CHIMICA E TECNOLOGIA DELLA CATALISI

L’insegnamento ricade tra le attività formative caratterizzanti di indirizzo del corso di laurea Triennale Chimica e Tecnologie Sostenibili, che sono dedicate all’approfondimento delle problematiche connesse ai principi di base della Chimica Industriale e ai fondamenti della Catalisi.
L'obiettivo formativo specifico del corso è quello di fornire agli studenti conoscenze sui fondamenti della Catalisi, sia omogenea che eterogenea, e le sue implicazioni nella Chimica Industriale, sviluppando una mentalità critica che consenta loro di comprendere come un processo industriale sia il risultato di una serie di stadi che devono facilmente integrarsi fra di loro e come un catalizzatore industriale possa essere modificato ed ottimizzato a seconda delle esigenze, anche ingegneristiche, dei vari stadi migliorando le conversioni, le rese, le selettività e come, in ultima analisi, gli aspetti economici ed ambientali siano i fattori decisivi nella scelta fra le varie opzioni possibili.

• Sviluppare la conoscenza dei principi della Catalisi attraverso l'analisi dei componenti essenziali di un catalizzatore e del loro ruolo all'interno del fenomeno catalitico.
• Analizzare alcuni processi catalitici di base, sottolineando il ruolo del catalizzatore nelle singole fasi del processo anche in relazione al miglioramento della resa e selettività nel prodotto di reazione desiderato.
• Conoscere i principi cinetici che consentono di studiare il meccanismo di una reazione catalitica e di come la conoscenza di quest'ultimo assieme agli aspetti termodinamici consenta di scegliere fra diversi tipi di reattore chimico.
• Comprendere come queste conoscenze si integrino nel processo di ottimizzazione di un catalizzatore e nelle ricadute di carattere economico ed ambientale.
• Saper valutare comparativamente l’efficacia e le prestazioni di diverse strategie sintetiche in termini di scelta delle condizioni di reazione e di complessità delle varie operazioni unitarie di processo.
• Saper impiegare i concetti appresi per esaminare in modo critico le caratteristiche di un processo di sintesi industriale.

È necessario che lo studente possieda conoscenze fondamentali di Chimica Inorganica, Chimica Organica e Chimica Fisica. È quindi largamente consigliato che lo studente abbia raggiunto gli obiettivi formativi dei suddetti corsi, anche senza avere necessariamente superato il relativo esame.

In relazione agli obiettivi formativi e ai risultati di apprendimento attesi, riportati nelle sezioni relative, i contenuti del corso possono essere così suddivisi:
Il fenomeno della Catalisi: Proprietà cicliche e impatto sulla cinetica di una reazione - Caratteristiche fondamentali dei catalizzatori - Classificazione dei catalizzatori.
Catalisi omogenea con metalli di transizione: Proprietà leganti di metalli di transizione - Aspetti elettronici - Aspetti sterici - Proprietà acido-base - Reazioni chiave per la catalisi omogenea.
Processi industriali catalitici omogenei: Reazioni delle olefine e dei dieni - Sintesi della L-Dopa - Reazioni dell'ossido di carbonio - Acido acetico, Idroformilazione - Ossidazione di olefine - Processi Wacker, Halcon e ossidazioni enantioselettive - Ossidazione degli idrocarburi con ossigeno - Acido adipico, acido tereftalico - Processo SHOP.
Concetti fondamentali di Catalisi Eterogenea: Adsorbimento su superfici solide - Aspetti cinetici e meccanicistici - Aspetti energetici, sterici ed elettronici - Classificazione di catalizzatori solidi - Catalizzatori redox e catalizzatori acido-base - Catalizzatori supportati - Promotori, disattivazione e rigenerazione di catalizzatori - Caratterizzazione - Produzione di catalizzatori eterogenei - Zeoliti e catalizzatori shape selective.
Esempi di processi eterogenei catalizzati nell'industria.

• G. W. Parshall and S. D. Ittel, Homogeneus Catalysis, 2nd ed., Wiley 1992.
• G. C. Bond, Heterogeneous Catalysis, Oxford University Press 1987.
• J. Hagen, Industrial Catalysis, Wiley-VCH 1999.
• G.P. Chiusoli, P.M. Maitlis, Metal Catalysis in Industrial Organic Processes, The Royal Society of Chemistry, 2006
• Appunti e dispense di lezione

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una prova orale. La calendarizzazione della prova orale avviene mediante contatto diretto del docente da parte dello studente interessato entro le sessioni d’appello previste dall’Ateneo.
La prova orale consiste in una serie di domande aperte mirate ad accertare le conoscenze acquisite dallo studente sull’intero programma svolto (vedi sezione contenuti). Lo studente deve rispondere dimostrando di saper esporre gli argomenti con proprietà di linguaggio ed uso della simbologia scientifica in ambito chimico. La prova orale ha durata variabile da 45 a 60 minuti in ragione della chiarezza e coerenza delle risposte ai quesiti posti. Non è ammessa la consultazione di libri, appunti, e/o supporti elettronici.

Il corso è organizzato in lezioni frontali sugli argomenti indicati nella sezione contenuti.

Italiano

Alloggi e Servizi di Supporto per studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento: Ca’ Foscari applica la Legge Italiana (Legge 17/1999; Legge 170/2010) per i servizi di supporto e di alloggio disponibili agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento. In caso di disabilità motoria, visiva, dell’udito o altre disabilità (Legge 17/1999) o un disturbo specifico dell’apprendimento (Legge 170/2010) e si necessita di supporto (assistenza in aula, ausili tecnologici per lo svolgimento di esami o esami individualizzati, materiale in formato accessibile, recupero appunti, tutorato specialistico a supporto dello studio, interpreti o altro), si contatti l’ufficio Disabilità e DSA: disabilita@unive.it.

orale

Questo insegnamento tratta argomenti connessi alla macroarea "Cambiamento climatico e energia" e concorre alla realizzazione dei relativi obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile