66970 - FONDAMENTI DI CHIMICA INDUSTRIALE E LABORATORIO

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente ha competenze sulle principali classi di reazioni e materie prime utilizzate nella produzione chimica industriale e sulla condotta delle stesse reazioni da un punto di vista applicativo, acquisendo sensibilità alle problematiche relative alla sicurezza e alla compatibilità ambientale. In particolare è in grado di analizzare schemi di processi chimici semplificati, che includano trattamento dei reagenti; reazione; separazione e purificazione dei prodotti, e di valutare processi pericolosi e che usano miscele di reazione infiammabili. Il laboratorio integra le lezioni del corso istituzionale.

Contenuti

Prerequisiti

- Conoscenza delle principali grandezze fisiche e delle relazioni che le legano, principali unità di misura (attività formativa: Fisica)

- Reazione chimica nei suoi bilanci di materia ed energia, gli equilibri chimici omogenei ed eterogenei, la spontaneità delle reazioni chimiche e la loro velocità (attività formativa: Chimica Generale e Inorganica con Laboratorio)

- La nomenclatura e la struttura dei composti organici; il corretto modo di scrivere le strutture organiche; la struttura e la reattività dei diversi gruppi funzionali delle molecole organiche; i concetti di isomeria strutturale, regio- e stereoisomeria; la struttura e la reattività degli intermedi reattivi. Il rischio associato alle operazioni di laboratorio e uso in sicurezza di reagenti e semplici apparecchiature e di smaltire correttamente i residui delle attività (attività formativa: Chimica Organica I con Laboratorio)

- Illustrazione delle leggi della termodinamica, che si occupa delle trasformazioni di energia, e dei fondamenti della cinetica, che indaga la velocità delle reazioni chimiche e i fattori che la influenzano (attività formativa: Chimica Fisica e Laboratorio di Chimica Fisica)

- Comprensione ed applicazione delle principali tecniche analitiche, identificazione degli equilibri chimici presenti e valutazione dell’influenza dei parametri chimici su di essi. Conoscenza e utilizzo delle principali tecniche analitiche strumentali (attività formativa: Chimica Analitica Strumentale con Laboratorio)

Programma

Le materie prime e l'industria chimica ad essa legata: carbone, gas naturale, petrolio, sostanze naturali, scarti dell'industria alimentare. Struttura dell'industria chimica: chimica di base, chimica intermedia, chimica derivata, chimica fine di sintesi, chimica fine di formulazione. Concetti di catalisi industriale Criteri di condotta delle reazioni chimiche: reazioni esotermiche in fase vapore e in fase liquida, reazioni di ossidazione, clorurazione e idrogenazione, reazioni endotermiche, reazioni di deidrogenazione, reazioni acido-base. Cenni di principi di economia applicata all'industria chimica.
Analisi di flowsheet di processo industriali. Esempi dettagliati di processi industriali. Cenni sui criteri di sicurezza nell'industria chimica e sulle principali cause di rischio. Valutazione dei parametri di processo in reazioni modello.
Esercitazioni in laboratorio. Preparazione di catalizzatori in massa e supportati. Reazioni condotte in reattore discontinuo: un esempio di processo in catalisi acido-base Determinazione dei principali parametri di processo in reazioni di interesse industriale a basso impatto ambientale.

Testi/Bibliografia

J.A. Moulijn, M. Makkee, A. van Diepen, Chemical Process Technology, Wiley & Sons, 2001.
K. H. Buchel, H.-H. Moretto, P. Woditsch, Industrial Inorganic Chemistry, Wiley-VCH, 2000.
A. Girelli, L. Matteoli, F. Parisi, Trattato di Chimica Industriale ed Applicata, Zanichelli, Bologna, A. Heaton(Ed.), An Introduction to Industrial Chemistry, Blackie Acad. & Prof., London ,1996.
G. Natta, I. Pasquon, P. Centola. Principi della Chimica Industriale, CLUP, Milano, 1989

Metodi didattici

Il corso è costituito da lezioni frontali tenute in aula ed è integrato da lezioni e attività esercitazionali che vengono svolte in aula e in laboratorio. L'attività di laboratorio prevede esperienze focalizzate sulle tematiche trattate a lezione e viene svolta nei laboratori chimici didattici.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Tipo di verifica: la verifica dell'apprendimento avviene attraverso una prova finale, finalizzata all'accertamento dell'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese.

Il colloquio vuole valutare la comprensione, le capacità critiche e metodologiche maturate e l'elaborazione personale attuata dallo studente delle tematiche trattate. In modo particolarmente positivo saranno valutate l'autonomia e la padronanza espressiva, nonchè la capacità di giustificare ed argomentare le scelte effettuate.

La prova finale si articola in una prova orale e in una relazione sull'attività svolta in laboratorio.

Modalità di svolgimento: la prova orale consiste in un colloquio sui contenuti del corso. L'esito della prova concorre per il 90% alla valutazione finale.

La relazione sulla attività svolta in laboratorio viene valutata in relazione all'accuratezza nella descrizione della metodologia sperimentale applicata e alla correttezza nella elaborazione e discussione dei risultati ottenuti. La consegna da parte di ogni gruppo di lavoro è di norma richiesta almeno una settimana prima dello svolgimento della prova orale sostenuta da un componente di quel gruppo di lavoro. L'esito concorre per il 10% alla valutazione finale.

Il voto finale, espresso in trentesimi, risulta dalla media pesata dei due contributi.

Strumenti a supporto della didattica

Il corso si svolge attraverso lezioni ed attività esercitazionali svolte in aula e in laboratorio. Queste attività si avvalgono anche di supporti quali presentazioni in Powerpoint e videoproiezione; il materiale didattico presentato in queste occasioni è messo a disposizione degli studenti in formato elettronico. Dispense sono fornite relative alle esperienze condotte in laboratorio. Le attività di laboratorio sono svolte presso i laboratori chimici didattici.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Nikolaos Dimitratos