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PORTALE DELLA DIDATTICA

Chimica organica, fenomeni di trasporto e sicurezza

03PRZLS

A.A. 2020/21

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 38
Esercitazioni in aula 9
Esercitazioni in laboratorio 3
Tutoraggio 3
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Collaboratori
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Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
2020/21
L’insegnamento è composto da due moduli e ha i seguenti obiettivi formativi: - la conoscenza della chimica organica necessaria per lo studio dei materiali a base di carbonio quali i polimeri, ovvero la conoscenza dei composti organici (struttura, nomenclatura, tecniche comuni di caratterizzazione spettroscopica) e della loro reattività con l'interpretazione razionale dei meccanismi di reazione (natura dei reagenti, intermedi, aspetti cinetici e termodinamici, stereochimica); la conoscenza della letteratura scientifica chimica. - la conoscenza di base dei meccanismi di trasporto di quantità di moto, materia e di calore; la capacità di prevederne quantitativamente la velocità e l'entità.
The course is made of two parts. The first part is on organic chemistry and the main topics are: – basics of organic chemistry, i.e. the organic compounds also in view of approaching carbon-based materials such as polymers, main reactions of organic molecules with their mechanisms; – basics of UV, IR and NMR spectroscopies; – the chemical literature. The second part is Transport Phenomena and Safety. The main topics covered include: – Mechanisms of momentum transport; – Mechanisms of mass transport; – Mechanisms of heat transport; – Calculation of momentum, mass and heat transfer coefficients.
L'obiettivo della prima parte dell’insegnamento è sviluppare nell'allievo l'abilità di riconoscere le principali classi di composti organici e le principali reazioni chimiche, interpretandole attraverso i meccanismi di reazione. L'allievo deve anche rendersi capace di usare la nomenclatura IUPAC per i composti organici, applicare metodi spettroscopici per l'identificazione di prodotti organici, reperire dati attraverso le fonti della letteratura scientifica. Quindi al termine dell'insegnamento si chiederà allo studente di: - conoscere le classi dei composti organici e la loro nomenclatura IUPAC - conoscere i meccanismi principali delle reazioni chimiche di base - conoscere le spettroscopie e la loro applicabilità per l'identificazione dei composti organici e il controllo delle loro reazioni - conoscere l'organizzazione della letteratura scientifica - aver acquisito manualità in semplici operazioni di laboratorio (preparazione e diluizione di soluzioni, conduzione di analisi spettrocopiche (spettroscopia UV-Vis) La seconda parte dell’insegnamento porta l'allievo a conoscere i meccanismi diffusivi e convettivi del trasporto di proprietà. La trattazione sarà volta a fornire all'allievo la capacità di valutare quantitativamente questi fenomeni. Pertanto al termine dell'insegnamento l'allievo dovrà essere in grado di impostare in modo matematicamente corretto i problemi di scambio di calore, di materia e di quantità di moto, e di risolvere tali problemi per geometrie semplici. Ai fini dell'autonomia di giudizio e della comunicazione tecnica l'allievo deve essere inoltre in grado di - redigere una relazione di laboratorio - consultare la letteratura scientifica - conoscere la terminologia internazionale, in particolare quella inglese. Queste conoscenze e abilità vengono acquisite attraverso le esercitazioni di laboratorio e la preparazione di una ricerca bibliografica semplice.
At the end of the first part of the course, students will be able to recognise the main classes of organic compounds and their most common reactions with their chemical mechanisms. Students will also know: a) basic spectroscopic methods for the identification of organic molecules b) use of IUPAC nomenclature c) basic ideas on scientific literature. At the end of the second part of the course, students can solve problems (with simple geometry) involving momentum, mass and heat transfer by a rigorous development of the basic differential equations of energy, mass and momentum. In order to reach assessment autonomy and technical communication, the students must be able to: – write a laboratory report – analyze scientific literature – know international terminology These knowledges and skills shall be achieved through laboratory practices and bibliography research. Lab work will include simple experiments with the use of UV-Vis spectrophotometer, tensiometer and polarimeter.
L'allievo deve conoscere i fondamenti della chimica generale, in particolare i concetti di legami chimici primari e secondari, la stechiometria, gli equilibri chimici, nonché le basi della termodinamica, della fisica e della analisi matematica.
Students should know the basic concepts of general chemistry (atom structure, chemical bonding, stoichiometry, thermochemistry, chemical equilibria, kinetics). Basics of thermodynamics, physics and calculus are required.
Prima parte: Fondamenti di chimica organica Ibridizzazioni e legami primari del C. I composti organici di base e relativa nomenclatura essenziale. I composti eterociclici. Composti derivati: classificazione delle principali famiglie di composti contenenti ossigeno e di composti contenenti azoto. Regole principali di nomenclatura IUPAC sostitutiva. Composti organici reattivi in polimerizzazione. Legami secondari dei composti organici: effetto sulle proprietà fisiche e sulla solubilità. Classificazione dei solventi. I tensioattivi. Isomeria dei composti organici: metamerie e stereoisomerie conformazionali, geometriche, ottiche. Stati energetici delle molecole organiche (stabilità, reattività) attraverso la teoria della risonanza: effetti elettronici dei gruppi funzionali organici. Composti acidi e basici secondo Arrehnius, Bronsted-Lowry, Lewis. Equilibrio acido-base nei composti organici. Elementi di spettroscopia UV-visibile: transizioni elettroniche tipiche, gruppi cromofori e batocromici, il colore. Elementi di spettroscopia infrarossa: cenni ai fenomeni fisici a base della tecnica analitica, modi di risonanza ( stretching, bending). Elementi di spettroscopia di risonanza magnetica nucleare NMR: cenni ai fenomeni fisici a base della tecnica analitica, chemical shifts, regole per la previsioni dei segnali di risonanza e della loro molteplicità. Determinazioni quantitative con tecniche spettroscopiche: legge di Lambert-Beer, metodi della retta di taratura, metodo delle aggiunte standard. Utilizzo delle spettroscopie per il monitoraggio della cinetica di una reazione. Reazioni chimiche dei composti organici: classificazione secondo esito e secondo meccanismo di reazione. Reazioni di addizione con meccanismo radicalico, reazioni di addizione con meccanismo elettrofilo, addizioni nucleofile al carbonile. Cenni sulla reazione di polimerizzazione radicalica e relativo meccanismo (a completare la spiegazione sul meccanismo delle addizioni radicaliche). Reazioni di sostituzione: sostituzioni elettrofile aromatiche, sostituzioni con meccanismo radicalico su idrocarburi saturi, sostituzioni nucleofile alifatiche con meccanismi Sn1 e Sn2, sostituzioni nucleofile aciliche. Eliminazioni unimolecolari e bimolecolari. La letteratura scientifica: sorgenti primarie e secondarie, cenni di ricerca bibliografica. Seconda parte: Fenomeni di trasporto e sicurezza Bilanci di proprietà globali e locali Trasporto di energia: Conduzione, legge di Fourier e conducibilità termica; Convezione, proprietà dei fluidi, interazioni fluido-parete, legge di Newton, coefficienti di scambio; Irraggiamento, interazione radiazione-superfici, scambio di energia tra corpi neri e grigi, fattori di forma. Trasporto di quantità di moto: trasporto molecolare e legge di Newton; Viscosità nel caso di fluidi Newtoniani e non Newtoniani: gas, liquidi (polimerici e non), sospensioni ed emulsioni; trasporto per convezione; interazioni fluido-parete; definizione di coefficiente di attrito; Problemi di trasporto di quantità di moto per geometrie semplici; Impostazione generale delle equazioni di trasporto. Trasporto di materia: Convezione, diffusione e legge di Fick; Problemi di trasporto di materia in geometrie semplici; Impostazione generale delle equazioni di trasporto; Diffusione in mezzi eterogenei e porosi; Modelli semplificati per il trasferimento di materia interfacciale.
solubility. Classification of solvents. Surfactants. Classification of organic compounds and basics of IUPAC nomenclature. Hydrocarbons, heterocyclic compounds, derived compounds. Main organic functions and substitutive IUPAC nomenclature. Isomerism. Theory of resonance. Electronic effects of organic functions. Acids and bases in organic chemistry. Absorption spectroscopies: UV-Vis, IR, NMR. Main chemical reactions: radical and electrophilic additions (on alkenes and dienes), nucleophilic additions (on aldehydes and ketones); electrophilic aromatic substitution, radical substitutions on alkanes, nucleophilic aliphatic substitution (Sn1,SN2 on halides and alcohols); acylic nucleophilic substitution (on carboxylic acids and their derivatives) elimination (unimolecular and bimolecular mechanism). Basics on scientific literature and bibliographic search. Energy transport: Fourier’s law of heat conduction; thermal conductivity of gases, liquids and solids; convective transport of energy; definitions and analytical calculations of the heat transfer coefficients; energy transport by radiation; use of macroscopic balances to solve steady-state problems. Momentum transport: Molecular transport of momentum and Newton’s law; Viscosity for Newtonian and non-Newtonian fluid: gas, polymeric and non-polymeric liquids, emulsions and suspensions; Convective momentum transport; use of macroscopic momentum balances so as to solve steady-state problems. Mass transport: diffusion and Fick’s law; mass and molar transport by convection; macroscopic and shell mass balances; diffusion in homogeneous and heterogeneous media, use of macroscopic balances to solve steady-state problems.
Il modulo di Fenomeni di trasporto e sicurezza si articola in lezioni (in aula) ed esercitazioni di calcolo in cui verranno applicati i concetti visti a lezione. Si prevede inoltre l'assegnazione, con cadenza settimanale, di esercizi da svolgere a casa e finalizzati alla verifica dei concetti esposti a lezione.
Transport Phenomena and Safety is organized in lectures and practical sessions devoted to the solution of simple problems in the classroom. Furthermore, it involves weekly assignments in which students practice application of concepts learned in lecture to problems in materials processing.
R.B. Bird, W.E. Stewart and E.N. Lightfoot, Transport Phenomena, 2nd edition, Wiley, 2002.
R.B. Bird, W.E. Stewart and E.N. Lightfoot, Transport Phenomena, 2nd edition, Wiley, 2002.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Prova scritta tramite l'utilizzo di vLAIB e piattaforma di ateneo;
Qualora non fosse possibile svolgere l'esame in presenza, l'esame di fenomeni di trasporto consisterà di una prova scritta utilizzando la piattaforma Exams e un colloquio obbligatorio. La prova scritta sarà così strutturata: 10 quesiti di teoria a risposta multipla, 3 quesiti di tipo numerico. La durata della prova scritta è di 1 ora. Per la prova scritta non è consentito l'uso di appunti o libri. Nel caso di valutazione sufficiente della prova scritta (>=18/30), è possibile accedere al colloquio che verterà ad accertare la conoscenza degli aspetti teorici affrontati a lezione. Il voto di fenomeni di trasporto sarà la media aritmetica delle due parti (scritto e orale). Il voto complessivo è la media pesata delle valutazioni ottenute per le due parti del corso (50% per la parte di Chimica Organica e 50% per la parte di Fenomeni di Trasporto e Sicurezza).
Exam: Compulsory oral exam; Written test via vLAIB using the PoliTo platform;
Qualora non fosse possibile svolgere l'esame in presenza, l'esame di fenomeni di trasporto consisterà di una prova scritta utilizzando la piattaforma Exams e un colloquio obbligatorio. La prova scritta sarà così strutturata: 10 quesiti di teoria a risposta multipla, 3 quesiti di tipo numerico. La durata della prova scritta è di 1 ora. Per la prova scritta non è consentito l'uso di appunti o libri. Nel caso di valutazione sufficiente della prova scritta (>=18/30), è possibile accedere al colloquio che verterà ad accertare la conoscenza degli aspetti teorici affrontati a lezione. Il voto di fenomeni di trasporto sarà la media aritmetica delle due parti (scritto e orale). Il voto complessivo è la media pesata delle valutazioni ottenute per le due parti del corso (50% per la parte di Chimica Organica e 50% per la parte di Fenomeni di Trasporto e Sicurezza).
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Prova scritta tramite l'utilizzo di vLAIB e piattaforma di ateneo;
Nel caso in cui fosse possibile svolgere l'esame in presenza, la prova relativa ai fenomeni di trasporto e alla sicurezza consiste invece nella risoluzione di tre esercizi applicativi della teoria (durata 2 ore). Per la prova scritta non è consentito l'uso di appunti o libri. Nel caso di valutazione sufficiente (>=18/30), è possibile accedere alla prova orale (facoltativa) che verterà ad accertare la conoscenza degli aspetti teorici affrontati a lezione. Il voto di fenomeni di trasporto sarà la media aritmetica delle due parti (scritto e orale). Qualora non fosse possibile svolgere l'esame in presenza, l'esame di fenomeni di trasporto consisterà di una prova scritta utilizzando la piattaforma Exams e un colloquio obbligatorio. La prova scritta sarà così strutturata: 10 quesiti di teoria a risposta multipla, 3 quesiti di tipo numerico. La durata della prova scritta è di 1 ora. Per la prova scritta non è consentito l'uso di appunti o libri. Nel caso di valutazione sufficiente della prova scritta (>=18/30), è possibile accedere al colloquio (obbligatorio) che verterà ad accertare la conoscenza degli aspetti teorici affrontati a lezione. Il voto di fenomeni di trasporto sarà la media aritmetica delle due parti (scritto e orale). Il voto complessivo è la media pesata delle valutazioni ottenute per le due parti del corso (50% per la parte di Chimica Organica e 50% per la parte di Fenomeni di Trasporto e Sicurezza).
Exam: Written test; Compulsory oral exam; Written test via vLAIB using the PoliTo platform;
Nel caso in cui fosse possibile svolgere l'esame in presenza, la prova relativa ai fenomeni di trasporto e alla sicurezza consiste invece nella risoluzione di tre esercizi applicativi della teoria (durata 2 ore). Per la prova scritta non è consentito l'uso di appunti o libri. Nel caso di valutazione sufficiente (>=18/30), è possibile accedere alla prova orale (facoltativa) che verterà ad accertare la conoscenza degli aspetti teorici affrontati a lezione. Il voto di fenomeni di trasporto sarà la media aritmetica delle due parti (scritto e orale). Qualora non fosse possibile svolgere l'esame in presenza, l'esame di fenomeni di trasporto consisterà di una prova scritta utilizzando la piattaforma Exams e un colloquio obbligatorio. La prova scritta sarà così strutturata: 10 quesiti di teoria a risposta multipla, 3 quesiti di tipo numerico. La durata della prova scritta è di 1 ora. Per la prova scritta non è consentito l'uso di appunti o libri. Nel caso di valutazione sufficiente della prova scritta (>=18/30), è possibile accedere al colloquio (obbligatorio) che verterà ad accertare la conoscenza degli aspetti teorici affrontati a lezione. Il voto di fenomeni di trasporto sarà la media aritmetica delle due parti (scritto e orale). Il voto complessivo è la media pesata delle valutazioni ottenute per le due parti del corso (50% per la parte di Chimica Organica e 50% per la parte di Fenomeni di Trasporto e Sicurezza).
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