Катализ

Бакалавриат 2021/2022

Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»

Статус: Курс по выбору (Химия)

Направление: 04.03.01. Химия

Кто читает: Факультет химии

Где читается: Факультет химии

Когда читается: 3-й курс, 3 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Дементьев Константин Игоревич

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 62

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Современная концепция единства гомогенного, гетерогенного и ферментативного катализа. При феноменологическом описании явлений катализа излагаются основные причины возникновения каталитических эффектов, вводятся понятия активного центра катализатора и каталитического цикла. Формы промежуточных химических взаимодействий при катализе, явления химической активации веществ. Представления об особенностях каталитической активации веществ с участием газообразных, жидких и твердых катализаторов.

Цель освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины «Катализ» являются формирование представлений о природе явления катализа, механизмах каталитических реакций, представления о методах синтеза и исследования катализаторов, различных видах катализаторов химических процессов и их особенностях, получении и применении промышленных катализаторов, актуальных направлениях развития каталитической химии.

Планируемые результаты обучения

Обучающийся должен ВЛАДЕТЬ: - на основе углубленных специализированных профессиональных теоретических и практических знаний основными методами и подходами для проведения научных работ в области катализа.
Обучающийся должен ЗНАТЬ: - научные основы катализа; - основные современные тенденции развития каталитических процессов; - основные подходы к исследованию и разработке новых катализаторов; - основные варианты аппаратного оформления каталитических процессов.
Обучающийся должен УМЕТЬ: - использовать знания для постановки конкретных задач научных исследований в области катализа и решения их с помощью современной аппаратуры, оборудования, с использованием новых приборов, информационных технологий.

Содержание учебной дисциплины

Место катализа в системе наук. Цели изучения катализа: теоретические, практические. Экономическая значимость промышленных каталитических процессов.
Определение катализа по А.А. Баландину. Каталитический цикл. Взаимодействие катализатора с реагентами. Стехиометрия и катализ.
Термодинамические ограничения: потенциал Гиббса; расчет константы равновесия. Хемосорбция и катализ.
Функция Морзе, поверхность потенциальной энергии. Путь и координата реакции. Активированный комплекс. Энергия активации. Переходное состояние и промежуточное соединение.
Классификация катализа и катализаторов.
Гомогенный катализ.
Гетерогенный катализ. Стадии гетерогенных каталитических реакций. Основные параметры катализаторов: активность, селективность и стабильность.
Активные центры катализаторов. Отравление катализаторов. Энергия связи взаимодействия между реагентом и активным центром.
Регенерация катализаторов.
Промотирование катализаторов.
Активация молекул в катализе. Хемосорбция и координация в катализе.
Носители гетерогенных катализаторов.
Металлы: физические и химические способы синтеза в высокодисперсном состоянии. Диспергирование металлов. Разложение неустойчивых прекурсоров. Металлы Ренея.
Основные методы синтеза катализаторов «металл на носителе».
Комплексы переходных металлов как катализаторы. Синтез, строение и свойства. Основные типы реакций.
Окисление этилена, синтез ацетальдегида. Механизм.
Гидрирование, дегидрирование и дегидроциклизация.
Кислотный катализ. Механизм, применение.
Основный катализ. Механизм, применение.
Гидроформилирование алкенов, механизм, примеры использования.
Катализаторы окисления.
Карбонилирование спиртов, механизм, применение.
Метатезис алкенов. Метатезис алкинов. Катализаторы Граббса. Катализаторы Шрока. Конверсия интернальных олефинов. Кросс-метатезис. Полимеризация с раскрытием цикла. Переработка растительного сырья.
Полиэтилен, механизм полимеризации, основные типы катализаторов.
Полипропилен (атактический, изо- и синдиотактический) механизм полимеризации, основные типы катализаторов.
Полидиены, каучуки. Механизм полимеризации, основные типы катализаторов.
Мембранный катализ.
Межфазный катализ.
Бифазный катализ (катализ в ионных жидкостях).
Катализ в среде сверхкритических растворителей.
«Умные» и полифункциональные катализаторы.

Элементы контроля

Экзамен
Самостоятельные работы (квизы)
Домашнее задание

Промежуточная аттестация

2021/2022 учебный год 3 модуль
0.16 * Домашнее задание + 0.6 * Экзамен + 0.24 * Самостоятельные работы (квизы)

Программа дисциплины