. Capacità di espressione grafica elevata;
e) Eccellente (30)
Il candidato dimostra elevate capacità espressive ed elevata padronanza del linguaggio scientifico. Bagaglio di nozioni molto esteso e approfondito, eventuali lacune irrilevanti. Ottima capacità dialogica, spiccata attitudine a effettuare collegamenti tra argomenti diversi. Grande dimestichezza con l’espressione grafica.
La lode si attribuisce a candidati nettamente sopra la media, e i cui eventuali limiti espressivi, nozionistici, concettuali, logici risultino nel complesso del tutto irrilevanti.

Testi

Modulo I
Testi consigliati
1)S.Carrà, M. Morbidelli "Chimica Fisica Applicata", Hoepli
2)O. Levenspiel "Ingegneria delle Reazioni Chimiche", Ambrosiana.
3)M.Coulson, F.Richardson’s "Chemical Engineering" vol. 3 (J.F. Richardson and D.G. Peacock, eds.), Pergamon.
Testi di approfondimento
1) L.Marrelli " Reattori Chimici " Vol.I,II, Efesto
2) V. Petrone" L’industria chimica", Siderea
Modulo II
Testi consigliati
1) C.A. Clausen, G. Mattson " Principles of Industrial Chemistry" John Wiley and Sons
Testi di approfondimento
1) S.Natoli,M.Calatozzolo "Tecnologie Chimiche Industriali" vol. I,II,III, Edisco
2) R.Cozzi, P.Protti,T. Ruaro “ Analisi Chimica" Vol.1 Cap. 17 - Zanichelli
Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, VCH

Altre Informazioni

Gli studenti hanno a disposizione:
le slides delle lezioni;
copia delle esercitazioni numeriche con traccia delle soluzioni;
copia dei testi del compito di esame.

Questionario e social

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