Mariano Calatozzolo

Silvestro Natoli

Le nuove indicazioni ministeriali dell’indirizzo “Chimica,&nbsp;Materiali e Biotecnologie”&nbsp;articolazione&nbsp;“Chimica e Materiali” mostrano una tendenza alla compressione dei contenuti ispirandosi ad una logica di “razionalizzazione” delle risorse umane ed economiche anziché alle esigenze della società ed agli obiettivi del processo formativo. In particolare, sono state sacrificate 4 ore settimanali di materie di indirizzo, rendendo necessaria la soppressione di “Chimica-Fisica” per evitare un’eccessiva frammentazione delle discipline chimiche in relazione alle ore a disposizione. La nuova edizione del manuale accoglie queste indicazioni, assicurando una stretta connessione con la scansione dei programmi ministeriali ma, allo stesso tempo, gli argomenti centrali della disciplina sono sviluppati in maniera da consentire al docente di scegliere le conoscenze da trasmettere, tra tutte quelle indicate nelle indicazioni ministeriali, in base agli obiettivi formativi fissati e di sviluppare gli opportuni approfondimenti. Le principali novità riguardano i contenuti di “Chimica-Fisica” direttamente correlate alla disciplina di Tecnologie Chimiche che sono state incluse nel piano dell’opera. In particolare: <ul><li>lo studio degli equilibri tra fasi diverse che sono collegati alla trattazione di tutte le operazioni unitarie basate sul raggiungimento di condizioni di equilibrio tra fasi diverse;</li><li>lo studio della termodinamica e della cinetica chimica, ovvero i cardini teorici che consentono la corretta rappresentazione dei bilanci di materia e di energia e la definizione delle migliori condizioni operative di una reazione, sia per quanto riguarda le rese che le velocità di reazione.</li></ul>

1. Operare con le grandezze fisiche: il Sistema Internazionale

1.1 Il sistema internazionale

1.2 Il calcolo dimensionale e il principio di omogeneità

1.3 La conversione tra unità di misura

Glossario

Esercizi

2. Materiali per le tecnologie chimiche

2.1 Le caratteristiche meccaniche dei materiali

2.2 Gli acciai e le ghise

2.3 Materiali metallici non ferrosi

2.4 Materiali polimerici

2.5 Altri materiali

2.6 Uno sguardo al futuro: i nanomateriali

2.7 I processi corrosivi e la degradazione dei materiali

2.8 Prevenzione della corrosione

3. Le basi chimico-fisiche delle operazioni unitarie: diagrammi di stato e materiali

3.1 Gli equilibri di fase e i diagrammi di stato

3.2 Diagrammi di stato per soluzioni solide parzialmente miscibili

3.3 Il diagramma di stato ferro-carbonio

4. Stoccaggio e movimentazione dei solidi

4.1 Proprietà caratteristiche dei solidi

4.2 Stoccaggio dei solidi

4.3 Movimentazione dei solidi

5. Statica e dinamica dei liquidi

5.1 Statica dei liquidi

5.2 I liquidi in movimento

5.3 Dinamica dei liquidi ideali

5.4 I liquidi reali e le dissipazioni

5.5 Misura delle portate

6. Il trasporto dei liquidi

6.1 La prevalenza

6.2 Classificazione e campi d’impiego delle pompe

6.3 Pompe centrifughe

6.4 Pompe volumetriche

6.5 Pompe per applicazioni particolari

7. Stoccaggio e linee di trasporto dei fluidi

7.1 Stoccaggio dei fluidi

7.2 Tubazioni, elementi di linea, valvole

7.3 La direttiva "ped"

8. Separazione solido-liquido

8.1 La separazione solido-liquido

8.2 Il moto relativo dei solidi in un liquido

8.3 Impiego di flocculanti e polielettroliti

8.4 I sedimentatori

8.5 La filtrazione

8.6 La centrifugazione

9. Trattamenti delle acque grezze

9.1 Fonti di approvvigionamento delle acque grezze

9.2 Caratteristiche delle acque grezze

9.3 Requisiti per l’impiego delle acque

9.4 trattamenti delle acque

9.5 Adsorbimento su carboni attivi

9.6 Osmosi inversa

9.7 L'eliminazione dei gas disciolti

9.8 Cicli di trattamento completi

esercizi

10. Le basi chimico-fisiche delle operazioni unitarie: la teoria cinetica dei gas

10.1 Le leggi empiriche dei gas ideali

10.2 Il comportamento dei gas ideali secondo la teoria cinetico-particellare

10.3 Il comportamento dei gas reali

10.4 I diagrammi di andrews

11. Separazioni gas-solido e gas-liquido

11.1 Principi operativi e ambiti applicativi

11.2 Depolveratori inerziali

11.3 Separatori a umido

11.4 Depolveratori elettrostatici

11.5 Depolveratori a tessuto

12. Misura e controllo nei processi chimici

12.1 Generalità sul controllo automatico

12.2 Definizioni principali

12.3 L'anello di regolazione in retroazione

12.4 I controllori ed il controllo on-off

12.5 Rappresentazione degli anelli di regolazione

12.6 Gli elementi di misura

Appendici

Dizionario tecnico

Indice analitico

Bibliografia

Riferimenti

70 3   Le basi chimico-fisiche delle operazioni unitarie: diagrammi di stato e materiali Partendo invece dal punto P3, che descrive sempre una fase austenitica ma di composizione superiore all eutettoide S, quando si arriva alla curva di solvus SE si comincia a separare la cementite. Procedendo il raffreddamento si avranno 2 fasi in equilibrio, cementite e austenite, e la composizione di questa muoverà lunga la curva di solvus SE impoverendosi in carbonio e continuando a rilasciare cementite. Partendo invece da soluzioni liquide si possono effettuare le stesse considerazioni già fatte nel paragrafo 3.2 in riferimento alla Fig. 3.3 per i punti Q ed R. glossario   Cementite. Composto intermetallico ferro-carbonio di formula Fe3C. smiscelandosi in due fasi solide. Le composizioni delle due fasi si leggono sulle curve di solvus.   Composto intermetallico. Composto di formula   Punto eutettoide. Nei diagrammi di fase di midefinita costituito da due metalli o da un metallo ed un non metallo.   Curva di liquidus. Su un piano composizio- ne/temperatura, l unione dei punti di inizio solidificazione, rilevati raffreddando miscele liquide.   Curva di solidus. Su un piano composizione/ temperatura, l unione dei punti di inizio fusione rilevati riscaldando miscele solide.   Curva di solvus. Per soluzioni solide di due com- ponenti non completamente miscibili, le curve che delimitano gli intervalli di miscibilità in un diagramma di fase composizione/temperatura. scele che presentano parziale o totale immiscibilità allo stato solido, il punto in cui raffreddando una fase solida si ottengono fasi solide a composizioni che si ottengono dalle relative curve di solvus.   Punto peritettico. Nei diagrammi di fase di miscele che presentano parziale o totale immiscibilità allo stato solido, particolare punto definito da una composizione ed una temperatura alla quale da una miscela liquida in raffreddamento solidifica una fase solida a composizione determinata che si può leggere su una curva di solvus in equilibrio con la fase liquida. Regola della leva. Procedura che consente di   Linea di corrispondenza. Su un diagramma di   determinare la percentuale in massa di due fasi fase le linee orizzontali che intersecano zone di coesistenza di due fasi. L intersezione tra linee di coesistenza e curve di equilibrio fornisce i punti rappresentativi delle composizioni delle fasi in equilibrio.   Perlite. Struttura costituita da lamelle alternate di cementite e ferrite.   Punto eutettico. Nei diagrammi di fase di miscele che presentano parziale o totale immiscibilità allo stato solido, particolare punto definito da una composizione ed una temperatura alla quale una miscela liquida in raffreddamento solidifica 03a CAPITOLO_059-070.indd 70 in equilibrio.   necessario conoscere la composizione totale del sistema e le composizioni delle due fasi.   Regola delle fasi. Relazione tra numero dei componenti di un sistema eterogeneo in equilibrio, numero delle fasi, e numero delle variabili fisiche, il cui risultato stabilisce la varianza del sistema.   Varianza (grado di libertà). Numero di variabili che si possono scegliere arbitrariamente per definire lo stato del sistema. 27/04/12 11.29 

71 esercizi Capitolo 3 esercizio 1 In riferimento al diagramma di fase che rappresenta il comportamento di una miscela rame-argento, illustrato nella Fig. 3.7, leggere le composizioni delle fasi   e b in equilibrio alla temperatura di 700°C e determinare, applicando la regola della leva, le percentuali in massa delle due fasi nel caso in cui la composizione complessiva sia il 30% in argento. 1200 A Liquidus 1000 Liquido Solidus R Temperatura (°C)  +L 800   E  +L 71,9 (CE) 91,2 (C  E) 779°C (TE) B 8,0 (C  E) r G   s P 600 Solvus  +  400 C H 200 0 5,3% 20 (Cu) 40 60 Composizione (% in massa Ag) 80 94,3% 100 (Ag) Fig. 3.7 Lettura composizioni di equilibrio Tracciando la linea di corrispondenza alla temperatura di 700°C si leggono le due composizioni: Fase  , linea di solvus BC: Fase b, linea di solvus GH: Applicazione regola della leva 94,3   30 = 72,25% % fase   = 94,3   5,3 03b CAPITOLO_071-074.indd 71 5,3% in Ag 94,3% in Ag (3.1) 30/07/12 15.19 

“Chimica, Materiali e Biotecnologie” con le nuove indicazioni ministeriali dell’indirizzo ispirandosi ad una logica di “razionalizzazione”

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