Curso Académico:
2019/20
452 - Graduado en Química
27232 - Catálisis homogénea
Información del Plan Docente
Año académico:
2019/20
Asignatura:
27232 - Catálisis homogénea
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
452 - Graduado en Química
Créditos:
5.0
Curso:
4
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
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1.1. Objetivos de la asignatura
La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:
El objetivo global de la asignatura es el estudio de los distintos tipos de reacciones catalizadas por complejos de metales de transición y de las reacciones fundamentales necesarias para entender los mecanismos de reacción, con particular énfasis en los procesos industriales de mayor importancia y en los retos, científicos e industriales, más actuales en esta área.
1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación
La asignatura Catálisis Homogénea se encuadra en el módulo avanzado del Grado en Química. Es una asignatura optativa que se imparte en el segundo cuatrimestre y tiene una carga lectiva de 5 créditos ECTS. Los contenidos de la asignatura Catálisis Homogénea complementan los conocimientos adquiridos en la asignatura Química Inorgánica II y son fundamentales para comprender la importancia de la catálisis en la industria química, así como para la realización de diversos trabajos de fin de Grado en el área de conocimiento de Química Inorgánica.
1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura
Se recomienda haber cursado la asignatura Química Inorgánica II.
Se requiere el dominio de conceptos básicos de estructura, enlace y reactividad de compuestos de coordinación.
La asistencia a clase y el trabajo continuado facilita la superación de la asignatura.
2. Competencias y resultados de aprendizaje
2.1. Competencias
Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...
Identificar las aplicaciones industriales de mayor importancia basadas en catalizadores homogéneos.
Aplicar los conceptos de química organometálica al diseño de catalizadores homogéneos.
Proponer las etapas fundamentales que integran el mecanismo de las reacciones catalíticas homogéneas.
Evaluar la actividad y selectividad de los catalizadores, y la sostenibilidad de los procesos catalíticos.
2.2. Resultados de aprendizaje
El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...
Comprensión de las reacciones fundamentales en catálisis homogénea.
Conoce las reacciones catalíticas homogéneas catalizadas por complejos de metales de transición, sus mecanismos de reacción y sus aplicaciones industriales.
Elige el catalizador homogéneo más adecuado para un proceso sintético.
Propone el ciclo catalítico operativo en la preparación de un producto.
Elabora, expone y defiende trabajos tutelados básicos de catálisis homogénea.
2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje
Los conocimientos adquiridos en la asignatura deben proporcionar al alumno una visión global del impacto de la catálisis homogénea en la industria química y de las expectativas que genera tanto en investigación básica como aplicada. El uso de catalizadores en medio homogéneo hace posible transformaciones químicas selectivas en condiciones muy suaves, metodologías de síntesis más eficientes, y el desarrollo de una industria química con bajo impacto medioambiental.
3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba
El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluacion
Los alumnos serán evaluados, de forma continua, de la siguiente manera:
1.- Seminarios y problemas (15 %). La evaluación se realizará mediante controles de resolución de problemas, cuestiones teórico-prácticas y actividades relacionadas.
2.- Parte teórica (85 %). La realización de dos pruebas escritas parciales, cuyas fechas se anunciarán convenientemente al inicio del curso, que consistirán en la resolución de problemas y cuestiones teórico-prácticas, que se calificarán de manera independiente. La calificación de la parte teórica de la asignatura se obtendrá como la media aritmética de las notas de cada una de ellas. Para que pueda realizarse dicho promedio, el alumno deberá obtener un mínimo de 5 puntos (sobre 10) en cada una de las pruebas parciales.
La calificación final de la asignatura será:
Calificación = Seminarios y problemas (15%) + Parte teórica (85%)
Los alumnos que no hayan aprobado la asignatura por este procedimiento o deseen mejorar su calificación deberán realizar la prueba global de la asignatura, que se realizará de acuerdo con el calendario de exámenes de la Facultad de Ciencias, y que supondrá el 100 % de la calificación. Dicha prueba global consistirá en un único examen escrito de contenido teórico-práctico. Para aprobar será necesario alcanzar una calificación mínima de 5 puntos (sobre 10).
El número de convocatorias oficiales de examen a las que la matrícula da derecho (2 por matrícula) así como el consumo de dichas convocatorias se ajustará a la Normativa de Permanencia en Estudios de Grado y Reglamento de Normas de Evaluación del Aprendizaje. A este último reglamento, también se ajustarán los criterios generales de diseño de las pruebas y sistema de calificación, y de acuerdo a la misma se hará público el horario, lugar y fecha en que se celebrará la revisión al publicar las calificaciones. Dicha normativa puede consultarse en: http://wzar.unizar.es/servicios/coord/norma/evalu/evalu.html
4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos
4.1. Presentación metodológica general
El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:
- Clases teóricas (4 ECTS).
- Resolución de problemas y seminarios (1 ECTS).
4.2. Actividades de aprendizaje
El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades:
1.- Actividad formativa de adquisición de conocimientos básicos de Catálisis Homogénea. Esta actividad comprende 40 horas presenciales de clases expositivas-interactivas en grupo grande.
2.- Actividad formativa de clases de resolución de problemas y seminarios. Esta actividad comprende 10 horas de clases presenciales en las que los alumnos, de forma individual o en grupo, resolverán problemas propuestos y debatirán sobre temas relacionados con el programa de la asignatura.
3.- Tutorías. Los alumnos dispondrán de 6 horas semanales para tutorías individualizadas.
4.3. Programa
El programa teórico de la asignatura comprende los siguientes temas:
Introducción
Conceptos básicos. Características de la catálisis homogénea y heterogénea. Conceptos de selectividad en procesos catalíticos. Catálisis y química "verde". Compuestos de coordinación y catálisis homogénea. Regla de los 18 electrones. Insaturación coordinativa. Efectos electrónicos y estéricos de los ligandos. Efecto e influencia trans.
Reacciones Fundamentales en Catálisis Homogénea
Reacciones de adición oxidante y eliminación reductora
Características de las reacciones de adición oxidante. Tipos de reacciones de adición oxidante. Mecanismos de las reacciones de adición oxidante. Adición oxidante de enlaces C-H.
Reacciones de eliminación reductora.
Reacciones de inserción y eliminación. Reacciones de ataque a ligandos coordinados
Reacciones de inserción y eliminación. Mecanismo de las reacciones de inserción. Características de las reacciones de inserción. Eliminaciones alfa y beta. Modificaciones en la reactividad de ligandos coordinados. Reacciones de ataque a ligandos coordinados.
Reacciones Cataliticas Homogeneas: Aplicaciones
Isomerización
Isomerización de alquenos: isomerización de posición, isomerización cis-trans, isomerización esqueletal. Isomerización asimétrica: síntesis de mentol.
Hidrogenación
Activación de hidrógeno. Mecanismos de hidrogenación homogénea. Catalizadores de hidrogenación representativos: catalizador de Wilkinson, catalizadores catiónicos de rodio e iridio: hidrogenación asimétrica; catalizadores de rutenio: hidrogenación asimétrica, otros catalizadores. Mecanismos no clásicos: bifuncional, iónico. Reacciones de transferencia de hidrógeno.
Carbonilación
Reacciones de carbonilación. Carbonilación de metanol. Carbonilación de acetato de metilo. Hidroformilación. Copolimerización de olefinas y monóxido de carbono.
Oxidación
Reacciones de oxidación. El proceso Wacker. Epoxidación de olefinas. Dihidroxilación de olefinas. Oxidación de enlaces C-H.
Polimerización y oligomerización.
Polimerización de olefinas. Catalizadores de polimerización representativos: Catalizadores Ziegler-Natta, metalocenos, otros catalizadores. Mecanismo de las reacciones de polimerización. Polímeros y copolímeros. Dimerización y oligomerización. Proceso SHOP (Shell Higher Olefin Process).
Metátesis
Reacciones de metátesis. Metátesis de olefinas acíclicas y cíclicas. Mecanismo de las reacciones de metátesis de olefinas. Tipos de catalizadores de metátesis. Aplicaciones de las reacciones de metátesis.
Hidrocianación e hidrosililación
Reacciones de hidrocianación. Preparación de adiponitrilo por hidrocianación de butadieno. Reacciones de hidrosililación. Mecanismos de las reacciones de hidrosililación.
Reacciones de acoplamiento carbono-carbono
Reacciones de acoplamiento carbono-carbono: Reacción de Heck. Reacciones de acoplamientos carbono-carbono vía transmetalación. Otras reacciones de acoplamiento.
4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave
Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos
Los horarios de la asignatura y fechas de exámenes se publican en el tablón de anuncios y en página web de la Facultad de Ciencias: http://ciencias.unizar.es/web/horarios.do.
Las fechas de las pruebas de evaluación se expondrán con la debida antelación en el tablón de anuncios del Departamento de Química Inorgánica y las pruebas globales podrán consultarse en la página web de la Facultad de Ciencias: http://ciencias.unizar.es/web/horarios.do