PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Catálisis para la Industria y el Medioambiente"

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1 PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Catálisis para la Industria y el Medioambiente" Grupo: Grp Clases Teóricas Catálisis para la Indust.(946372) Titulacion: Grado en Química Curso: DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA/GRUPO Titulación: Año del plan de estudio: Centro: Asignatura: Código: Tipo: Curso: Período de impartición: Ciclo: Grupo: Créditos: Horas: Área: Departamento: Dirección postal: Grado en Química 2009 Facultad de Química Catálisis para la Industria y el Medioambiente Optativa 3º Primer Cuatrimestre 0º Grp Clases Teóricas Catálisis para la Indust. (1) Química Inorgánica (Área principal) Química Inorgánica (Departamento responsable) FACULTAD DE QUÍMICA, C/ PROFESOR GARCÍA GONZÁLEZ, S/N SEVILLA Dirección electrónica: COORDINADOR DE LA ASIGNATURA NICASIO JARAMILLO, MARIA CARMEN PROFESORADO NICASIO JARAMILLO, MARIA CARMEN CARMONA GUZMAN, ERNESTO PELOSO, RICARDO Curso académico: 2016/2017 Última modificación: de 7

2 4 LOPEZ SANTOS, LAURA OBJETIVOS Y COMPETENCIAS Objetivos docentes específicos Introducir al alumno en el conocimiento de las fronteras de la química inorgánica, especialmente cuando afecta a otras disciplinas como las ciencias de la vida y la química del medio ambiente. Conocer los catalizadores de naturaleza inorgánica, su clasificación y los conceptos básicos de la reactividad catalítica en los centros metálicos. Conocer las aplicaciones de la catálisis en los procesos químicos industriales. Conocer los principales procesos catalíticos empleados en la eliminación de contaminantes y que ayudan a preservar el medio ambiente. Competencias Competencias transversales/genéricas G01. Desarrollar capacidades de análisis y síntesis G02. Desarrollar capacidades de organización y planificación G03. Desarrollar capacidades de comunicación oral y escrita en la lengua nativa G04. Adquirir conocimiento de una lengua extranjera G05. Desarrollar capacidades para la gestión de datos y la generación de información / conocimiento G06. Desarrollar capacidad para la resolución de problemas G07. Adquirir capacidad de adaptarse a nuevas situaciones y toma de decisiones G08. Trabajar en equipo G09. Desarrollar razonamiento crítico G10. Desarrollar capacidad de aprendizaje autónomo para el desarrollo continuo profesional G11. Desarrollar sensibilidad hacia temas medioambientales G12. Adquirir compromiso ético G13. Fomentar el espíritu emprendedor. G14. Fomentar y garantizar el respeto a los Derechos Humanos y a los principios de accesibilidad universal, igualdad, no discriminación y los valores democráticos y de la cultura de la paz. Competencias específicas a) Competencias relativas al conocimiento E01. Conocer los aspectos principales de terminología catalítica, nomenclatura, convenios y unidades. E05. Conocer las técnicas principales de investigación estructural, incluyendo espectroscopía. E08. Conocer los principios de termodinámica y sus aplicaciones en química. E09. Conocer la cinética del cambio químico, incluyendo catálisis. Interpretación mecanicista de las reacciones químicas. E17. Conocer las técnicas instrumentales y sus aplicaciones. E20. Desarrollar capacidades para organizar, dirigir y ejecutar tareas del laboratorio químico y de producción en instalaciones industriales complejas donde se desarrollen procesos químicos. Asimismo, para diseñar la metodología de trabajo a utilizar. E21. Conocer las propiedades y aplicaciones de los materiales. b) Competencias relativas a las habilidades y destrezas: Cognitivas relacionadas con la Química E22. Desarrollar capacidades para demostrar el conocimiento y comprensión de los hechos esenciales, conceptos, principios y teorías relacionadas con la Química. E23. Desarrollar capacidad de aplicar dichos conocimientos a la resolución de problemas cualitativos y cuantitativos según modelos previamente desarrollados. E24. Adquirir competencias para evaluar, interpretar y sintetizar datos e información Química. E25. Desarrollar capacidades para reconocer y llevar a cabo buenas prácticas en el trabajo científico. E26. Adquirir competencias para presentar, tanto en forma escrita como oral, material y argumentación científica a una audiencia especializada E27. Adquirir destreza en el manejo y procesado informático de datos e información química. Prácticas relacionadas con la química E28. Desarrollar habilidad para manipular con seguridad materiales químicos, teniendo en cuenta sus propiedades físicas y químicas, incluyendo cualquier peligro específico asociado con su uso. E29. Desarrollar habilidad para llevar a cabo procedimientos estándares de laboratorio implicados en trabajos analíticos y sintéticos, en relación con sistemas orgánicos e inorgánicos. E30. Desarrollar habilidad para la observación, seguimiento y medida de propiedades, eventos o cambios químicos, y el registro sistemático y fiable de la documentación correspondiente. E31. Desarrollar habilidad para manejar instrumentación química estándar, como la que se utiliza para investigaciones estructurales y separaciones. E32. Desarrollar capacidades para la interpretación de datos procedentes de observaciones y medidas en el laboratorio en términos de su significación y de las teorías que la sustentan. E33. Desarrollar capacidades para realizar valoraciones de riesgos relativos al uso de sustancias químicas y procedimientos de laboratorio. Curso académico: 2016/2017 Última modificación: de 7

3 CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA Relación sucinta de los contenidos (bloques temáticos en su caso) Introducción a la catálisis. Clasificación. Conceptos y definiciones. Economía atómica. Catálisis y medio ambiente. Catálisis homogénea con metales de transición. Aplicaciones en procesos industriales. Catálisis heterogénea. Aplicaciones en procesos industriales. Catalizadores para la eliminación de contaminantes. Fotocatálisis. Catálisis en medios no convencionales: líquidos iónicos, fluidos supercríticos. Otros procesos catalíticos de interés: biocatálisis y electrocatálisis. Heterogeneización y Estructuración de catalizadores. Laboratorio de síntesis, caracterización y aplicaciones. Relación detallada y ordenación temporal de los contenidos Clases teóricas (24h) 1.-Catálisis. Desarrollo histórico. Catálisis homogénea y heterogénea. Fisiadsorción y luimiadsorción.compuestos organometálicos y catálisis homogénea. Regla de los 18 electrones. Reacciones elementales de los compuestos organometálicos. 2.- Catálisis homogénea. Algunos conceptos y definiciones básicos. Impacto en el medio ambiente, economía atómica, residuos. Aspectos cinéticos de reacciones catalíticas homogéneas. 3.- Algunas transformaciones catalíticas homogéneas del monóxido de carbono. Hidroformilación de olefinas. Carbonilación del metanol: procesos Monsanto y Cativa para la síntesis del ácido acético. 4.- Metátesis de olefinas. Oligomerización y polimerización de alquenos. 5.- Reacciones de hidrogenación asimétrica. Reacciones de acoplamiento cruzado C-C y C-N. Acoplamientos de Heck, Negishi, Suzuky y otros. Reacciones de aminación de Buchwald-Hartwig. 6.- Fundamentos de la catálisis heterogénea. Cinética y mecanismos de las reacciones catalíticas heterogéneas. Naturaleza de los catalizadores heterogéneos. Técnica de caracterización 7.- Procesos catalíticos heterogéneos en la industria. Síntesis de amoniaco. Síntesis de metanol. 8.- Catalizadores selectivos: zeolitas. Aplicaciones de las zeolitas. 9.- Catálisis medioambiental. Eliminación de contaminantes atmosféricos Seminarios (6 h) -Conceptos fundamentales en catálisis -Procesos catalíticos homogéneos -Procesos catalíticos heterogéneos Prácticas (15 h) -Reacciones de acoplamiento cruzado (C-C) -Reacciones tipo click. -Reacciones de alquilación aromática en fase heterogénea. Catálisis. Desarrollo histórico. Catálisis homogénea y heterogénea. Fisiadsorción y luimiadsorción.compuestos organometálicos y catálisis homogénea. Regla de los 18 electrones. Reacciones elementales de los compuestos organometálicos. 2.- Catálisis homogénea. Algunos conceptos y definiciones básicos. Impacto en el medio ambiente, economía atómica, residuos. Aspectos cinéticos de reacciones catalíticas homogéneas. 3.- Algunas transformaciones catalíticas homogéneas del monóxido de carbono. Hidroformilación de olefinas. Carbonilación del metanol: procesos Monsanto y Cativa para la síntesis del ácido acético. 4.- Metátesis de olefinas. Oligomerización y polimerización de alquenos. 5.- Reacciones de hidrogenación asimétrica. Reacciones de acoplamiento cruzado C-C y C-N. Acoplamientos de Heck, Negishi, Suzuky y otros. Reacciones de aminación de Buchwald-Hartwig. 6.- Fundamentos de la catálisis heterogénea. Cinética y mecanismos de las reacciones catalíticas heterogéneas. Naturaleza de los catalizadores heterogéneos. Técnica de caracterización 7.- Procesos catalíticos heterogéneos en la industria. Síntesis de amoniaco. Síntesis de metanol. 8.- Catalizadores selectivos: zeolitas. Aplicaciones de las zeolitas. 9.- Catálisis medioambiental. Eliminación de contaminantes atmosféricos ACTIVIDADES FORMATIVAS Relación de actividades formativas del cuatrimestre Clases teóricas Metodología de enseñanza-aprendizaje: Lección impartida por el profesor que puede tener formatos diferentes (lección magistral: teoría, problemas y/o ejemplos generales, directrices generales de la materia ). Las clases de pizarra consistirán básicamente en lecciones impartidas por el profesor, dedicadas a la exposición de los contenidos teóricos y a la resolución de problemas o ejercicios. El profesor puede contar con apoyo de medios audiovisuales e informáticos pero, en general, los estudiantes no necesitan manejarlos en clase. Competencias que desarrolla: E01. Conocer los aspectos principales de terminología química, nomenclatura, convenios y unidades. E05. Conocer las técnicas principales de investigación estructural, incluyendo espectroscopía. E08. Conocer los principios de termodinámica y sus aplicaciones en química. E09. Conocer la cinética del cambio químico, incluyendo catálisis. Interpretación mecanicista de las reacciones químicas. E17. Conocer las técnicas instrumentales y sus aplicaciones. E21. Conocer las propiedades y aplicaciones de los materiales. Curso académico: 2016/2017 Última modificación: de 7

4 Exposiciones y seminarios Metodología de enseñanza-aprendizaje: Clase teórico/práctica en la que se proponen y resuelven aplicaciones de la teoría, problemas, ejercicios En los grupos reducidos, se procurará una mayor implicación del alumno. El profesor puede contar con apoyo de medios audiovisuales e informáticos pero, en general, los estudiantes no los manejarán en clase. Se incluyen las pruebas de evaluación si las hubiere. Competencias que desarrolla: E22. Desarrollar capacidades para demostrar el conocimiento y comprensión de los hechos esenciales, conceptos, principios y teorías relacionadas con la Química. E23. Desarrollar capacidad de aplicar dichos conocimientos a la resolución de problemas cualitativos y cuantitativos según modelos previamente desarrollados. E24. Adquirir competencias para evaluar, interpretar y sintetizar datos e información Química. E25. Desarrollar capacidades para reconocer y llevar a cabo buenas prácticas en el trabajo científico. E26. Adquirir competencias para presentar, tanto en forma escrita como oral, material y argumentación científica a una audiencia especializada E27. Adquirir destreza en el manejo y procesado informático de datos e información química. Prácticas de Laboratorio Metodología de enseñanza-aprendizaje: Se incluyen aquí las clases que tienen lugar en un laboratorio de prácticas. En ellas el alumno adquiere las habilidades propias de un laboratorio de química y consolida los conocimientos adquiridos en las clases de teoría. Competencias que desarrolla: E20. Desarrollar capacidades para organizar, dirigir y ejecutar tareas del laboratorio químico y de producción en instalaciones industriales complejas donde se desarrollen procesos químicos. Asimismo, para diseñar la metodología de trabajo a utilizar. E28. Desarrollar habilidad para manipular con seguridad materiales químicos, teniendo en cuenta sus propiedades físicas y químicas, incluyendo cualquier peligro específico asociado con su uso. E29. Desarrollar habilidad para llevar a cabo procedimientos estándares de laboratorio implicados en trabajos analíticos y sintéticos, en relación con sistemas orgánicos e inorgánicos. E30. Desarrollar habilidad para la observación, seguimiento y medida de propiedades, eventos o cambios químicos, y el registro sistemático y fiable de la documentación correspondiente. E31. Desarrollar habilidad para manejar instrumentación química estándar, como la que se utiliza para investigaciones estructurales y separaciones. E32. Desarrollar capacidades para la interpretación de datos procedentes de observaciones y medidas en el laboratorio en términos de su significación y de las teorías que la sustentan. E33. Desarrollar capacidades para realizar valoraciones de riesgos relativos al uso de sustancias químicas y procedimientos de laboratorio. Exámenes BIBLIOGRAFÍA E INFORMACIÓN ADICIONAL Bibliografía general Applied Organometallic Chemistry and Catalysis R. Whyman 2001 Oxford Chemistry Primers, 96 Curso académico: 2016/2017 Última modificación: de 7

5 Homogeneous Catalysis: understanding the art Piet W.N.M van Leuwen Kluwert Academia Publishers (2004) Industrial Catalysis. A Practical Approach J. Hagen 2ª Wiley-VCH (2006) Industrial Catalysis: Chemistry and Mechanim James D. Burrington Imperial College Press (2016) Bibliografía específica Fundamentos y aplicaciones de la Catálisis Homogénea Editado Por L.A. Oro y E. Sola Zaragoza (2000) The Basis and Application of Heterogeneous Catalysis M. Bowker Oxford Chemistry Primers, 53, (1998) SISTEMAS Y CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y CALIFICACIÓN Sistema de evaluación Criterio general de evaluación La adquisición de competencias se valorará a través de un examen con cuestiones sobre los contenidos teóricos y prácticos (60%-80% de la calificación y a través de evaluación continua (20%-40% de la calificación) y podrá basarse en las siguientes técnicas: Exámenes de carácter teórico y/o práctico. Trabajos desarrollados durante el curso. Exposiciones de ejercicios, temas y trabajos. Criterios de calificación Para aprobar la asignatura es necesario: -Haber superado el examen final correspondiente con una nota de 5 ó superior sobre un máximo de 10. -Haber realizado y superado las prácticas de laboratorio. La calificación final de la asignatura, para los alumnos que hayan superado la teoría y las prácticas se ponderará de la siguiente forma: - 70% de la nota promedio de teoría -10% de la nota de prácticas -20% de la nota promedio de los seminarios CALENDARIO DE EXÁMENES La información que aparece a continuación es susceptible de cambios por lo que le recomendamos que la confirme con el Centro cuando se aproxime la fecha de los exámenes. Curso académico: 2016/2017 Última modificación: de 7

6 CENTRO: Facultad de Química Diciembre 1/12/2016 Hora: 16:0 Magna Anotaciones relativas al calendario de exámenes Las fechas de los exámenes previo y final de la asignatura, así como la del examen de septiembre (2ª convocatoria) están aún por determinar TRIBUNALES ESPECÍFICOS DE EVALUACIÓN Y APELACIÓN Presidente: Vocal: Secretario: Primer suplente: Segundo suplente: Tercer suplente: ERNESTO CARMONA GUZMAN MARIA CARMEN NICASIO JARAMILLO RICARDO PELOSO CELIA MARIA MAYA DIAZ JOAQUIN ANDRES LOPEZ SERRANO RAFAEL FERNANDEZ LAINEZ ANEXO 1: HORARIOS DEL GRUPO DEL PROYECTO DOCENTE Los horarios de las actividades no principales se facilitarán durante el curso. GRUPO: Grp Clases Teóricas Catálisis para la Indust. (946372) Calendario del grupo CLASES DEL PROFESOR: CARMONA GUZMAN, ERNESTO Miércoles Del 19/09/2016 al 07/11/2016 Hora: De 13:30 a 14:30 Del 19/09/2016 al 07/11/2016 Hora: De 13:30 a 14:30 Miércoles Del 11/11/2016 al 18/11/2016 Hora: De 13:30 a 14:30 Del 11/11/2016 al 18/11/2016 Hora: De 13:30 a 14:30 CLASES DEL PROFESOR: NICASIO JARAMILLO, MARIA CARMEN Curso académico: 2016/2017 Última modificación: de 7

7 Miércoles Del 08/11/2016 al 10/11/2016 Hora: De 13:30 a 14:30 Del 08/11/2016 al 10/11/2016 Hora: De 13:30 a 14:30 Miércoles Del 19/11/2016 al 15/12/2016 Hora: De 13:30 a 14:30 Del 19/11/2016 al 15/12/2016 Hora: De 13:30 a 14:30 Curso académico: 2016/2017 Última modificación: de 7