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Anno Accademico 2016/17
01PRZLS
Chimica organica, fenomeni di trasporto e sicurezza
Corso di Laurea in Ingegneria Dei Materiali - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Bongiovanni Roberta Maria   PO CHIM/07 48 9 3 24 7
Pisano Roberto ORARIO RICEVIMENTO O2 ING-IND/26 35.5 4.5 0 0 7
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
CHIM/07
ING-IND/24
ING-IND/27
6
3
1
C - Affini o integrative
F - Altre attività (art. 10)
F - Altre attività (art. 10)
Attività formative affini o integrative
Altre conoscenze utili per l'inserimento nel mondo del lavoro
Altre conoscenze utili per l'inserimento nel mondo del lavoro
Presentazione
Il corso, è composto da due moduli e ha i seguenti obiettivi formativi :
- la conoscenza della chimica organica di base, attraverso lo studio dei composti organici e della loro reattività e l'interpretazione razionale dei meccanismi di reazione (natura dei reagenti, intermedi, aspetti cinetici e termodinamici, stereochimica)
- la conoscenza di base dei meccanismi di trasporto di calore e di materia, e la capacità di prevederne quantitativamente la velocità e l'entità
Risultati di apprendimento attesi
L'obiettivo della prima parte del corso 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 indicare metodi spettroscopici per l'identificazione di prodotti organici, di usare la nomenclatura IUPAC per i composti organici, di 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
- 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 del corso 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. Pert5anto al termine dell'insegnamento l'allievo dovrà essere in grado di impostare in modo matematicamente corretto i problemi di scambio termico e di materia 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 semplice ricerca bibliografica.
Prerequisiti / Conoscenze pregresse
L'allievo deve conoscere i fondamenti della chimica generale, nonchè le basi della termodinamica, della fisica e della analisi matematica.
Programma
Prima parte: Fondamenti di chimica organica
Ibridizzazioni e legami primari del C. Legami secondari dei composti organici: effetto sulle proprietà fisiche e sulla solubilità. Classificazione dei solventi
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.
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 e forza degli acidi: idrocarburi, acidi carbossilici, alcoli, fenoli.
Stati energetici delle molecole, transizioni elettroniche, vibrazionali, magnetiche, energie relative e relazione con le energie delle radiazioni dello spettro elettromagnetico. Spettroscopie di assorbimento. Determinazioni quantitative con tecniche spettroscopiche: legge di Lambert-Beer. Metodi della retta di taratura, metodo delle aggiunte standard. 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. 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 Sostituzione elettrofila aromatica, Sostituzione con meccanismo radicalico su idrocarburi saturi. Sostituzione nucleofila alifatica con meccanismi Sn1 e Sn2. Eliminazioni unimolecolari e bimolecolari. Sostituzione nucleofila acilica con meccanismo tetraedrico e sua catalisi acida.
La letteratura scientifica: sorgenti primarie (i giornali, i brevetti) e secondarie (Current Contents, Chemical Titles, Chemical Abstracts, Beilstein, PubMed e altri compendi, reviews, monografie). Cenni di ricerca bibliografica.

Seconda parte: Fenomeni di trasporto e sicurezza
Bilanci di proprietà globali e locali
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
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.
Sicurezza: Gas vapori e polveri a rischio di esplosione e incendio; La sicurezza in laboratorio.
Organizzazione dell'insegnamento
Per la parte di chimica organica la trattazione teorica sarà integrata da esercitazioni in aula, con esercizi sull'identificazione dei composti organici, la loro nomenclatura, i loro spettri (UV, IR e NMR) e con problemi sulle reazioni chimiche e i loro meccanismi. Sono previste delle esercitazioni di laboratorio, in cui gli allievi a piccoli gruppi, si applicano in modo diretto all'esecuzione di esperienze qualitative e quantitative di facili sintesi, di polarimetria (composti chirali), di misure di tensione superficiale, di spettrofotometria UV anche applicata al dosaggio di proteine. Gli studenti eseguiranno anche una piccola ricerca bibliografica.
Per la parte di Fenomeni di trasporto e sicurezza sono invece previste esercitazioni di calcolo in cui verranno applicati i concetti visti a lezione.
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
Attraverso il Portale della Didattica saranno messe a disposizione degli studenti delle dispense riguardanti tutti gli argomenti del corso.
I testi di riferimento consigliati sono:
W.H. Brown, Introduzione alla chimica organica, IV edizione, Edises, Napoli, 2011 (o edizioni precedenti).
W.H. Brown, Guida alla risoluzione dei problemi da Introduzione alla chimica organica, IV edizione, Edises, Napoli, 2011 (o edizioni precedenti)
J. Smith Gorzynski, Fondamenti di chimica organica, McGraw-Hill, Milano, 2009
R.B. Bird et el., Transport Phenomena, WIley, 2002

I testi per approfondimenti sono:
W. H. Brown, C.S. Foote, B.L. Iverson, Chimica organica, III edizione, Edises, Napoli 2006
M.B. Smith, J. March, March's Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms and Structure , VII Edizione, Wiley, New York, 2013 (o edizioni precedenti)
Criteri, regole e procedure per l'esame
La verifica consta di due prove scritte. La prima verte sulla parte di chimica organica e accerta l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese, integrata dalla valutazione degli elaborati relativi alle esercitazioni di laboratorio e dalla valutazione di una piccola ricerca bibliografica. La prova relativa ai fenomeni di trasporto e alla sicurezza consiste invece nella risoluzione di esercizi applicativi della teoria.
Per le prove scritte non è consentito l'uso di appunti o libri. Ulteriori informazioni sono disponibili sul portale della didattica, nella sezione relativa al materiale del corso.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2016/17
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