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a Ciclo Unico
Scuola di Scienze
CHIMICA INDUSTRIALE
Insegnamento
CHIMICA FISICA INDUSTRIALE
SCP4064572, A.A. 2018/19

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2016/17

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea in
CHIMICA INDUSTRIALE
SC1157, ordinamento 2014/15, A.A. 2018/19
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Crediti formativi 10.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese INDUSTRIAL PHYSICAL CHEMISTRY
Sito della struttura didattica http://www.chimica.unipd.it/corsi/corsi-di-laurea/laurea-chimica-industriale
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Scienze Chimiche
Sito E-Learning https://elearning.unipd.it/chimica/course/view.php?idnumber=2018-SC1157-000ZZ-2016-SCP4064572-N0
Obbligo di frequenza
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile SAVERIO SANTI CHIM/02
Altri docenti DANILO PEDRON CHIM/02

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
AFFINE/INTEGRATIVA Attività formative affini o integrative CHIM/02 9.0
ALTRO Altre conoscenze utili per l'inserimento nel mondo del lavoro -- 1.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Secondo semestre
Anno di corso III Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
Turni
ESERCITAZIONE 3.0 30 45.0 Nessun turno
LABORATORIO 1.5 18 19.5 2
LEZIONE 5.5 44 93.5 Nessun turno

Calendario
Inizio attività didattiche 25/02/2019
Fine attività didattiche 14/06/2019
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2014

Commissioni d'esame
Nessuna commissione d'esame definita

Syllabus
Prerequisiti: L'insegnamento richiede conoscenze di matematica (Matematica), di termodinamica (Chimica fisica 1) e di meccanica (Fisica Generale 1).
Conoscenze e abilita' da acquisire: Il corso è finalizzato all’approccio alla termodinamica di non equilibrio, per acquisire le conoscenze necessarie per lo studio dei processi industriali, con riferimento sia alle trasformazioni fisiche che a quelle chimiche.

Per quanto riguarda le trasformazioni chimiche, l'insegnamento tende a fornire le conoscenze relative alle principali tipologie di reazioni complesse in fase gas e in fase condensata, alle teorie fondamentali della cinetica chimica e loro interpretazione meccanicistica, alle relazioni struttura-reattività e agli effetti del mezzo di reazione. Inoltre l'insegnamento cercherà di fornire allo studente le conoscenze necessarie per eseguire in laboratorio le misure cinetiche di base e interpretare le informazioni disponibili in pubblicazioni scientifiche e monografie.

Per quanto riguarda le trasformazioni fisiche l'insegnamento fornirà le conoscenze di base per la descrizione dei fenomeni di trasporto e la capacità di impostare e risolvere il bilancio per le proprietà fisiche più importanti per le quali vale il principio di conservazione.

Una parte dell’insegnamento (1 CFU, 10 ore di attività per ogni studente) è dedicata ad “Altre conoscenze utili per l'inserimento nel mondo del lavoro”, come previsto dal Regolamento delle Attività Didattiche (RAD). Gli studenti dovranno risolvere una problematica industriale proposta da un'azienda, presentando i risultati in un work project.
Modalita' di esame: L'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese viene verificata con una prova orale sugli argomenti svolti a lezione e sulle esperienze condotte in laboratorio:
1. fenomeni di trasporto e la capacità di impostare e risolvere il bilancio per le proprietà fisiche più importanti per le quali vale il principio di conservazione: trasporto di quantità di moto dei fluidi ideali, trasporto di calore e irraggiamento;
2. teorie cinetiche: effetto della temperatura e del solvente, reazione tra ioni ed effetto della forza ionica, reazioni di trasferimento elettronico in fase omogenea;
3. discussione sulle esperienze di laboratorio: cinetica di idrolisi di un alogenuro alchilico terziario, effetto della temperatura e del solvente, cinetica di scambio della N,N-dimetilpropionamammide via NMR dinamico.
4. gli studenti presenteranno il work project e sarà organizzato un incontro di presentazione dei lavori svolti aperto a docenti, studenti e aziende coinvolte.
Criteri di valutazione: La verifica delle conoscenze e delle abilità acquisite si baserà sui seguenti criteri:
1. comprensione degli argomenti svolti a lezione;
2. capacità di ricavare la legge cinetica delle principali tipologie di reazioni complesse e d'illustrare le principali teorie cinetiche;
3. capacità di impostare e risolvere il bilancio per le proprietà fisiche più importanti per le quali vale il principio di conservazione;
3. capacità di eseguire in laboratorio esperimenti di cinetica chimica;
4. capacità di redigere relazioni chiare e concise;
5. capacità di risolvere una problematica industriale proposta da un'azienda, presentando i risultati in un work project .
Contenuti: Parte A (4 CFU)
Effetto della temperatura sulla velocità di reazione. Equazioni di van't Hoff e Arrhenius; effetto di T in reazioni complesse. Legge di distribuzione di Boltzmann. Teoria delle collisioni. Cenni di termodinamica statistica: le funzioni di partizione. Teoria della velocità assoluta. Teoria di Lindemann-Christiansen. Postulato di Hammond. Formulazione termodinamica della teoria dello stato di transizione. Interpretazione dei parametri termodinamici di attivazione: reazioni di sostituzione nucleofila SN1 e SN2. Effetti del mezzo. Effetto solvente: variazione del momento di dipolo, teoria di Kirkwood. Ioni in soluzione: teoria di Debye-Hückel e teoria elettrostatica. Effetto della pressione idrostatica. Principi di NMR. Frequenza di Larmor e Zeeman splitting. NMR pulsato. Spostamento chimico e molteplicità. NMR dinamico: determinazione della dinamica dell’equilibrio e dell’energia di attivazione della N,N-dimetilformammide (DMF).
La teoria di Marcus.
Esperienze di laboratorio.
Cinetica di idrolisi di un alogenuro alchilico terziario:
- effetto della temperatura;
- effetto del solvente.
NMR dinamico: cinetica di scambio della N,N-dimetilformammide.

Parte B (5 CFU)
Fenomeni di trasporto: regime transitorio e stazionario. Trasporto di quantità di moto: moto dei fluidi reali, diffusività della quantità di moto, perdite di carico, equazioni del moto in situazioni diverse; cenni al moto turbolento. Trasporto di calore: diffusività termica, conduzione, equazioni del trasporto in condizioni diverse, trasmissione tra le fasi, trasporto per convezione. Regime transitorio. Irraggiamento.
Bilanci dei processi industriali. Classificazione dei processi ed equazione generale di bilancio. Bilanci di energia; bilanci in assenza ed in presenza di reazioni chimiche.

PARTE C (1 CFU)
Work Project. L’obiettivo è rafforzare il contatto tra gli studenti e il mondo del lavoro consentendo agli studenti di applicare le conoscenze acquisite a reali problematiche aziendali. In particolare, s’intende realizzare un’occasione di confronto tra studenti e imprese del Veneto, consentendo agli studenti di elaborare proposte originali per affrontare problematiche specifiche avanzate direttamente dalle imprese, attraverso un work project.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Le lezioni teoriche e gli esercizi in aula sono svolti con l’ausilio della proiezione di diapositive, integrati da alcuni esperimenti di cinetica chimica eseguiti da gruppi di 2-3 studenti, che presenteranno relazioni scritte dei risultati ottenuti in laboratorio.

Gli studenti, suddivisi in gruppi di 5-6, svilupperanno un work project collaborando con le aziende. E' previsto almeno un incontro in azienda. I docenti del Corso di Laurea saranno disponibili a supportare il lavoro degli studenti, tenendo conto delle tematiche da affrontare e valutando con le aziende il risultato finale.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Le dispense dei docenti e le slide usate a lezione vengono messe a disposizione dello studente su moodle. Saranno suggeriti alcuni testi di approfondimento.
Testi di riferimento:
  • R.B. Bird; W.E. Stewart, E.N. Lightfoot, Fenomeni di trasporto. Milano: Ambrosiana, 1970. per consultazione Cerca nel catalogo
  • K. S. Laidler,, Chemical Kinetics. http://www.abebooks.com: Prentice Hall, 1989. Third Edition Cerca nel catalogo
  • K. A. Connors, "", VCH, Chemical Kinetics. New York: VCH, 1990. Cerca nel catalogo

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Lecturing
  • Laboratory
  • Working in group
  • Questioning
  • Problem solving
  • Utilizzo di video disponibili online o realizzati

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Moodle (files, quiz, workshop, ...)

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Industria, innovazione e infrastrutture