2022/2023
Катализ
Статус:
Дисциплина общефакультетского пула
Кто читает:
Факультет химии
Когда читается:
1, 2 модуль
Охват аудитории:
для своего кампуса
Преподаватели:
Дементьев Константин Игоревич
Язык:
русский
Кредиты:
3
Контактные часы:
60
Программа дисциплины
Аннотация
Курс посвящен рассмотрению каталитических явлений, механизмах каталитических реакций, представления о методах синтеза и исследования катализаторов, различных видах катализаторов химических процессов и их особенностях. Излагаются основы химической кинетики применительно к гомогенному и гетерогенному катализу. Обсуждаются получение и применение промышленных катализаторов, методы исследования их состава и структуры, актуальные направления развития каталитической химии.
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.
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.
