INFORMAZIONI SU

Fondamenti di chimica industriale ambientale

Programma dell'insegnamento di Fondamenti di chimica industriale ambientale - cdl in Ingegneria Gestionale

Docente

prof.ssa Carla de LEITENBURG

Crediti

6 CFU

Lingua

Italiano

Obiettivi formativi specifici

Il Corso si prefigge di introdurre i fondamenti della chimica industriale fornendo le basi teoriche e gli strumenti culturali per affrontare gli aspetti operativi ed il bilancio di materia e di energia attraverso cui viene definito un processo tecnologico industriale di trasformazione.

Competenze acquisite

- Affrontare problemi teorici di bilanci di materia.
- Valutare le reazioni chimiche come sistemi termodinamici e i parametri collegati.
- Affrontare problemi di valutazione delle cinetiche delle reazioni chimiche di interesse industriale ed ambientale.

Programma

Bilanci di materia: bilanci di materia in sistemi semplici, con riciclo e con spurgo; conversione, resa e selettività di una reazione (9 ore).
Termodinamica. Principi: 1a legge: energia, calore e lavoro; energia interna ed entalpia), stati standard, capacità termica a pressione e volume costanti, calori di reazione, legge di Hess e di Kirchhoff. 2a legge: entropia e spontaneità delle reazioni, espansioni isoterme reversibili di un gas perfetto, entropia di un processo irreversibile, dipendenza dell'entropia da temperatura e pressione, entropia standard e 3a legge della Termodinamica (6 ore).
Termodinamica. Spontaneità dei processi: energia libera (Gibbs ed Helmholtz), lavoro massimo di non espansione, energia libera standard, di formazione; variazione di energia libera e composizione, legge di van't Hoff, effetto della pressione sulla energia libera di Gibbs; valutazione delle condizioni di esercizio; stabilità degli idrocarburi e diagramma di Frances; potenziale chimico, gas reali, fugacità e coefficiente di fugacità; trasformazioni delle sostanze pure: diagrammi di fase, stabilità e transizione di fase a temperatura o pressione costante, linee di transizione di fase; superfici liquide e tensione superficiale; miscele: equazione di Gibbs-Duhem; proprietà delle miscele semplici, volume parziale molare ed energia libera parziale molare; energia libera, entropia ed entalpia di mescolamento dei gas; potenziale chimico dei liquidi, leggi di Henry e Raoult, proprietà delle soluzioni, energia libera, entropia ed entalpia di mescolamento delle soluzioni, proprietà colligative, attività del solvente e del soluto (miscele ideali e reali) (16 ore).
Termodinamica. Equilibri di fase: diagrammi di fase composizione-pressione a temperatura costante, regola delle fasi, sistemi a 1 e 2 componenti, regola della leva; diagrammi di fase temperatura-composizione a pressione costante; azeotropi, liquidi immiscibili e parzialmente miscibili; diagrammi liquido-liquido: separazione di fasi, temperatura critica superiore ed inferiore, distillazione di liquidi
parzialmente solubili; diagrammi liquido solido: eutettici, sistemi che reagiscono, fusione incongruente; sistemi a 3 componenti, liquidi parzialmente miscibili (9 ore).
Cinetica chimica: velocità di reazione, legge cinetica, ordine di reazione, metodo dell'isolamento, metodo differenziale ed integrale;  reazioni irreversibili a 1 componente, ordine 1, 2 e 0; tempo di emireazione e reazioni bimolecolari di ordine 2; teoria dello stato di transizione e legge di Arrhenius; reazioni coinvolgenti equilibri, reazioni irreversibili parallele e consecutive, reazioni coinvolgenti stati stazionari, con pre-equilibri e con catalizzatori omogenei; cinetica in reattori batch, CSTR e PFR, bilancio di materia e conversione;
cenni di dimensionamento e reattori in serie. (14 ore).
Catalisi: fenomeno catalitico e suoi stadi, classificazione dei catalizzatori, sintesi, selettività, promotori e veleni (6 ore).

Bibliografia

- P.W. Atkins “Physical chemistry” 5a ed., Oxford University Press, Oxford, 1994
- O. Levenspiel “Chemical Reaction Engineering” 2a ed., Wiley International Editions, New York, 1972
- H.S. Fogler “Elements of chemical reaction engeneering” 2a ed., Prentice-Hall International Editions, New Jersey, 1992
- I. Pasquon “Chimica Industriale” 4a ed., Città Studi, Milano, 1993
- G. Natta, I. Pasquon e P. Centola “Principi della chimica industriale: 2 catalisi e cinetica applicata alle reazioni della
grande industria” 2a ed., Città Studi
- J.F. La Page “Applied heterogeneous catalysis” Ed. Technip, Paris, 1987

Modalità d'esame

prova orale