Processi catalitici
A.A. 2022/2023
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.
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Programma
Introduzione e richiami di cinetica chimica (6 h): Introduzione alla catalisi; Interazioni chimiche e ruolo nella catalisi; Reattività chimica: aspetti cinetici e termodinamici; Superfici di energia potenziale; Teorie della velocità di reazione.
Catalisi Omogenea (10 h): Catalisi acido-base specifica; Catalisi acido-base generale; Catalisi da metalli: catalisi di coordinazione; catalisi redox.
Catalisi Enzimatica (10 h): Struttura e classificazione degli enzimi; Enzimi e catalisi: attività, specificità e meccanismi di azione; Equazioni della cinetica enzimatica; Inibizione enzimatica; Effetto del pH; Applicazioni industriali.
Catalisi Eterogenea (8 h): Superficie chimica e reattività superficiale; Concetto di grado di ricoprimento della superficie in relazione con le isoterme di adsorbimento (adsorbimento chimico e fisico).
Principi di Nanocatalisi (2h)
Principi di Elettrocatalisi (2 h)
Principi di Fotocatalisi (2 h)
Catalisi, sostenibilità ed economia circolare (8 h): Catalisi e green chemistry; Catalisi per la produzione di idrogeno; Catalisi per la valorizzazione di biomasse; Conversione catalitica di anidride carbonica.
Catalisi Omogenea (10 h): Catalisi acido-base specifica; Catalisi acido-base generale; Catalisi da metalli: catalisi di coordinazione; catalisi redox.
Catalisi Enzimatica (10 h): Struttura e classificazione degli enzimi; Enzimi e catalisi: attività, specificità e meccanismi di azione; Equazioni della cinetica enzimatica; Inibizione enzimatica; Effetto del pH; Applicazioni industriali.
Catalisi Eterogenea (8 h): Superficie chimica e reattività superficiale; Concetto di grado di ricoprimento della superficie in relazione con le isoterme di adsorbimento (adsorbimento chimico e fisico).
Principi di Nanocatalisi (2h)
Principi di Elettrocatalisi (2 h)
Principi di Fotocatalisi (2 h)
Catalisi, sostenibilità ed economia circolare (8 h): Catalisi e green chemistry; Catalisi per la produzione di idrogeno; Catalisi per la valorizzazione di biomasse; Conversione catalitica di anidride carbonica.
Prerequisiti
Conoscenza della cinetica chimica, della chimica fisica, delle chimica inorganica di base e della chimica organica di base.
Metodi didattici
La didattica si svolgerà attraverso lezioni frontali 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 sul sito Ariel del corso in modo che gli studenti possano rielaborarli in funzione delle proprie esigenze didattiche.
Il materiale didattico e gli strumenti operativi proposti saranno resi disponibili in formato digitale sul sito Ariel del corso 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:
- G. Natta, I. Pasquon, P. Centola, Principi della Chimica Industriale, vol.2 «Catalisi e cinetica applicate alle reazioni della industria chimica. Reattori industriali.» disponibile in free download all'indirizzo: http://www.giulionatta.it/ENG/parte_I_pubblicazioni_31.html
- U. Mura «Enzimi in azione - Fondamenti di cinetica e regolazione delle reazioni enzimatiche», 2 edizione, EdiSES Edizioni S.r.l., Napoli, 2020 (ISBN: 978 88 3623 011 2)
- R. Chang, Chimica Fisica 1, vol.1, Capitolo 12 e Capitolo 13, Zanichelli, 1 edizione, 2003
- U. Hanefeld, L. Lefferts, Catalysis - An Integrated Textbook for Students, Wiley-VCH,
- 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)
Alcuni libri di testo verranno suggeriti per la consultazione:
- G. Natta, I. Pasquon, P. Centola, Principi della Chimica Industriale, vol.2 «Catalisi e cinetica applicate alle reazioni della industria chimica. Reattori industriali.» disponibile in free download all'indirizzo: http://www.giulionatta.it/ENG/parte_I_pubblicazioni_31.html
- U. Mura «Enzimi in azione - Fondamenti di cinetica e regolazione delle reazioni enzimatiche», 2 edizione, EdiSES Edizioni S.r.l., Napoli, 2020 (ISBN: 978 88 3623 011 2)
- R. Chang, Chimica Fisica 1, vol.1, Capitolo 12 e Capitolo 13, Zanichelli, 1 edizione, 2003
- U. Hanefeld, L. Lefferts, Catalysis - An Integrated Textbook for Students, Wiley-VCH,
- 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.
Siti didattici
Docente/i
Ricevimento:
Su richiesta via mail
Stanza R33S Piano rialzato, corpo B del Dipartimento di Chimica