Processi catalitici

A.A. 2019/2020
6
Crediti massimi
48
Ore totali
SSD
CHIM/02
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
L'insegnamento si prefigge di fornire le basi per la comprensione delle trasformazioni chimiche che avvengono con l'ausilio di catalizzatori chimici in fase omogenea ed eterogenea e di catalizzatori biologici (enzimi). A tale scopo, accanto alla descrizione dei concetti teorici della catalisi vengono descritti esempi di importanti processi catalitici reali di interesse ambientale e della chimica industriale.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente sara' in grado di acquisire conoscenze cinetiche e molecolari sui processi reattivi che si verificano in presenza di "elementi terzi" (catalizzatori omogenei, enzimatici ed eterogenei) che aumentano la velocita' di reazione e migliorano la selettività del processo reattivo. Questi concetti saranno utili per affrontare corsi più avanzati nella chimica industriale.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Programma
Richiami di cinetica chimica e cenni di cinetica catalitica. Catalisi omogenea e meccanismi catalitici: catalisi acido-basica generale e specifica (meccanismi protolitici e prototropici). Relazione tra costante catalitica e pH per soluzioni acquose di acidi diluiti. Definizione della funzione di acidità di Hammett (H°) per soluzioni acide concentrate e per solventi organici. Relazione tra H° e la costante catalitica. Relazioni predittive di Brönsted.
Catalisi enzimatica; gli effetti dell'inibizione; effetto del pH, della temperatura e della concentrazione di substrato. Esempio: idrolisi enzimatica della cellulosa.
Catalisi eterogenea; concetto di grado di ricoprimento della superficie in relazione con le isoterme di adsorbimento. Isoterme di adsorbimento chimiche e fisiche;
Fotocatalisi; meccanismo di reazione su semiconduttori; esempi di utilizzo in ambito ambientale quali abbattimento di inquinanti e conversione dell'energia solare.
Reazioni catalitiche in reattori discontinui e continui. Differenti tipi di reattori catalitici e loro corretta interpretazione. Cenni di studi di simulazione di un reattore catalitico. Esempi di processi catalitici industriali con enfasi sul ruolo dei catalizzatori commerciali e della loro formulazione.
Prerequisiti
Conoscenza di base di termodinamica e cinetica.
Metodi didattici
Lezioni frontali tradizionali con supporto di lucidi/diapositive e schemi alla lavagna.
Materiale di riferimento
- James T. Richardson, Principles of Catalyst Development, Plenum Press, New York, 1989 (ISBN 0-306-43162-9).
- G. Rothenberg, Catalysis. Concepts and Green Applications, Wiley-VCH, Weinheim, 2008 (ISBN: 978-3-527-31824-7).
- Il materiale utile per lo studio verrà anche fornito dai docenti tramite piattaforma ARIEL.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Esame Orale: lo studente verrà interrogato su tutti gli argomenti sviluppati sia nel Modulo A che nel Modulo B dai due Docenti. Lo studente dovrà dimostrare di conoscere e di aver compreso i concetti alla base della catalisi omogenea, enzimatica, eterogenea e fotocatalitica fornendo anche esempi ed eseguendo, su richiesta, dimostrazioni per specifiche parti del corso.
Su richiesta, sarà possibile svolgere un esame orale in modalità scritta, rispondendo a domande aperte.
CHIM/02 - CHIMICA FISICA - CFU: 6
Lezioni: 48 ore
Docente/i
Ricevimento:
da Martedi a Giovedi ore 14:00-16:00
Edificio 5, corpo B, piano terra, Ufficio R27S
Ricevimento:
Su richiesta via e-mail
Stanza R25S Piano rialzato, corpo B del Dipartimento di Chimica