Ateneo - UPO

Catalisi omogenea a base di complessi metallici e stereoselettiva.Organocatalisi e biocatalisi.
Catalisi eterogenea: concetti generali. Esempi di interesse industriale con accento alle problematiche ambientali. Natura dei siti attivi del catalizzatore e caratterizzazione chimico-fisica e modalità di azione.

Appunti delle lezioni forniti dai docenti.
Catalysis, An Integrated Textbook for Students, U. Hanefeld, L. Lefferts, Wiley-VCH 2018, ISBN 978-3-527-34159-7
Principles and Practice of Heterogeneous Catalysis. J. M.Thomas, W. J. Thomas; Wiley-VCH

Conoscenza dei principali sistemi catalitici operanti in fase omogenea, dei loro meccanismi di azione e delle loro applicazioni allo sviluppo di processi industriali sostenibili.
Conoscenza degli aspetti fondamentali dei seguenti argomenti: definizione di catalisi eterogenea e catalizzatore, velocità delle reazioni chimiche e teorie relative, processi di fisi- e chemisorbimento, risvolti della catalisi eterogenea nell’industria moderna, tecniche di caratterizzazione in catalisi eterogenea.

Conoscenza dei concetti base di chimica organica, inorganica, di coordinazione e di termodinamica e cinetica

Lezioni frontali in aula con proiezione di slide e filmati. Il materiale didattico (file pdf) utilizzato durante le lezioni sarà disponibile sulla piattaforma DIR.

Esame orale. L'esame si baserà sulla discussione orale per la verifica dell'apprendimento delle tematiche affrontate a lezione. Verranno effettuate 6 domande sul programma del corso per valutare la capacità di apprendimento e comprensione.

Introduzione alla catalisi. Definizione di catalizzatore e di reazione catalizzata. Tipi di catalisi: omogenea, eterogenea ed enzimatica.
1) Catalisi omogenea a base di complessi metallici. Introduzione: concetti di chimica di coordinazione. Meccanismi base della catalisi omogenea mediata da complessi metallici. Catalisi omogenea mediata da complessi metallici applicata ai processi industriali. Stereoselettività nelle reazioni catalizzate da complessi metallici
2) Organocatalisi: Acidi di Brønsted, di Lewis. Catalizzatori basici/nucleofili. Enammine/imminio. Phase Transfer Catalysis. Stereoselettività delle reazioni organocatalizzate. Biocatalisi.
3) Catalisi eterogenea: i catalizzatori, solidi cristallini e solidi amorfi. Natura e reattività della superficie di un catalizzatore eterogeneo: siti cataliticamente attivi, loro dispersione e accessibilità. Classificazioni di catalizzatori eterogenei: metalli supportati, materiali porosi e ibridi organico-inorganici. Aspetti fondamentali dell’adsorbimento chimico e fisico all’interfaccia: modello di Langmuir-Hinselwood e di Eley-Redeal. Concetti di attività, selettività, resa, economia atomica, E-factor, turnover number (TON) e turnover frequency (TOF) di un processo catalitico.
4) Metodi di sintesi e tecniche di caratterizzazione dei catalizzatori eterogenei. Esempi e casi studio di processi catalizzati da acidi, da basi, da metalli e da complessi organometallici eterogenizzati. Accenni alla trasformazione catalitica di biomasse per la produzione di molecole piattaforma e combustibili verdi.

Conoscenza e comprensione: Conoscenza dei principi base della catalisi omogenea ed eterogenea, dei principali tipi di catalizzatori omogenei ed eterogenei e comprensione del loro meccanismo d’azione.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Capacità di selezionare la tipologia corretta di catalizzatore omogeneo o eterogeneo da adottare in specifiche reazioni di processi chimici. Capacità di identificare e risolvere problemi che coinvolgono processi chimici utilizzando gli strumenti della catalisi.
Autonomia di giudizio: capacità di valutare l’effetto di un catalizzatore sull’andamento di una reazione chimica. Capacità di analizzare con senso critico gli elementi legati alla catalisi evidenziando le soluzioni che la catalisi fornisce a problemi reali e complessi.
Abilità comunicative: capacità di esprimere concetti, meccanismi di azione e risultati relativi a problematiche di catalisi, in modo corretto e conciso e impiegando una terminologia scientifica adeguata.


Capacità di apprendimento: Abilità nel reperire autonomamente informazioni relative alla catalisi omogenea o eterogenea da testi, letteratura scientifica e banche dati. Capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato, anche per una successiva autonomia e acquisizione di conoscenze superiori.