Print Export to file (MS Word)
Name of course:
Kataliza hetero- i homofazowa
Coordinator of course:
prof. dr hab. inż. Marek Marczewski
Type of course:
Compulsory
Level of education:
Second cycle studies
Programme:
Technologia Chemiczna
Group of courses:
Obowiązkowe
Code of course:
-
Nominal semester:
2 / AY 2019/2020
Number of ECTS credits:
4
Number of hours of student’s work to achieve learning outcomes:
1. godziny kontaktowe 45h, w tym: a) obecność na wykładach – 45h 2. zapoznanie się ze wskazaną literaturą – 20h 3. przygotowanie do egzaminu i obecność na egzaminie – 25h Razem nakład pracy studenta: 45h +20h + 25h = 90h, co odpowiada 4 punktom ECTS.
Number of ECTS credits on the course with direct participation of academic teacher:
1. obecność na wykładach –45h, Razem: 45h = 45h, co odpowiada 2 punktom ECTS.
Language of course:
polish
Number of ECTS credits on practical activities on the course:
Planowane zajęcia nie mają charakteru praktycznego (0 punktów ECTS).
Form of didactic studies and number of hours per semester:
  • Lecture45h
  • Exercise type of course0h
  • Laboratory0h
  • Project type of course0h
  • Computer lessons0h
Preliminary requirements:
-chemia fizyczna
Limit of students:
-
Purpose of course:
Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z metodami syntezy katalizatorów stałych, podstawami pomiarów adsorpcyjnych stosowanych w katalizie, metodami pomiaru aktywności katalitycznej oraz z kinetycznym opisem reakcji przebiegających z udziałem katalizatorów stałych.
Contents of education:
Przedmiot obejmuje przedstawienie podstawowych metod otrzymywania stałych katalizatorów, modeli układów powierzchnia/gaz do opisu których stosuje się izotermy Langmuira, Freundlicha, Temkina i BET a następnie ich zastosowanie przy pomiarach struktury porowatej, powierzchni właściwej oraz chemisorpcji sond molekularnych. Znajomość izoterm adsorpcji pozwala w dalszej części wykładu na kinetyczny opis reakcji cząsteczek chemisorbowanych na powierzchni katalizatora Następnie przedstawione zostaną metody pomiaru aktywności katalitycznej ze szczególnym uwzględnieniem procesów dyfuzyjnych. Wykład poświęcony jest także podstawowym zagadnieniom procesów przemysłowych katalizowanych kompleksami metali. Omówione zostaną teoretyczne podstawy katalizy homogenicznej i projektowanie homogenicznych układów katalitycznych. Następnie omówione zostaną procesy, w których stosuje się homogeniczne katalizatory metaloorganiczne. Wykład obejmuje procesy oligomeryzacji i izomeryzacji węglowodorów nienasyconych, katalitycznego uwodornienia związków nienasyconych, utleniania olefin (proces Wackera), hydroformylowania (synteza„oxo”), reakcje metatezy olefin, otrzymywanie kwasu octowego i jego pochodnych (proces Monsanto) itd. We wszystkich omawianych zagadnieniach poruszone zostaną aspekty mechanizmów reakcji i rozwiązań technologicznych. Plan przedmiotu: Kataliza heterofazowa 1. Rodzaje katalizatorów i kryteria ich doboru Wymiar 1h 2. Metody otrzymywania katalizatorów: Wymiar 3h 2.1. wybór rodzaju i formy substancji wyjściowych, procesy chemiczne/fizykochemiczne prowadzące do otrzymania prekursora katalizatora, obróbka termiczna prekursora, formowanie katalizatora. 2.2. metody otrzymywania prekursorów: strącanie, impregnacja, adsorpcja z roztworu, wymiana jonowo, reakcja w fazie stałej 3. Proces aktywacji – otrzymanie aktywnej formy katalizatora (redukcja, rozkład termiczny w kontrolowanej atmosferze, nasiarczanie) Wymiar 2h 4. Metody oceny aktywności katalitycznej i sposoby ich realizacji Wymiar 2h 4.1.pomiar całkowy – stopień przemiany, średnia szybkość reakcji 4.2.pomiar bezgradientowy – rzeczywista szybkość reakcji 5. Efekty dyfuzji zewnętrznej i wewnętrznej w reaktorach ze złożem katalitycznym Wymiar 1h 6. Stabilność katalizatora, dezaktywacja katalizatora Wymiar 1h 7. Adsorpcja fizyczna i chemiczna. Wymiar 2h 7.1.zjawisko adsorpcji, sposób wiązania adsorbatu z powierzchnią, ciepło adsorpcji, izoterma adsorpcji, izobara adsorpcji, izochora adsorpcji. 8. Izotermy adsorpcji Langmuira, Freundlicha, Temkina i BET. Wymiar 4h 8.1. modele adsorpcji – założenia i wyprowadzenie równań izoterm 8.2. zjawisko histerezy adsorpcji 8.3. zastosowanie izoterm adsorpcji 9. Równania kinetyczne reakcji zachodzących na powierzchni stałych katalizatorów Wymiar 6h 9.1.równanie szybkości reakcji biegnącej w roztworze (kataliza homogeniczna) 9.2.równanie szybkości reakcji biegnącej na powierzchni 9.3.formalizm Rideala’a i Hinshelwooda 9.4 wyznaczanie rzędowości reakcji 9.5. interpretacja energii aktywacji reakcji – udziały poszczególnych etapów reakcji katalitycznej 10. Doświadczalna weryfikacja równań kinetycznych Wymiar 2h 11. Określanie mechanizmu reakcji na podstawie badan kinetycznych. Wymiar 2h 12. Wpływ struktury porowatej katalizatora na selektywność reakcji Wymiar 4h 12.1. zjawisko selektywności kształtu 12.2. katalizatory wykazujące selektywność kształtu 12.3 przykłady reakcji dla których zachodzi zjawisko selektywności kształtu: synteza olefin z metanolu, synteza p-ksylenu z metanolu i toluenu. Kataliza homofazowa: 1. Teoretyczne aspekty katalizy homogennej i projektowanie kompleksów o katalitycznej aktywności Wymiar 3h 2. Oligomeryzacja i izomeryzacja węglowodorów nienasyconych procesy przemysłowe Wymiar 2h 3. Technologia uwodornienia i hydrokarbonylowania olefin Wymiar 2h 4. Proces Wackera – utlenianie olefin Wymiar 2h 5. Przemysłowe zastosowanie reakcji metatezy Wymiar 2h 6. Wiązanie molekularnego azotu Wymiar 2h 7. Kompleksowe katalizatory heterogenizowane i ich zastosowania Wymiar 2h
Methods of evaluation:
egzamin pisemny, testowy
Exam:
yes
Literature:
1. I. Chorkendorff, J.W. Niemantsverdriet, Concepts of modern catalysis and kinetics, Wiley-CCH, weinheim 2003.
Website of the course:
-
Notes:
-

Effects of education

General academic profile - knowledge

Charakterystyka W01

Verification:
Field of study related learning outcomes: K_W02, K_W06
Area of study related learning outcomes:
Charakterystyka W02

Verification:
Field of study related learning outcomes: K_W02, K_W06
Area of study related learning outcomes:
Charakterystyka W03

Verification:
Field of study related learning outcomes: K_W06
Area of study related learning outcomes:

General academic profile - skils

Charakterystyka U01

Verification:
Field of study related learning outcomes: K_U09
Area of study related learning outcomes:
Charakterystyka U02

Verification:
Field of study related learning outcomes: K_U11
Area of study related learning outcomes:

General academic profile - social competences

Charakterystyka K01

Verification:
Field of study related learning outcomes: K_K01
Area of study related learning outcomes: