Processi catalitici

A.A. 2021/2022
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

Corso attivato ad anni alterni: attivo nel 2021-2022, non attivo nel 2022-2023.

Responsabile
Periodo
Primo semestre
Le lezioni verranno erogate in modalità remoto sincrona con registrazione per permettere agli studenti di poterle ascoltare anche in modo asincrono.
Programma
Modulo A: Richiami di cinetica chimica e cenni di cinetica catalitica. Catalisi omogenea e meccanismi catalitici: catalisi acido-basica generale e specifica.
Relazione tra costante catalitica e pH in soluzioni acquose. 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 (adsorbimento chimico e fisico).
Modulo B: 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 gas-solido e liquido-solido con attenzione all'uso di catalizzatori in solventi benigni.
Prerequisiti
Conoscenza della cinetica chimica, della chimica inorganica di base e della chimica organica di base.
Metodi didattici
La didattica si svolgerà attraverso lezioni frontali (o registrate) volte a fornire strumenti di conoscenza e a risolvere problemi legati alle problematiche della reattività chimica.
Il materiale didattico e gli strumenti operativi proposti saranno resi disponibili in formato digitale in modo che gli studenti possano rielaborarli in funzione delle proprie esigenze didattiche.
Materiale di riferimento
Il materiale utile per lo studio verrà fornito dai docenti sotto forma di slides-dispense.
Alcuni libri di testo verranno suggeriti per la consultazione:
- 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)
- Bruce C. Gates, Catalytic Chemistry, John Wiley & Sons, New York 1992 (ISBN: 0-471-55914-8)
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'apprendimento da parte degli studenti verrà verificato con un esame orale che riguarderà tutti gli argomenti trattati. Sarà apprezzato il lavoro di approfondimento su un tema a scelta dello studente che è stato presentato durante le lezioni.
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