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CHIMICA INDUSTRIALE 1

CODICE 65719
ANNO ACCADEMICO 2021/2022
CFU
  • 5 cfu al 1° anno di 9020 CHIMICA INDUSTRIALE (LM-71) - GENOVA
  • SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE CHIM/04
    LINGUA Italiano
    SEDE
  • GENOVA
  • PERIODO 2° Semestre
    MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

    PRESENTAZIONE

    Nel corso sono richiamati principali concetti di termodinamica utilizzati nella Chimica Industriale e sono descritte le principali sintesi inorganiche e i processi chimici industriali (sintesi dell'ammoniaca, dell'acido nitrico, dell'acido solforico, processo Solvay (sintesi del Carbonato di Sodio), cristallizzazione industriale).

    OBIETTIVI E CONTENUTI

    OBIETTIVI FORMATIVI

    Obiettivo dell’insegnamento è quello di introdurre i fondamenti della chimica industriale fornendo le basi teoriche e gli strumenti culturali (termodinamica dei sistemi reali) per affrontare gli aspetti chimico - fisici applicati e operativi attraverso cui viene definito un processo tecnologico della chimica industriale, con particolare riferimento agli aspetti operativi di alcune sintesi industriali di tipo inorganico

    OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

    Al termine dell’insegnamento lo studente sarà in grado di utilizzare in maniera approfondita gli strumenti e le funzioni della termodinamica chimica per i sistemi reali (potenziali termodinamici, il concetto di  fugacità e di attività, il  potenziale chimico, la tensione di vapore, il fattore di comprimibilità. Inoltra dovrà utilizzare il metodo dei contributi di gruppo per calcolare la costante di equilibrio la sua dipendenza dalla temperatura considerando anche l'eventuale contributo dei calori molari e le grandezze termodinamiche a diverse pressioni. Dovrà saper maneggiare con precisione i fondamenti di cinetica chimica per descrivere le velocità di reazione in funzione di T delle reazioni chimiche esotermiche.

    Sulla base delle conoscenze avanzate precedentemnte descritte dovrà saper discutere in dettaglio il processi di produzione industriale dell'ammoniaca, dell'acido solforico, dell'acido nitrico,  del carbonato di calcio. Dovrà altresì conoscere i fondamenti termodinamici e cinetici del processo di cristallizzazione per controllare industrialmente la distribuzione di taglia del particolato.

    PREREQUISITI

    Principi base di termodinamica e cinetica chimica, nozioni generali di chimica di base

    MODALITA' DIDATTICHE

    Lezione tradizionale erogata mediante presentazioni powerpoint. Sono disponibili su AulaWeb gli appunti integrali del docente. Inoltre, è importante fare riferimento al testo “Principi della Chimica Industriale 1” di G. Natta e I. Pasquon (disponibile liberamente su www.giulionatta.it ).

    PROGRAMMA/CONTENUTO

    PARTE 1: RICHIAMI DI TERMODINAMICA

    Sistemi in evoluzione e all’equilibrio

    Calore non compensato

    Creazione di entropia e velocità di reazione

    Entalpia libera e potenziale chimico

    Equazione fondamentale della termodinamica chimica

    Equazione di Gibbs-Duhem

    Fugacità e attività

    Stati di riferimento

    Soluzioni ideali e reali

    leggi di Henry e Raoult

    Costante di equilibrio

    Entalpia libera, entalpia ed entropia standard di formazione dei composti

    Reazioni termodinamicamente favorite e sfavorite

    Stabilità termodinamica dei composti rispetto agli elementi

    Tensioni standard di ossidazione – serie elettrochimica

    Influenza di T sulle grandezze termodinamiche.

     

    PREVISIONE DI GRANDEZZE FISICHE E TERMODINAMICHE DI GAS IDEALI, DI LIQUIDI PURI, DI SOLIDI E DI ELETTROLITI.

    Il metodo dei contributi di gruppo per il calcolo delle entalpie libere standard di sostanze allo stato gassoso e condensato

    Calori molari di gas ideali puri, dei liquidi e dei solidi

    Calore latente di vaporizzazione dei liquidi

     

    APPLICAZIONE DELLE ENTALPIE LIBERE DI FORMAZIONE E DELLE ENERGIE DI DISSOCIAZIONE DEI LEGAMI ALLO STUDIO DI RELAZIONI CHIMICHE.

    Calcolo della resa di equilibrio termodinamico

    Diagramma di Francis – stabilità relativa degli idrocarburi

    Stabilità relativa di radicali e ioni

    Caratteristiche termodinamiche di alcune reazioni chimiche. Effetto di T e p.

    Il gas di sintesi

     

    PROPRIETÀ DEI GAS REALI E DI LIQUIDI PURI, EQUILIBRI CHIMICI E CALORI DI REAZIONE IN SISTEMI GASSOSI REALI.

    Equazioni di stato di gas reali allo stato puro

    Legge degli stati corrispondenti

    Densità dei liquidi puri

    Coefficienti di fugacità

    Valutazione delle proprietà termodinamiche per sistemi gassosi non ideali

    Leggi di Amagat, Dalton e delle condizioni pseudocritiche

    Esempi

     

    EQUILIBRI CHIMICI E CALORI DI REAZIONE IN SISTEMI CONDENSATI.

    Calori integrali di soluzione e cenni alle proprietà delle soluzioni

    Calori di reazione nei sistemi liquidi

    Esempi di equilibri chimici in sistemi condensati.

     

    PARTE 2: PROCESSI INDUSTRIALI SI SINTESI e CRISTALLIZZAZIONE INDUSTRIALE

     

    CENNI ALLA COSTRUZIONE E GESTIONE DELL’IMPIANTO

    APPLICAZIONE DEI PRINCIPI TERMODINAMICI E CINETICI NELLA DESCRIZIONE DI IMPORTANTI PROCESSI INDUSTRIALI - STRUTTURA DEGLI IMPIANTI

    Sintesi dell’ammoniaca

    Sintesi dell’acido solforico

    Sintesi dell’acido nitrico

    Il processo Solvay per la produzione del carbonato di sodio

    Cristallizzazione industriale

    TESTI/BIBLIOGRAFIA

    • G. Natta, I. Pasquon, Principi della Chimica Industriale, Vol. 1, Città Studi, Milano (1993)

    http://www.giulionatta.it/pdf/pubblicazioni/00537.pdf

    Questo testo è il riferimento per la prima parte del corso. Per quanto non espressamento riportato nel vol. 1 del libro di G. Natta, sono disponibili gli appunti del docente (su Aula Web)

     

    Per la parte relativa ai richiami di termodinamica, possono inoltre essere consultati:

    • G. Natta, I. Pasquon, P. Centola, Principi della Chimica Industriale, Vol. 2, CLUP, Milano (1978)

    http://www.giulionatta.it/pdf/pubblicazioni/00615.pdf

    • H.S. Fogler, Elements of chemical reaction engineering 2nd ed., Prentice-Hall International Editions, New Jersey, 1992.
    • E.W. Comings, High Pressure Technology, McGraw-Hill, New York (1956). Cap. 8 e 12.
    • S. Carrà, Introduzione alla Termodinamica Chimica, Zanichelli, Bologna (1972). Paragrafi vari.
    • E. Keszei, Chemical Thermodynamics: An Introduction, Springer (2013).
    • O.A. Hougen, K.M. Watson, R.R. Ragatz, Principi dei Processi Chimici, Casa Editrice Ambrosiana, Milano (1966).

    Per la parte relativa ai processi industriali sono disponibili gli appunti del docente. Possono inoltre essere consultati:

    • E. Mariani “Chimica Applicata Industriale 1”, UTET, Torino, 1972. Paragrafi vari.
    • A. Girelli, L. Matteoli, F. Parisi “Trattato di Chimica Industriale e Applicata 1”, Zanichelli, Bologna, 1969. Paragrafi vari.
    • C.A. Vancini “La Sintesi dell’Ammoniaca”, Ulrico Hoepli, Milano, 1961. Paragrafi vari.

     

    DOCENTI E COMMISSIONI

    Commissione d'esame

    DAVIDE COMORETTO (Presidente)

    SILVIA VICINI

    MARINA ALLOISIO (Presidente Supplente)

    MAILA CASTELLANO (Supplente)

    PAOLA LOVA (Supplente)

    LEZIONI

    INIZIO LEZIONI

     Le lezioni dell'insegnamento avranno inizio a partire dal 28/02/2022 e saranno comunicate tempestivamente nel dettaglio.

     

    Orari delle lezioni

    L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

    ESAMI

    MODALITA' D'ESAME

    Esame orale condotto da due docenti per una durata non inferiore a 30 minuti.

    La prova orale consiste usualmente nella discussione di una sintesi industriale e di una parte dei principi di termodinamica chimica utilizzati per realizzare tale sintesi industriale. Lo studente deve dimostrare di aver compreso i fondamenti del problema e della sua implementazione industriale ed esporli con proprietà di linguaggio in maniera logica. Le due parti hanno ugual peso nella determinazione del voto finale.

    In casi di emergenza e solo in seguito a specifiche disposizioni emanate espressamente dall’Ateneo di Genova, la modalità di svolgimento degli esami di profitto potranno essere modificate fino a prevedere la possibilità di sostenere la prova on line.

    MODALITA' DI ACCERTAMENTO

    Scopo della prova d'esame è la verifica da parte della commissione del conseguimento degli obiettivi formativi dell'insegnamento cioè la comprensione delle basi teoriche e degli strumenti culturali (termodinamica dei sistemi reali) per affrontare gli aspetti chimico - fisici applicati e operativi attraverso cui viene definito un processo tecnologico della chimica industriale, con particolare riferimento agli aspetti operativi di alcune sintesi industriali di tipo inorganico.

    In caso contrario, lo studente è invitato ad approfondire lo studio e ad avvalersi di ulteriori spiegazioni da parte del docente prima di sostenere nuovamente l’esame. Per garantire la corrispondenza tra gli argomenti dell'esame e gli obiettivi formativi dell’insegnamento, il programma dettagliato del corso viene caricato su AulaWeb ed illustrato all’inizio delle lezioni, in modo che gli studenti possano verificarne l'aderenza.

    Calendario appelli

    Data Ora Luogo Tipologia Note
    02/02/2022 10:00 GENOVA Orale
    16/06/2022 10:00 GENOVA Orale
    30/06/2022 10:00 GENOVA Orale
    22/07/2022 10:00 GENOVA Orale
    16/09/2022 10:00 GENOVA Orale
    07/10/2022 10:00 GENOVA Orale

    ALTRE INFORMAZIONI

    Per qualsiasi ulteriore informazione, gli studenti sono invitati a contattare direttamente il docente via email (davide.comoretto@unige.it), telefono (010-3538736; 3358046559) o nel suo ufficio/laboratorio.