Ateneo - UPO

Catalisi eterogenea: Concetti generali. Catalizzatori e velocità di reazione. Esempi di interesse industriale con accento alle problematiche ambientali. Natura dei siti attivi del catalizzatore e caratterizzazione chimico-fisica e modalità di azione.

Catalisi omogenea: Concetti generali, esempi e applicazioni industriali di: Catalisi omogenea a base di complessi metallici; Organocatalisi; Biocatalisi; Catalisi omogenea stereoselettiva; Cenni di fotocatalisi ed elettrocatalisi.

Catalisi eterogenea: Appunti delle lezioni forniti dal docente. Principles and Practice of Heterogeneous Catalysis. J. M.Thomas, W. J. Thomas.

Catalisi omogenea: Catalysis, An Integrated Textbook for Students, U. Hanefeld, L. Lefferts, Wiley-VCH 2018, ISBN 978-3-527-34159-7. Dispense delle lezioni.

Catalisi eterogenea: 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.

Catalisi omogenea: Conoscenza dei principali sistemi catalitici operanti in fase omogenea, dei loro meccanismi di azione e delle loro applicazioni allo sviluppo di processi industriali sostenibili.

Catalisi eterogenea: Conoscenza dei concetti base di termodinamica e cinetica

Catalisi omogenea: Conoscenza dei concetti base di chimica organica, inorganica e di coordinazione.

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

Catalisi omogenea: Lezione frontale con proiezione di slide, filmati e esercizi alla lavagna. Il materiale didattico (file pdf/ppt) utilizzato durante le lezioni sarà reso disponibile sulla piattaforma on-line agli studenti.

Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con
Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi all’ufficio di riferimento consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo:
https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studentesse-e-studenti-condizione-di-disabilità-e-dsa. Le studentesse e
gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono
contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame,
in merito agli aspetti didattici.

L'esame consiste in una prova orale articolata in due parti:
• Presentazione di un graphical abstract, preparato secondo le indicazioni fornite durante il corso. La presentazione è finalizzata a valutare la capacità di sintetizzare e comunicare in modo chiaro ed efficace un contenuto scientifico mediante un approccio grafico.
• Discussione orale sugli argomenti trattati nelle lezioni teoriche di catalisi omogenea e catalisi eterogenea, volta ad accertare la comprensione dei principi teorici, la padronanza della terminologia scientifica e la capacità di collegare i diversi concetti affrontati durante il corso.
La valutazione finale sarà determinata dalla media dei voti conseguiti nelle prove di catalisi omogenea e di catalisi eterogenea.
La valutazione terrà conto sia della qualità scientifica e comunicativa del graphical abstract sia della preparazione dimostrata nel colloquio orale.

Catalisi eterogenea: Introduzione alla catalisi. Definizione di catalizzatore e di reazione catalizzata. Tipi di catalisi: omogenea, eterogenea ed enzimatica. Passato, presente e futuro della catalisi eterogenea. La catalisi eterogenea all’interno della Chimica Verde. I materiali per la catalisi eterogenea: solidi cristallini e solidi amorfi. Natura e reattività della superficie di un catalizzatore eterogeneo: siti cataliticamente attivi, loro dispersione e accessibilità. Tipologia dei siti cataliticamente attivi: acidi, basici, redox e chirali. Classificazioni di catalizzatori eterogenei: metalli supportati, materiali porosi e ibridi organico-inorganici Cinetica delle reazioni di superficie e fasi elementari all’interfaccia catalizzatore/reagenti:diffusione, adsorbimento, reazione chimica e desorbimento. 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. Metodi di sintesi e tecniche di caratterizzazione dei catalizzatori eterogenei: diffrazione di raggi X, spettroscopie ottiche e magnetiche, microscopie elettroniche. Meccanismi diavvelenamento e rigenerazione di un catalizzatore eterogeneo. 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.

Catalisi omogenea: Catalisi omogenea a base di complessi metallici Introduzione: concetti di chimica di coordinazione (leganti, chelanti, NC, conteggio elettroni, geometria, stereochimica). Meccanismi base della catalisi omogenea mediata da complessi metallici: addizione ossidativa, eliminazione riduttiva, inserzioni, migrazioni, scambio di legante. Catalisi omogenea mediata da complessi metallici applicata ai processi industriali: idrogenazioni, carbonilazioni e processi derivati, reazioni di coupling C-C e polimerizzazioni, metatesi, C-H activation, ossidazione/riduzione. Stereoselettività nelle reazioni catalizzate da complessi metallici. Organocatalisi Acidi di Brønsted, di Lewis. Catalizzatori basici/nucleofili. Enammine/imminio. Phase Transfer Catalysis. Cenni di fotocatalisi ed elettrocatalisi. Stereoselettività delle reazioni organocatalizzate. Biocatalisi. Reazioni biocatalizzate. Applicazioni industriali della biocatalisi.

Catalisi eterogenea: Conoscenza e comprensione: conoscenza dei principi e dei metodi di base della catalisi eterogenea. Conoscenza dei principi della cinetica e delle relazioni che legano velocità di reazione e meccanismo di reazione; conoscenza dei concetti di attività, selettività, resa, economia atomica, E-factor, turnover number (TON) e turnover frequency (TOF) di un processo catalitico. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: capacità di identificare e risolvere problemi che coinvolgono processi chimici utilizzando gli strumenti della catalisi eterogenea; abilità nel riconoscere e quantificare gli elementi legati alla catalisi eterogenea in problemi e processi complessi. Autonomia di giudizio: capacità di analizzare con senso critico gli elementi legati alla catalisi eterogenea evidenziando le soluzioni che la catalisi fornisce a problemi reali e complessi. Abilità comunicative: abilità di relazionare su argomenti scientifici, e in particolare su aspetti che riguardano la catalisi eterogenea, in maniera precisa, concisa e chiara. Viene valutato in sede di esame analizzando il linguaggio usato nel rispondere alle domande orali. Capacità di apprendimento: capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato, anche per una successiva autonoma e acquisizione di conoscenze superiori.

Catalisi omogenea: Conoscenza e capacità di comprensione: conoscenza dei principi base della catalisi omogenea, dei principali tipi di catalizzatori omogenei e comprensione del loro meccanismo d’azione.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate: capacità di selezionare la tipologia corretta di catalizzatore omogeneo da adottare in specifiche reazioni di processi chimici.
Autonomia di giudizio: capacità di valutare l’effetto di un catalizzatore omogeneo sull’andamento di una reazione chimica.
Abilità comunicative: capacità di relazionare concetti, meccanismi di azione e risultati relativi a problematiche di catalisi omogenea, in modo corretto e conciso e impiegando una terminologia scientifica adeguata.
Capacità di apprendimento: abilità nel reperire autonomamente informazioni relative alla catalisi omogenea da testi, letteratura
scientifica e banche dati