HOMOGENEOUS CATALYSIS

A.A. di erogazione 2020/2021
Insegnamento opzionale

Laurea Magistrale in CHIMICA
 (A.A. 2019/2020)

Docenti

Anno di corso: 
2
Tipologia di insegnamento: 
Affine/Integrativa
Settore disciplinare: 
CHIMICA GENERALE E INORGANICA (CHIM/03)
Crediti: 
8
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
76
Dettaglio ore: 
Lezione (40 ore), Laboratorio (36 ore)

OBIETTIVI FORMATIVI
ll corso si propone di fornire una conoscenza approfondita su diversi aspetti relativi alla catalisi omogenea, sia da un punto di vista teorico che pratico, mediante esperienze di laboratorio. Questo bagaglio di conoscenze permetterà al futuro laureato di raggiungere una certa autonomia nella progettazione e realizzazione di una reazione catalitica, permettendo di valutarne tutti gli aspetti (teorici e pratici) utili al conseguimento dei risultati attesi in fase di attuazione.

RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI
Al termine dell’insegnamento lo studente sarà in grado di:
1. comprendere sia dal punto di vista meccanicistico che sintetico i principali processi catalitici,
2. discutere sia processi a livello di laboratorio di sintesi, sia processi industriali
3. applicare le predette conoscenze nello svolgimento di esperienze di laboratorio volte alla sintesi e caratterizzazione di alcuni catalizzatori metallorganici
4. utilizzare i catalizzatori metallorganici in reazioni di idrogenazione e/o coupling carbonio-carbonio (es. Heck, Suzuki, ciclopropanazione di olefine)
5. comprendere le tecniche di base utilizzate in esperimenti pratici di reazioni catalitiche.
6. applicare le norme di sicurezza e di comportamento in un laboratorio chimico, in riferimento alla realizzazione di esperimenti di catalisi omogenea.

Lo studente deve possedere una buona conoscenza della chimica di coordinazione (interazione metallo-legante e metallo-substrato) e della chimica organometallica. Sebbene non siano previste propedeuticità vincolanti, sarebbe di aiuto per un proficuo apprendimento delle conoscenze del Corso che lo studente avesse precedentemente seguito i Corsi di Chimica Inorganica Superiore e Chimica Organometallica erogati al primo anno.

(10 ore): introduzione alla catalisi omogenea, incentrata principalmente sulla revisione dei concetti base che caratterizzano i diversi passaggi di un ciclo catalitico (somma ossidativa, inserzione migratoria, eliminazione riduttiva).
(10 ore): cenni storici e reazioni catalitiche di somma di idrogeno ad alcheni, alchini, C=E (dove E = O ed N) con metalli di transizione. Meccanismi di attivazione del diidrogeno (somma ossidativa, idrogenolisi, rottura eterolitica) e loro implicazioni nei cicli catalitici. Applicazioni, aspetti sterici e selettività nella reazione di idrogenazione con catalizzatori cationici.
(10 ore): reazioni di formazione del legame C-X (X = B, Si, N ed O). Processi industriali quali il processo oxo, il processo Wacker ed il processo Monsanto.
(10 ore): breve descrizione dei principali sistemi organometallici impiegati in catalisi omogenea attualmente. Reazioni di formazione C-C: principi base. Introduzione alle esperienze di laboratorio.
(36 ore): attività di laboratorio dove gli studenti mettono alla prova le loro abilità nell'applicare le conoscenze acquisite durante il corso a esperimenti pratici di reazioni catalitiche.

La prima parte del corso si avvale di lezioni frontali (40 ore) in cui verranno proiettate e discusse slides fornite agli studenti (mediante accesso alla piattaforma e-learning) precedentemente alla lezione stessa.
Lo studente potrà così prendere visione del materiale in anticipo rispetto alla lezione, partecipando più attivamente alla lezione stessa ed eventualmente contribuendo al dibattito in aula.
La seconda parte del corso (36 ore) prevede esercitazioni pratiche di laboratorio in cui gli studenti dapprima sintetizzeranno alcuni catalizzatori descritti durante le lezioni frontali. In seguito, tali sistemi saranno impiegati in reazioni catalitiche di idrogenazione e/o formazione di legami C-C.
All’inizio del laboratorio saranno fornite agli studenti le dispense con le metodiche relative alle esperienze: lo studente dovrà mostrare di saper organizzare il lavoro in maniera autonoma e produttiva, raggiungendo i risultati previsti da ciascuna esperienza nei tempi predisposti.

La verifica dell’apprendimento prevede un esame finale costituito da una prova orale che comprende anche una discussione sull’operato in laboratorio.
Prima di sostenere tale esame, lo studente deve produrre le relazioni di laboratorio relative alle esperienze condotte, relazioni che saranno parte integrante della valutazione finale.
La prova orale è organizzata mediante formulazione di due domande aperte riguardanti gli argomenti proposti durante le lezioni frontali e di un esercizio di sintesi inerente a tali argomenti, volto a verificare la capacità dello studente di discutere in maniera approfondita gli aspetti sintetici e meccanicistici di una reazione catalitica in fase omogenea. Infine, sono previste due domande relative alle esperienze effettuate in laboratorio. Il voto finale terrà conto della esattezza e della qualità delle risposte (20%), della capacità sintetica del candidato nell’esporre gli argomenti richiesti (20%) e della abilità comunicativa mostrata durante il colloquio (20%), nonché della partecipazione del candidato alle attività di laboratorio (40%), in cui saranno valutati soprattutto il grado di autonomia e competenza sia in fase operativa che nella stesura delle relazioni.

Il materiale didattico consiste principalmente in slides (sia per le lezioni frontali che per le esperienze di laboratorio) fornite preventivamente agli studenti da parte del docente, mediante piattaforma e-learning.

All'inizio del Corso saranno indicati possibili testi di riferimento a supporto ed integrazione del suddetto materiale fornito dal docente.

Orario di ricevimento
Tutti i giorni dalle ore 9.30 alle ore 12.00 e dalle 14.00 alle 18.30 presso lo studio del docente, previo appuntamento via mail.

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A.A. 2020/2021

Anno di corso: 2
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2018/2019

Anno di corso: 2
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2017/2018

Anno di corso: 2
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2016/2017

Anno di corso: 2
Curriculum: PERCORSO COMUNE