Didattica - Università degli Studi di Padova

Syllabus

Prerequisiti:	Chimica inorganica, Chimica organica 1, Chimica organica 2
Conoscenze e abilita' da acquisire:	Scopo del corso è di introdurre le conoscenze di base sulla catalisi industriale omogenea, con particolare riferimento all'impiego dei composti metallorganici, ed eterogenea, con particolare riferimento alle condizioni gas-solido. Per entrambe le classi verranno illustrati i fenomeni fondamentali alla base dell'azione catalitica, anche attraverso la descrizione di processi catalitici industriali esemplari, sia omogenei che eterogenei. Nel caso dei catalizzatori omogenei particolare attenzione sarà rivolta alle relazioni fra struttura molecolare e prestazione catalitica. Nel caso dei catalizzatori eterogenei l'attenzione sarà rivolta alla loro costituizione, ai principali parametri morfologici e chimico-fisici da cui dipende la prestazione catalitica, ai problemi di stabilità in condizioni di processo, ai possibili effetti del trasporto di massa. Al termine del corso gli studenti dovrebbero conoscere quali tipi di catalizzatori sono utili per alcune classi di reazioni, come i catalizzatori attivano i reagenti ed evolvono durante il processo catalitico, come possano controllare la regio- e stereo-chimica delle reazioni, come preservare o ripristinare la loro attività e selettività.
Modalita' di esame:	Esame orale
Criteri di valutazione:	Gli elementi considerati nella valutazione dei colloquio orale sono i seguenti: 1) capacità e prontezza di inquadramento degli argomenti in discussione; 2) capacità di sviluppare gli argomenti in discussione in modo autonomo; 3) sicurezza nell'esposizione; 4) livello di dettaglio raggiunto nell'illustrazione degli argomenti in discussione; 5) capacità di collegamento logico fra concetti e argomenti diversi, anche secondo schemi non necessariamente messi in evidenza durante le lezioni; 6) uso appropaito del linguaggio, di concetti teorici e modelli.
Contenuti:	Cenni di cinetica chimica. Attività e selettività nei catalizzatori; concetto di sito attivo; il ciclo catalitico. Importanza economica e ambientale della catalisi. Catalisi omogenea: processi di auto-ossidazione metallo-catalizzata. Catalisi metallorganica: legame metallo-CO e metallo-alchene; regola dei 16-18 elettroni; dissociazione di leganti, addizione ossidativa, eliminazione riduttiva; inserzione migratoria, β- e α‑eliminazione. Idroformilazione: basicità e ingombro sterico delle fosfine (paramentro elettronico, angolo di cono) e loro ruolo nei catalizzatori modificati. Sintesi industriale dell'acido acetico per carbonilazione del metanolo. Idrogenazione di alcheni: catalizzatore di Wilkinson; sintesi enant5ioselettive industriali (L-DOPA, mentolo, Metolachlor); natura cinetica dell'enantioselezione. Polimerizzazione stereospecifica di alcheni con catalizzatori “single-site” e Ziegler-Natta Catalisi eterogenea: funzionalità, natura chimica e costituzione dei catalizzatori. Fisisorbimento: misura dell'area superficiale di solidi. Chemisorbimento: generalità e teoria elettronica del chemisorbimento sulla superficie dei metalli di specie atomiche e molecolari (CO, diazoto); principio di Sabatier; isoterma di Langmuir. Trattamento microcinetico dell'ossidazione di CO su rodio. Catalizzatori acidi: allumino-silicati; forza dei siti acidi; chemisorbimento di idrocarburi. Catalizzatori non supportati: area superficiale nei solidi non porosi; area superficiale di un solido poroso; fenomeni di diffusione, regime cinetico e diffusivo, efficienza e modulo di Thiele. Catalizzatori supportati: supporto e sue caratteristiche; profili di distribuzione del componente attivo; enerigia superficiale, dispersione, esposizione delle facce cristallografiche e relazioni con l'attività catalitica. Principali fenomeni di disattivazione dei catalizzatori eterogenei e loro rigenerazione. Zeoliti: microporosità, selettività di forma, disattivazione e rigenerazione in continuo nel processo FCC. Marmitte catalitiche: generalità, catalizzatori a "tre vie". Processo SCR Catalisi bifunzionale: reforming catalitico.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento:	Il corso verrà svolto mediante lezioni frontali (48 ore, in italiano) con uso della lavagna classica. Al momento non è prevista la proiezione di diapositive, per cui si raccomanda agli studenti di raccogliere appunti personali di lezione.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio:	Dispensa del docente sulla parte di catalisi eterogenea.
Testi di riferimento:	Gadi Rothenberg, Catalysis - Concepts and Green Applications. Weinheim (D): Wile-VCH, 2008. Disponibile per il prestito nella biblioteca del Dipartimento di Scienze Chimiche (available in the library of the department of Chemical Science) Ib Chorkendorff, J.W. (Hans) Niemantsverdriet, Concepts of Modern catalysis and Kinetics, 2nd edition. Weinheim (D): Wiley-VCH, 2007. Acquisizione richiesta alla biblioteca del Dipartimento di Scienze Chimiche (purchase required to the library of the department of Chemical Science) Francesco Neve, Chimica di coordinazione-Dalla teoria alla pratica. --: Piccin, --. Testo facoltativo: è consigliato per una migliore comprensione del comportamento dei composti dei metalli di transizione