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Academic Year/course: 2023/24

543 - Master's in Molecular Chemistry and Homogeneous Catalysis

60452 - Catalysis


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
60452 - Catalysis
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
543 - Master's in Molecular Chemistry and Homogeneous Catalysis
ECTS:
6.0
Year:
1
Semester:
First semester
Subject type:
Compulsory
Module:
---

1. General information

This subject provides students with advanced training in catalysis, covering the principles, mechanisms and applications of the various types of homogeneous phase catalysts, organometallic catalysts and organocatalysts, as well as heterogeneous phase catalysts. In addition, students achieve a global vision of cutting-edge research lines in catalysis and their potential to face new challenges for sustainable development.

Sustainable Development Goals (SDGs) (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/) of the United Nations 2030 Agenda: 4: Quality Education; 7: Affordable and Clean Energy; 9: Industry, Innovation and Infrastructure; 12: Responsible Production and Consumption; and 13: Climate Action.

2. Learning results

  • To identify the importance of catalysis in the development of processes and chemical products in a sustainable way.
  • To know the different types of catalysts, their mode of action, advantages and disadvantages, as well as their main applications.
  • To assess the activity, selectivity and environmental impact of catalytic processes.
  • To identify the fundamental reactions in organometallic catalysis.
  • To know the main homogeneous reactions catalysed by transition metal complexes and their mechanisms.
  • To describe the different types of organocatalyzed reactions and their applications.
  • To describe the different types of heterogeneous catalysts as well as the different strategies for immobilization of molecular catalysts.
  • To identify current research lines in catalysis and their contribution to scientific and technological development.

3. Syllabus

Basic concepts of catalysis

Topic 1. Catalysis: general concepts.

Fundamentals of organometallic catalysis

Topic 2. Homogeneous catalysis with transition metal compounds. 

Topic 3. Reaction mechanisms: thermodynamic and kinetic aspects.

Topic 4. Fundamental Processes

Organometallic catalysis in the homogeneous phase: applications

Topic 5. Hydrogenation and hydrogen transfer reactions.

Topic 6. Hydrofunctionalization reactions.

Topic 7. Carbonylation reactions.

Topic 8. Carbon-carbon coupling reactions.

Topic 9. C-H activation.

Topic 10. Olefin metathesis.

Organocatalysis

Topic 11. Activation by covalent bonds.

Topic 12. Activation by hydrogen bonding.

Supported catalysis

Topic 13. Introduction to heterogeneous catalysis 

Topic 14. Supported catalysis.

4. Academic activities

Acquisition of advanced knowledge of catalysis (4 ECTS).

2. Problem solving classes and seminars (1.5 ECTS). Students, individually or in groups, will solve practical cases and work on scientific articles related to the contents of the subject.

3. Laboratory practice (0.5 ECTS). The practices of the subject together with those of other subjects of the Molecular Chemistry and Catalysis Module constitute an integrated block.

4. Tutorials. Students will have 6 hours per week for individualized tutoring.

5. Assessment system

1. A problem-solving exam, theoretical and/or theoretical-practical questions(P1) of Topics 1-7.

2. Solving of practical exercises, theoretical-practical questions and related practical activities(T1).

3. Laboratory practice(T2).

4. Preparation and oral presentation, individually or in groups, of a directed work based on a scientific article related to the contents of the subject(T3).

5. A written test within the period of global tests consisting of the solving of problems, theoretical and/or theoretical-practical questions(P2) corresponding to Topics 8-14.Studentswho have not taken theP1test or have not achieved a grade equal to or higher than 4 out of 10, must also take a test(P1') consisting of the solving of problems, theoretical and/or theoretical-practical questions related to Topics 1-7.

In order to average any of the grades with the rest, it is necessary to obtain a minimum grade of 4 out of 10 in each of the two tests P1, P1' or P2 tests.

The final grade will be the best of the following grades:

NOTE 1 = 0.30*(P1 orP1')+ 0.45*P2+ 0.10*T1+ 0.05*T2+ 0.10*T3

NOTE 2 = 0.38*(P1 orP1')+ 0.57*P2+ 0.05*T2

Students will be graded in the second annual exam by means of a single written test that will include all the theory, problems and practice topics defined as programmed learning activities.


Curso Académico: 2023/24

543 - Máster Universitario en Química Molecular y Catálisis Homogénea

60452 - Catálisis


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
60452 - Catálisis
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
543 - Máster Universitario en Química Molecular y Catálisis Homogénea
Créditos:
6.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Obligatoria
Materia:
---

1. Información básica de la asignatura

En esta asignatura el alumno adquiere una formación avanzada en Catálisis relacionada con los principios, mecanismos y aplicaciones de los diferentes tipos de catalizadores que operan tanto en fase homogénea, catalizadores organometálicos y organocatalizadores, como en fase heterogénea. Adicionalmente, se adquiere una visión global de las líneas de investigación de vanguardia en catálisis y su potencial para afrontar los nuevos retos para un desarrollo sostenible.

Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas: 4: Educación de calidad; 7: Energía asequible y no contaminante; 9: Industria, innovación e infraestructuras; 12: Producción y consumo responsables; y 13: Acción por el clima.

2. Resultados de aprendizaje

  • Identificar la importancia de la catálisis en el desarrollo de procesos y productos químicos de modo sostenible.
  • Conocer los diferentes tipos de catalizadores, su modo de acción, ventajas e inconvenientes, así como sus principales aplicaciones.
  • Evaluar la actividad, selectividad e impacto ambiental de los procesos catalíticos.
  • Identificar las reacciones fundamentales en catálisis organometálica.
  • Conocer las principales reacciones homogéneas catalizadas por complejos de metales de transición y sus mecanismos.
  • Describir los diferentes tipos de reacciones organocatalizadas y sus aplicaciones.
  • Describir los diferentes tipos de catalizadores heterogéneos así como las diferentes estrategias de inmovilización de catalizadores moleculares.
  • Identificar las líneas de investigación actuales en catálisis y su contribución al desarrollo científico y tecnológico.

3. Programa de la asignatura

Conceptos básicos de catálisis

Tema 1. Catálisis: conceptos generales.

Fundamentos de catálisis organometálica

Tema 2. Catálisis homogénea con compuestos de metales de transición. 

Tema 3. Mecanismos de reacción: aspectos termodinámicos y cinéticos.

Tema 4. Procesos Fundamentales

Catálisis organometálica en fase homogénea: aplicaciones

Tema 5. Reacciones de hidrogenación y transferencia de hidrógeno.

Tema 6. Reacciones de hidrofuncionalización.

Tema 7. Reacciones de carbonilación.

Tema 8. Reacciones de acoplamiento carbono-carbono.

Tema 9. Activación C-H.

Tema 10. Metátesis de olefinas.

Organocatálisis

Tema 11. Activación por enlaces covalentes.

Tema 12. Activación por enlaces de hidrógeno.

Catálisis Soportada

Tema 13. Introducción a la catálisis heterogénea 

Tema 14. Catálisis Soportada.

4. Actividades académicas

1. Adquisición de conocimientos avanzados de Catálisis (4 ECTS).

2. Clases de resolución de problemas y seminarios (1.5 ECTS). Los alumnos, de forma individual o en grupo, resolverán casos prácticos y trabajarán artículos científicos relacionados con los contenidos de la asignatura.

3. Prácticas de laboratorio (0.5 ECTS). Las prácticas de la asignatura junto a las de otras asignaturas del Módulo Química Molecular y Catálisis constituyen un bloque integrado.

4. Tutorías. Los alumnos dispondrán de 6 horas semanales para tutorías individualizadas.

5. Sistema de evaluación

1. Un control de resolución de problemas, cuestiones teóricas y/o teórico-prácticas (P1) de los Temas 1-7.

2. Resolución de ejercicios prácticos, cuestiones teórico-prácticas y actividades prácticas relacionadas (T1).

3. Prácticas de laboratorio (T2).

4. Preparación y exposición oral de forma individual o en grupo de un trabajo dirigido basado en un artículo científico relacionado con los contenidos de la asignatura (T3).

5. Una prueba escrita dentro del periodo de pruebas globales consistente en la resolución de problemas, cuestiones teóricas y/o teórico-prácticas (P2) correspondiente a los Temas 8-14. Los estudiantes que no se hubieran presentado a la prueba P1 o no hubieran alcanzado una puntuación igual o superior a 4 sobre 10, deberán realizar además una prueba (P1') consistente en la resolución de problemas, cuestiones teóricas y/o teórico-prácticas relativas a los Temas 1-7.

Para que cualquiera de las calificaciones pueda promediar con el resto de las notas es imprescindible obtener una nota mínima de 4 puntos sobre 10 en cada una de las dos pruebas P1(P1') y P2.

La calificación final será la mejor de las siguientes notas:

NOTA 1 = 0.30*(P1 ó P1') + 0.45*P2 + 0.10*T1 + 0.05*T2 + 0.10*T3

NOTA 2 = 0.38*(P1 ó P1') + 0.57*P2 + 0.05*T2

La calificación de los alumnos en la segunda convocatoria anual se realizará mediante una única prueba escrita que comprenderá todos los temas de teoría, problemas y práctica definidos como actividades de aprendizaje programadas.