Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ

Скачать 341.38 Kb.

Название	Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ
страница	3/4
Дата публикации	21.01.2015
Размер	341.38 Kb.
Тип	Рабочая программа

100-bal.ru > Химия > Рабочая программа

1 2 3 4

Тема 1.1. Феноменология катализа

Внешние проявления каталитических эффектов в области стехиометрии и механизма, энергетических эффектов и характеристик, кинетике химических превращений. Условия проявления каталитических эффектов. Ограничения явления катализа.

Тема 1.2. Методы описания катализаторов и каталитических реакций

Формальные методы описания катализаторов и каталитических реакций. Схемы каталитических реакций. Каталитические циклы. Каталитическая активность и способы ее количественного выражения. Методы измерения активности. Избирательность и специфичность катализаторов, их типы и методы количественного выражения. Селективность каталитических реакций и селективность катализаторов, их типы и методы количественного выражения. Методы глобального описания: оператор эволюции и релаксационное уравнение. Спектр релаксации. Элементарные релаксаторы.

Тема 2.1. Теоретические модели катализа

Локальные и глобальные подходы к задаче описания каталитических явлений. Сравнительный анализ их особенностей, преимуществ и недостатков.

Химические теории катализа. Химическое взаимодействие "субстрат – катализатор", его особенности. Активные центры катализатора, их типы и строение. Каталитические комплексы, их типы, особенности химических связей в каталитических комплексах. Принципы соответствия: электронного, энергетического и геометрического.

Физические теории катализа. Энергетическое взаимодействие "субстрат – катализатор". Деформационный и резонансный типы каталитического действия. Проблема энергетической регенерации катализатора. Рекуперация энергии в каталитических реакциях. Квантово-механическая точка зрения на катализ. Адиабатические и неадиабатические процессы. Разрешенные и запрещенные элементарные химические акты. Правила отбора в синхронных реакциях (симметрия и законы сохранения). Методы снятия запретов. Катализ как релаксационное явление. Релаксация неравновесных систем. Динамические режимы и переходы между ними: критический характер, влияние внешних и внутренних факторов.

Теория катализаторов. Корреляции каталитических свойств веществ с их химическим составом и строением. Методы рационального подбора катализаторов.

Тема 2.2. Методы исследования катализаторов

Химический анализ молекулярных и каркасных катализаторов. Методы исследование поверхности гетерогенных катализаторов: измерение площади поверхности, измерение поровой структуры, определение кислотно-основных свойств поверхности, определение окислительно-восстановительных свойств поверхности. Инструментальные методы исследования гетерогенных катализаторов: ИК- и УФ-спектроскопия, рентгеновская спектроскопия, фотоэлектронная спектроскопия, электронно-микроскопические методы.

Тема 3.1. Гетерогенный катализ

Гетерогенный катализ и его основные особенности (многофазность и наличие межфазных границ, градиенты концентрации и температуры, процессы переноса вещества и энергии). Типы гетерогенных катализаторов, их особенности. Химический состав (металлы и сплавы, бинарные соединения, сложные соединения, смеси и композиции), физическое строение (тип каркаса или решетки, пористость, величина, строение и текстура поверхности, дефекты состава и структуры), геометрия (межатомные расстояния, тип кристаллической ячейки, размеры и форма кристаллитов, зерен, пор, глобул), электронно-энергетические характеристики (проводники, полупроводники и изоляторы, энергия выхода электронов, теплопроводность, поверхностная энергия, наличие неравновесных и метастабильных структур).

Методы приготовления гетерогенных катализаторов. Химический синтез, введение добавок (промоторы, сокатализаторы, протекторы), формирование физической структуры, тренировка. Эволюция гетерогенных катализаторов в ходе реакции: явления отравления и разработки, их причины, методы стабилизации и регенерации гетерогенных катализаторов.

Основные стадии гетерогенно-каталитической реакции: диффузия (типы диффузии, кинетические области и кривая Зельдовича, переходы между кинетическими и диффузионными областями), адсорбция (адсорбционно-десорбционное равновесие, его параметры — адсорбционные коэффициенты, теплота адсорбции и др., физическая и химическая адсорбция, конкурентная адсорбция, адсорбированное состояние вещества и его реакционная способность), химические превращения на поверхности (латеральная диффузия и столкновения, типы кинетических механизмов на поверхности, ударные механизмы), принципы соответствия в гетерогенном катализе.

Кинетика гетерогенно-каталитических реакций. Статические и проточные установки. Особенности кинетики в статических установках, учет перемешивания. Особенности кинетики в проточных системах. Кинетические режимы. Стационарные и нестационарные режимы, автоколебания.

Тема 3.2. Гомогенный катализ

Гомогенный катализ и его основные особенности. Гомогенные каталитические системы. Гомогенные катализаторы, их типы и строение. Молекулярный характер гомогенных катализаторов. Газофазный гомогенный катализ. Газообразные системы и каталитические реакции. Примеры газофазного катализа. Механизм каталитического действия. Жидкофазный гомогенный катализ. Кислотно-основный катализ в растворах. Катализаторы, природа каталитического действия. Типы химических реакций. Примеры каталитических процессов. Металлокомплексный катализ. Комплексы переходных металлов, особенности их состава и строения. Стадии каталитического процесса с участием КПМ, каталитические циклы. Принципы соответствия в металлокомплексном катализе. Примеры реакций: гидрирование, окисление, гидроформилирование, изомеризация.

Гетерогенный металлокомплексный катализ. Гетерогенизация КПМ на твердых носителях. Способы гетерогенизации. Основные особенности строения и каталитического действия гетерогенизированных КПМ.

Ферментативный катализ. Строение молекул фермента. Особенности взаимодействия в каталитическом комплексе «субстрат — фермент». Основные особенности кинетики ферментативных реакций. Иммобилизация ферментов.

Мицеллярный катализ. Поверхностно-активные вещества. Мицеллообразование в водных и органических средах. Распределение реагентов в мицеллярном растворе. Природа каталитического эффекта. Области применения мицеллярного катализа.

Межфазный катализ. Особенности химических реакций в многофазных системах. Процессы переноса через поверхности раздела фаз. Катализаторы-переносчики, механизм их действия.

Планы семинарских занятий.

Семинарские занятия учебным планом не предусмотрены.

Темы лабораторных работ (Лабораторный практикум).

Тема 3. Структура катализаторов и методы ее анализа

Лабораторная работа № 1 (6 час.). Тема работы: Определение величины поверхности методом кислотно-основного титрования. Объект исследования: образец кислотно-основного катализатора (цеолит, оксид алюминия, кремнезем). Используемые методы: титрование образца катализатора раствором этиллития, волюмометрическое определение количества выделившегося метана.

Лабораторная работа № 2 (6 час.). Тема работы: Определение функциональных групп на поверхности гетерогенного катализатора методом ИК-спектроскопии. Объект исследования: образец гетерогенного катализатора, содержащего металл или металлокомплекс (цеолит, оксид алюминия, кремнезем, активированный уголь). Используемые методы: снятие ИК спектра и его интерпретация.

Лабораторная работа № 3 (6 час.). Тема работы: определение содержания активного компонента в нанесенном гетерогенном катализаторе. Объект исследования: образец нанесенного катализатора (Ni/SiO₂, Pt/Al₂O₃, Pd/C). Используемые методы: атомно-абсорбционное определение содержания метала в пробе.

Лабораторная работа № 4 (8 час.). Тема работы: Гомогенное окисление алкенов с использованием оксопероксогетерополисоединений переходных металлов. Объект исследования: циклогексен и пероксид водорода. Используемые методы: химический анализ продуктов реакции (оксид циклогексена и циклогександиол) методами хроматографии, масс-спектрометрии, определение выхода продуктов, активности и селективности катализатора.

Лабораторная работа № 5 (8 час.). Тема работы: Алкилирование диолов алкилхлордами в условиях межфазного катализа. Объект исследования: бутандиол-1,4, аллилхлорид, оксид пиридина. Используемые методы: химический анализ продуктов реакции (моно- и диаллиловый эфиры бутандиола), определение выхода продуктов методами хроматографии, масс-спектрометрии, активности и селективности катализатора.

Примерная тематика курсовых работ

Курсовые работы учебным планом не предусмотрены.

Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.

Виды СРС	Формы контроля СРС
Работа с учебной и методической литературой, электронными источниками данных (списки рекомендованной литературы в разделе 11)	Проверка и анализ конспектов лекций и учебной литературы Письменные опросы (тесты) Подготовка к контрольным работам и тестам Доклады в виде презентаций на лекциях Составление планов лабораторных работ и их защита
Подготовка к лабораторным (тематика в разделе7)	Подготовка отчетов по лабораторным работам Заслушивание и обсуждение устных докладов, сообщений, выступлений

Перечень контрольных вопросов для экзамена

Феноменология катализа. Внешние проявления каталитических эффектов в области стехиометрии и механизма, энергетических эффектов и характеристик, кинетике химических превращений. Условия проявления каталитических эффектов.
Методы описания катализаторов и каталитических реакций. Схемы каталитических реакций. Каталитические циклы. Каталитическая активность и способы ее количественного выражения. Методы измерения активности. Избирательность и специфичность катализаторов, их типы и методы количественного выражения. Селективность каталитических реакций и селективность катализаторов, их типы и методы количественного выражения.
Теоретические модели катализа. Локальные и глобальные подходы к задаче описания каталитических явлений. Сравнительный анализ их особенностей, преимуществ и недостатков.
Химические теории катализа. Химическое взаимодействие "субстрат – катализатор", его особенности. Активные центры катализатора, их типы и строение. Каталитические комплексы, их типы, особенности химических связей в каталитических комплексах. Принципы соответствия: электронного, энергетического и геометрического.
Физические теории катализа. Энергетическое взаимодействие "субстрат – катализатор". Деформационный и резонансный типы каталитического действия. Проблема энергетической регенерации катализатора. Рекуперация энергии в каталитических реакциях.
Квантово-механическая точка зрения на катализ. Адиабатические и неадиабатические процессы. Разрешенные и запрещенные элементарные химические акты. Правила отбора в синхронных реакциях (симметрия и законы сохранения). Методы снятия запретов.
Катализ как релаксационное явление. Релаксация неравновесных систем. Динамические режимы и переходы между ними: критический характер, влияние внешних и внутренних факторов.
Теория катализаторов. Корреляции каталитических свойств веществ с их химическим составом и строением. Методы рационального подбора катализаторов.
Методы исследование поверхности гетерогенных катализаторов: измерение площади поверхности, измерение поровой структуры, определение кислотно-основных свойств поверхности, определение окислительно-восстановительных свойств поверхности.
Инструментальные методы исследования гетерогенных катализаторов: ИК- и УФ-спектроскопия, рентгеновская спектроскопия, фотоэлектронная спектроскопия, электронно-микроскопические методы.
Гомогенный катализ и его основные особенности. Гомогенные каталитические системы. Гомогенные катализаторы, их типы и строение. Молекулярный характер гомогенных катализаторов. Газофазный гомогенный катализ. Газообразные системы и каталитические реакции. Примеры газофазного катализа. Механизм каталитического действия. Жидкофазный гомогенный катализ. Кислотно-основный катализ в растворах. Катализаторы, природа каталитического действия. Типы химических реакций. Примеры каталитических процессов. Металлокомплексный катализ. Комплексы переходных металлов, особенности их состава и строения. Стадии каталитического процесса с участием КПМ, каталитические циклы. Принципы соответствия в металлокомплексном катализе. Примеры реакций: гидрирование, окисление, гидроформилирование, изомеризация.
Гетерогенный металлокомплексный катализ. Гетерогенизация КПМ на твердых носителях. Способы гетерогенизации. Основные особенности строения и каталитического действия гетерогенизированных КПМ.
Гетерогенный катализ и его основные особенности (многофазность и наличие межфазных границ, градиенты концентрации и температуры, процессы переноса вещества и энергии).
Типы гетерогенных катализаторов, их особенности. Химический состав (металлы и сплавы, бинарные соединения, сложные соединения, смеси и композиции), физическое строение (тип каркаса или решетки, пористость, величина, строение и текстура поверхности, дефекты состава и структуры), геометрия (межатомные расстояния, тип кристаллической ячейки, размеры и форма кристаллитов, зерен, пор, глобул), электронно-энергетические характеристики (проводники, полупроводники и изоляторы, энергия выхода электронов, теплопроводность, поверхностная энергия, наличие неравновесных и метастабильных структур).
Методы приготовления гетерогенных катализаторов. Химический синтез, введение добавок (промоторы, сокатализаторы, протекторы), формирование физической структуры, тренировка. Эволюция гетерогенных катализаторов в ходе реакции: явления отравления и разработки, их причины, методы стабилизации и регенерации гетерогенных катализаторов.
Основные стадии гетерогенно-каталитической реакции: диффузия (типы диффузии, кинетические области и кривая Зельдовича, переходы между кинетическими и диффузионными областями), адсорбция (адсорбционно-десорбционное равновесие, его параметры — адсорбционные коэффициенты, теплота адсорбции и др., физическая и химическая адсорбция, конкурентная адсорбция, адсорбированное состояние вещества и его реакционная способность), химические превращения на поверхности (латеральная диффузия и столкновения, типы кинетических механизмов на поверхности, ударные механизмы).
Принципы соответствия в гетерогенном катализе.
Кинетика гетерогенно-каталитических реакций. Статические и проточные установки. Особенности кинетики в статических установках, учет перемешивания. Особенности кинетики в проточных системах. Кинетические режимы. Стационарные и нестационарные режимы, автоколебания.
Ферментативный катализ. Строение молекул фермента. Особенности взаимодействия в каталитическом комплексе «субстрат — фермент». Основные особенности кинетики ферментативных реакций. Иммобилизация ферментов.
Мицеллярный катализ. Поверхностно-активные вещества. Мицеллообразование в водных и органических средах. Распределение реагентов в мицеллярном растворе. Природа каталитического эффекта. Области применения мицеллярного катализа.
Межфазный катализ. Особенности химических реакций в многофазных системах. Процессы переноса через поверхности раздела фаз. Катализаторы-переносчики, механизм их действия.

1 2 3 4

	Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ:... ...
	Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ:... ...		Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ:... ...
	Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ:... ...		Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ:... ...
	Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ:... «Экономика», профиль «Экономика предприятий и организаций», очной и заочной форм обучения		Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ «Математика и компьютерные науки» по профилю подготовки «Вычислительные, программные, информационные системы и компьютерные технологии...
	Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ:... Государственное и муниципальное управление (квалификация (степень) «бакалавр» очной формы обучения		Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ ...
	Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями гос впо... Рассмотрено на заседании кафедры радиофизики года. Протокол №. Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению		Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ:... Рассмотрено на заседании кафедры экологии и генетики (25. 03. 2011 протокол №12) Соответствует требованиям к содержанию, структуре...
	Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ:... «Физическая культура» профиля подготовки «Спортивная тренировка», «Физкультурное образование», «Физкультурно-оздоровительные технологии»...		Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями гос впо... Рассмотрено на заседании кафедры радиофизики года. Протокол №. Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению
	Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов очного обучения по направлению 020100. 62 «Химия», профиль подготовки...		Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ:... Рассмотрено на заседании кафедры управления физической культурой и спортом, 05. 2011го, № Соответствует требованиям к содержанию,...

Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ

Похожие: