2023

Catálise e Métodos Catalíticos

Nome: Catálise e Métodos Catalíticos
Cód.: QUI13544M
6 ECTS
Duração: 15 semanas/156 horas
Área Científica: Química

Língua(s) de lecionação: Português
Língua(s) de apoio tutorial: Português, Inglês
Regime de Frequência: Presencial

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável

Objetivos de Aprendizagem

O objetivo da UC é fornecer uma visão geral sobre catálise e métodos catalíticos e a sua importância no contexto atual. Pretende-se apresentar os aspetos essenciais sobre catálise homogénea e heterogénea, caracterização e preparação de catalisadores, e reatores catalíticos. Pretende-se mostrar casos de estudo e aplicações no contexto da química pesada, química fina, fontes de energia limpa e remediação ambiental.
A unidade curricular permitirá a aquisição das seguintes competências: a) conhecer os princípios fundamentais da catálise e métodos catalíticos; b) caracterizar os sistemas catalíticos para os diferentes tipos de catálise; c) compreender a importância da catálise no contexto dos desafios societais atuais; d) capacidade de planear e efetuar trabalhos experimentais nesta área; e) pesquisar, compilar informação relevante e apresentar trabalhos realizados no âmbito dos conteúdos programáticos; f) integração em investigação.

Conteúdos Programáticos

Importância da catálise e modo de funcionamento dos catalisadores. Visão geral dos tipos de catálise.
Catálise homogénea. Conceitos fundamentais. Química de coordenação e organometálica: conceitos, reações fundamentais e mecanismos. Papel do centro metálico e dos ligandos. Ciclos catalíticos, aspetos cinéticos e de regeneração de catalisadores. Novas tendências em catalisadores homogéneos e novos ligandos.
Catálise heterogénea. Conceitos fundamentais. Materiais para catálise heterogénea. Desativação e preparação de catalisadores. Cinética e Mecanismos. Caracterização espectroscópica de catalisadores e superfícies. Introdução aos reatores catalíticos.
Bio-, electro- e fotocatálise. Organocatálise. Catálise supramolecular. Organocatalisadores imobilizados. Líquidos iónicos como catalisadores.
Casos de estudo: aplicações em síntese química, fontes de energia a partir de recursos renováveis e remediação ambiental.

Métodos de Ensino

O ensino assenta em aulas teóricas (T), teórico-práticas (TP) e práticas laboratoriais (PL). Nas aulas T são apresentados os conceitos sobre os conteúdos da UC seguindo uma metodologia essencialmente expositiva, mas com muitos momentos de discussão e interatividade. Nas aulas teórico-práticas pretende-se uma abordagem de questões e conceitos numa perspetiva prática, a aplicação dos conhecimentos adquiridos, o desenvolvimento e consolidação de competências, através da análise, debate e resolução de questões desafiadoras. Nas aulas PL será aplicada a matéria lecionada a situações práticas concretas, sempre que possível no âmbito de projetos de investigação. Os alunos são ainda incentivados a integrar e aplicar conhecimentos através de recolha de informação, análise e discussão de um tema selecionado no âmbito do programa. A avaliação decorrerá em exame final mediante prova escrita (70%), desempenho laboratorial (10%) e da análise e discussão de um tema selecionado (20%).

Bibliografia

1) Cornils, B., Herrmann W., Beller, M., Paciello, R. (Eds) (2018) Applied Homogeneous Catalysis with
Organometallic Compounds: A Comprehensive Handbook, Wiley VCH
2) Luque, R. & Lam F. (Eds) (2018) Sustainable Catalysis: Energy-Efficient Reactions and Applications, Wiley-VCH
3) Hanefeld, U., Lefferts, L. (Eds) (2018) Catalysis: an integrated textbook for students, Wiley-VCH
4) Bagheri, S. (2017) Catalysis for Green Energy and Technology, Springer
5) Santen, R. (2017) Modern heterogeneous catalysis: An Introduction, Wiley VCH
6) Schmal, M. (2016) Heterogeneous Catalysis and its Industrial Applications, Springer
7) Umile, T. (2015) Catalysis for Sustainability: Goals, Challenges, and Impacts. CRC Press Inc
8) Bochmann, M. (2015) Organometallics and Catalysis. An Introduction, Oxford
9) Bhaduri, S. & Mukesh, D. (2014) Homogeneous Catalysis: Mechanisms and Industrial Applications, Wiley
10) Burke, A.J. (2018), Active Pharmaceutical Ingredients in Synthesis, Wiley-VCH.