Opcije pristupačnosti Pristupačnost
Repozitorij
Anketa
Na ovoj stranici trenutno nije odabrana niti jedna anketa!
Kataliza i katalizatori
Šifra: 37861
ECTS: 6.0
Nositelji: prof. dr. sc. Vesna Tomašić
Prijava ispita: Studomat
Opterećenje:

1. komponenta

Vrsta nastaveUkupno
Predavanja 30
Laboratorijske vježbe 30
* Opterećenje je izraženo u školskim satima (1 školski sat = 45 minuta)
Opis predmeta:
CILJ KOLEGIJA: Naučiti studente identificirati ključne varijable potrebne za izvedbu aktivnijeg, selektivnijeg i stabilnijeg katalizatora koji će pridonijeti unapređenju postojećih ili razvoju novih kemijskih, petrokemijskih i srodnih procesa djelotvornih sa stanovišta uštede sirovina, energije i zaštite okoliša.

IZVEDBENI PROGRAM KOLEGIJA:
1. tjedan: Uvod u katalizu - što je kataliza i čime se bavi, važnost katalize za nacionalnu ekonomiju, podjela katalitičkih reakcija, usporedba homogene i heterogene katalize,
Značajke katalizatora: aktivnost, selektivnost i stabilnost katalizatora i njihovo određivanje
Bit katalitičkog djelovanja, osnovne teorije o reakcijskom putu: teorija sudara, teorija prelaznog stanja.

2. tjedan: Homogena kataliza - kiselinsko-bazna kataliza: specifična i opća kataliza u nevodenom mediju, eakcije katalizirane kiselinama i bazama. Kataliza s ionima prijelaznih metala: aktivnost, selektivnost i deaktivacija katalizatora, reakcije katalizirane ionima prelaznih metala. Kinetika i mehanizam homogeno-katalitičkih reakcija.

3. tjedan: Heterogena kataliza - fenomeni adsorpcije: kriteriji pomoću kojih se razlikuju fizička adsorpcija i kemisorpcijaova, asocijacijska i disocijacijska kemisorpcija, toplina adsorpcije, adsorpcijske izoterme. Teorija heterogene katalize.

4. tjedan: Kinetika i mehanizam heterogeno-katalitičkih reakcija: brzina reakcije u heterogenom sustavu. Pretpostavljanje reakcijskog mehanizma i izbor kinetičkog modela. Empirijski i mehanistički kinetički modeli.Utjecaj temperature na brzinu reakcije u heterogenom sustavu: prividna i stvarna energija aktivacije.

5. tjedan: Provera znanja.

6. tjedan: Ukupna brzina heterogeno-katalitičkih reakcija - reakcijska područja, pojam najsporijeg procesa. Međufazni prijenos tvari - osnovni pojmovi, međufazni prijenos tvari i kemijska reakcija, međufazna značajka djelotvornosti. Unutarfazni prijenos tvari - vrste difuzije: molekularna, Knudsenova i površinska difuzija. Unutarfazni prijenos tvari i kemijska reakcija.

7. tjedan: Unutarazna značajka djelotvornosti - eksperimentalno određivanje i teoretsko izračunavanje. Toplinski učinci tijekom procesa: temperaturni gradijent kroz film fluida oko zrna, temperaturni gradijent unutar zrna katalizatora. Otpor površinskoj reakciji.

8. tjedan: Aktivnost katalizatora - eksperimentalne metode određivanja brzine reakcije (aktivnosti katalizatora), eksperimentalni reaktori: integralni i diferencijalni reaktor, PKR i reaktor s recirkulacijom. Izračunavanje koeficijenta prijenosa tvari i topline. Kriteriji za procjenu utjecaja prijenosa tvari i topline na ukupnu brzinu reakcije: međufazni, unutarfazni i reaktorski gradijenti.Utjecaj difuzije na stabilnost katalitičkog procesa.

9. tjedan: Selektivnost katalizatora - tipovi selektivnosti, utjecaj kemijskih i fizičkih značajki katalizatora na selektivnost, tjecaj unutarfazne difuzije na selektivnost procesa
Deaktivacija katalizatora - tipovi deaktivacije, kinetika i mehanizam deaktivacije, način djelovanja otrova na površinu katalizatora, utjecaj difuzije na brzinu deaktivacije. Sprječavanje deaktivacije i reaktivacija katalizatora.

10. tjedan: Provjera znanja

11 tjedan: Sastav i izvedba katalizatora - kemijski sastav: nosači; promotori: strukturni, elektronski, promotori teksture i promotori koji spriječavaju trovanje katalizatora; katalitički aktivne tvari: metali i legure, poluvodiči i izolatori. Uloga i značaj aktivne komponente katalizatora. Interakcija aktivne faze i nosača katalizatora.

12. tjedan: Pristup problemu dizajniranja katalizatora, izbor komponenata katalizatora, suvremene metode razvoja novih katalitičkih sustava. Priprava katalizatora: precipitacija i koprecipitacija, impregnacija, legiranje. Obrada katalizatora nakon sinteze: filtriranje, pranje, sušenje, mljevenje i sijanje katalizatora Oblikovanje katalizatora: tabletiranje, ekstrudiranje(istiskivanje) i peletiranje. Kalciniranje i aktiviranje katalizatora.

13. tjedan: Određivanje fizičkih značajki katalizatora - eksperimentalne metode određivanja specifične površine katalizatora: BET metoda (statička volumetrijska metoda), statička gravimetrijska metoda, dinamična (plinsko kromatografska metoda). Određivanja aktivne površine katalizatora, volumena pora, raspodjele volumena pora i djelotvornog koeficijenta difuzije.

14. tjedan: Određivanje mehaničkih značajki katalizatora - eksperimentalne metode i uređaji
Statička i dinamička metoda ispitivanje mehaničke čvrstoće katalizatora. Ispitivanje mehaničke čvrstoće na abraziju katalizatora. Karakterizacija katalizatora spektroskopskim metodama.

15. tjedan: Provjera znanja

Paralelno s predavanjima studenti rade vježbe

RAZVIJANJE OPĆIH I SPECIFIČNIH KOMPETENCIJA STUDENATA:
Poticanje studenata na samostalno učenje te razvijanje kritičkog mišljenja. Specifične kompetencije će uključivat primjenu stečenih znanja te sposobnost samostalnog planiranja istraživanja vezanih uz katalitičko reakcijsko inženjerstvo.

OBAVEZE STUDENATA U NASTAVI I NAČINI NJIHOVA IZVRŠAVANJA:
Prisutnost i aktivno sudjelovanje na predavanjima i vježbama te usmeno i pismeno ispunjenje laboratorijskih obaveza.

UVJETI ZA DOBIVANJE POTPISA:
Uredno pohađanje svih oblika nastave predviđenih programom kolegija.

NAČIN IZVOĐENJA NASTAVE:
U obliku predavanja, laboratorijskih vježbi i konzultacijama prema potrebi.

NAČIN PROVJERE ZNANJA I POLAGANJA ISPITA:
3 obvezne pismene provjere znanja tijekom semestra putem kolokvija i prema potrebi pismeni
i usmeni ispit.

NAČIN PRAĆENJA KVALITETE I USPJEŠNOSTI KOLEGIJA:
Kvaliteta i uspješnost pratit će se pomoću studentskih anketa, razgovora sa studentima tijekom izvođenja nastave, te njihovog uspjeha na provjerama znanja.

METODIČKI PREDUVJETI:
Fizikalna kemija, Bilanca tvari i energije, Prijenos tvari i energije

ISHODI UČENJA KOLEGIJA:
Nakon uspješno savladanog kolegija student će biti u stanju:
- identificirati ključne varijable potrebne za izvedbu aktivnijih, selektivnijih i stabilnijih katalizatora
- razumijeti vezu između strukturnih i kemijskih značajki katalizatora i njihovih katalitičkih značajki
- razviti kinetičke modele za homogenokatalitičke i heterogenokatalitičke reakcije
- razlikovati makrokinetiku od mikrokinetike
- razlikovati međufazne od unutarfanih gradijenata
- primijeniti različite kriterije i eksperimentalne metode za određivanje najsporijeg stupnja reakcije
- razlikovati različite tipove deaktivacije katalizatora i njihov utjecaj na produktivnost
reaktora
- odabrati odgovarajući laboratorijski reaktor za određivanje katalitičkih značajki katalizatora

ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA:
- primjeniti temeljna znanja iz prirodnih znanosti pri identificiranju i opisivanju jednostavnih inženjerskih problema
- organizirati i planirati jednostavne eksperimente uporabom dostupne laboratorijske opreme i uređaja
- primjeniti znanstvene metode pri analizi i modeliranju procesa i dizajniranju produkata
- prikupiti informacije iz različitih izvora
- prezentirati rezultate istraživanja vezanih uz sadržaj studija
- izabrati i primjenitti odgovarajuće matematičke / analitičke/numeričke metode pri rješavanju problema
- primjeniti osnovne informacijske i komunikacijske tehnologije

NASTAVNE JEDINICE S PRIPADAJUĆIM ISHODIMA UČENJA I KRITERIJIMA VREDNOVANJA:

Nastavna jedinica: Uvod u katalizu
Ishodi učenja:
- studenti će znati procjeniti važnost katalitičkih procesa za nacionalnu ekonomiju,
- razlikovati homogenu od heterogene katalize,
- razlikovati osnovne značajke katalizatora

Kriteriji vrednovanja:
-studenti će znati objasniti kako i zašto katalizator utječe na brzinu reakcije,
- razumijeti temeljne principe homogene i heterogene katalize,
-opisati i objasniti različite katalitičke procese,
- primijeniti katalitička rješenja u industrijskim procesima

Nastavna jedinica: Izvedba katalizatora
Ishodi učenja:
- studenti će znati identificirati ključne varijable potrebne za izvedbu aktivnijih, selektivnijih i stabilnijih katalizatora,
- razumijeti vezu između strukturnih i kemijskih značajki katalizatora i njihovih katalitičkih značajki
-odrediti fizičke, kemijske, mehaničke i katalitičke značajke katalizatora
- objasniti utjecaj deaktivacijskih procesa na produktivnost reaktora

Kriteriji vrednovanja:
- studenti će znati analizirati i objasniti utjecaj sastava katalizatora na aktivnost, selektivnost i stabilnost ,
- objasniti razliku između specifične i aktivne površine katalizatora,
-objasniti razliku između aktivatora i promotora,
- primijeniti različite analitičke metode podesne za karakterizaciju katalizatora,
- analizirati utjecaj pripreme katalizatora na vijek trajanja aktivnosti i stabilnost,

Nastavna jedinica: Kinetika i mehanizam heterogeno-katalitičkih reakcija
Ishodi učenja:
- studenti će znati razlikovati fizičku odsorpciju od kemsorpcije,
- razlikovati empirijske od mehanističkih kinetičkih modela,
- razviti kinetičke modele za heterogenokatalitičke reakcije na osnovi analize mehanizma reakcije,
- razlikovati makrokinetiku od mikrokinetike,
- procijeniti utjecaj međufaznih/ unutarfanih gradijenata na brzinu reakcije,
- izabrati i primijeniti različite kriterije i eksperimentalne metode za određivanje najsporijeg stupnja reakcije

Kriteriji vrednovanja:
- studenti će znati primijeniti Langmuirovu adsorpcijsku izotermu za razvoj mehanisitičkih kinetičkih modela,
- objasniti razliku između prave i prividne brzine reakcije,
- ispitati utjecaj međufazne i unutarfazazne difuzije na brzinu reakcije,
- izračunati djelotvorni koeficijent difuzije,
- izračunati međufaznu/ unutarfaznu značajku djelotvornosti i objasniti razliku,
- primijeniti odgovarajući eksperimentalni /teorijski kriterij za procjenu međufaznog /unutarfaznog otpora prijenosu tvari,
-odabrati odgovarajući eksperimentalni reaktor za određivanje brzine reakcije

Nastavna jedinica: Značajke katalizatora
Ishodi učenja:
- studenti će razumijeti kako fizičke i kemijske značajke utječu na ativnost, selektivnost i stabilnost katalizatora,
- objasniti utjecaj deaktivacijskih procesa na produktivnost reaktora,
- razlikovati reaktivaciju od regeneracije katalizatora,

Kriteriji vrednovanja:
- studenti će znati analizirati utjecaj pripreme katalizatora na vijek trajanja aktivnosti i stabilnost,
- objasniti utjecaj kemijskih fizičkih značajki katalizatora na selektivnost,
- izmjeriti i izračunati prividnu i stvarnu gustoću te poroznost katalizatora,
- razumijeti i objasniti razliku između selektivnosti katalitički aktivne tvari, zrna i reaktora,
Ishodi učenja:
  1. identificirati ključne varijable potrebne za izvedbu aktivnijih, selektivnijih i stabilnijih katalizatora
  2. povezati strukturne i kemijske značajke katalizatora i njihove katalitičke značajke
  3. razviti kinetičke modele za homogenokatalitičke i heterogenokatalitičke reakcije
  4. razlikovati makrokinetiku od mikrokinetike
  5. primijeniti različite kriterije i eksperimentalne metode za određivanje najsporijeg stupnja reakcije
  6. razlikovati različite tipove deaktivacije katalizatora i njihov utjecaj na produktivnost reaktora
  7. odabrati odgovarajući laboratorijski reaktor za određivanje katalitičkih značajki katalizatora
Literatura:
  1. Kataliza i katalizatori, , S. Zrnčević, HINUS, Zagreb, 2005.
  2. Green Chemistry and Catalysis, , R.A.Sheldon, I.Arends, J.Wiley, New York, 2007.
  3. Handbook of Heterogeneous Catalysis, , Eds. G.Ertl, H.Knozinger, J. Weitkamp, VCH, 1997.
  4. Fundamentals of Industrial Catalytic processes, , C.H. Bartholomew, R.J.Faruto,, J.Wiley, New York, 2006.
  5. Catalysis: An Integrated Approach, , Eds. R. A. van Santen, P. W. N. M. van Leeuwen, J. A. Moulijn, B. A. Averill, Elsevier, Amsterdam, 2000.
Preduvjeti za:
Upis predmeta :
Položen : Analitička kemija
Položen : Fizika II
Položen : Matematika II
Položen : Opća i anorganska kemija
Položen : Osnove elektrotehnike
Položen : Osnove strojarstva
Položen : Primjena i programiranje računala
Odslušan : Bilanca tvari i energije
Odslušan : Fizikalna kemija II
5. semestar
Obavezni predmet - Redovni studij - Kemijsko inženjerstvo
Termini konzultacija:
Obavijesti

Molim da mi se jave studenti koji eventualno žele usmeno odgovarati za višu ocjenu od one predviđene na temelju ukupnog broja bodova. Ukoliko se ne javite do ponedjeljka smatrat ću da ste zadovoljni s ocjenom i upisat ću ju u ISVU sustav.

Predmetni nastavnik:

Prof. dr.sc. Vesna Tomašić

 

 

 

 

 

0125166335   18 bodova (kol. 1)   konačna ocjena: 5

0125170852   18 bodova (kol. 1)   konačna ocjena: 4 (Napomena: ne priznaje se naknadna predaja DZ)

0125173716     17 bodova (kol. 1)  konačna ocjena: 3

Predmetni nastavnik:

Prof. dr. sc. Vesna Tomašić

 

 

Poštovane studentice i studenti, popravni kolokvij iz vježbi će se pisati 25. siječnja (četvrtak) u predavaonici MKV-20 s početkom u 10:15 h. Od pribora Vas molim da ponesete arak papira (na kojem ćete pisati kolokvij), kemijsku olovku, kalkulator i pribor za crtanje (ravnalo i/ili trokut). Možete sa sobom imati papir za koncept i običnu olovku (koju možete koristiti i za crtanje).

Poštovani studenti,

Evidencija vašeg uspjeha na kolegiju nalazi se u repozitoriju.

Studenti koji nisu pisali jedan od kolegija ili nisu ostvarili minimalni broj bodova na kolegiju (min. 50%) mogu izaći na popravni kolokvij koji će se održati isključivo u okviru prvog ispitnog roka (uz prijavu ispitnog roka). 

Studenti koji žele popraviti uspjeh na jednom od kolegija također to mogu učiniti u okviru prvog ispitnog roka (uz prethodnu najavu te uz prijavu ispitnog roka).  

Studenti koji nisu izašli na više kolokvija - mogu prijaviti ispitni rok u okviru kojeg će pisati ukupni sadržaj kolegija.

Studentima koji još nisu izašli na popravni kolokvij iz vježbi evidencija uspjeha bit će naknadno pripremljena. 

Studenti koji nisu zadovoljni ocjenom ostvarenom temeljem ukupnog broja bodova mogu izaći na usmeni ispit uz prethodno najavu i prijavu ispitnog roka. 

Studenti koji su zadovoljni ocjenom mogu prijaviti ispitni rok u okviru kojeg planiraju upis ocjene. 

Predmetni nastavnik:

Prof.  dr. sc. Vesna Tomašić

 

Obavještavaju se studenti da se pisanje popravnog kolokvija odgađa!

Uslijed unaprijed neočekivanih izmjena dinamike preseljenja i obnove zgrade Fakulteta na Savskoj 16, dio nastave je prebačen u predavaonice na Marulićevom trgu. Tako je u terminu kad je popravni kolokvij trebao biti održan stavljenja nastava, a meni je predložen novi termin u drugoj predavaonici (isti dan, no u prijepodnevnom terminu). Smatram da takav postupak ne bi bio korektan prema Vama pošto bi obavijest stigla svega dan prije pisanja kolokvija, stoga ću pisanje popravnog kolokvija uz lab. vježbi odgoditi dok se situacija ne raščisti i dok ne utvrdimo drugi termin pisanja.

Lijep pozdrav,

dr. sc. Filip Car

Obavještavaju se studenti da će se popravni kolokvij iz laboratorijskih vježbi pisati 9. siječnja 2024. u predavaonici MKV-19 od 14 do 15 sati.

Podsjećam da popravni kolokvij mogu pisati i studenti koji su na kolokviju ostvarili dovoljan broj bodova za prolaz (8), no nisu zadovoljni ostvarenim brojem bodova, uz najavu na mail asistentici Bogdan (lbogdan@fkit.unizg.hr) ili meni (fcar@fkit.unizg.hr) do kraja ovog tjedna (22. prosinca 2023.).

Kao i na prethodnom kolokviju, obavezno ponesite kemijsku olovku, kalkulator i ravnalo ili trokut. Uz to možete ponijeti običnu olovku, gumicu za brisanje i papir za koncept.

Poštovane kolegice i kolege,

rezultati završnog kolokvija kao i ukupni bodovi iz vježbi nalaze se u repozitoriju. Kolegica Bogdan i ja ćemo biti na raspolaganju za uvid u napisane kolokvije (i referate) sutra (15.12.) i u ponedjeljak (18.12.) od 9 h do 15 h. Termin popravnog kolokvija ćemo naknadno objaviti. Popravnom kolokviju mogu pristupiti i studenti koji su prošli kolokvij, no nisu zadovoljni postignutim rezultatom (javiti se mailom asistentici Bogdan ili meni).

Lijep pozdrav,

dr. sc. Filip Car

Obavještavaju se studenti da će se završni kolokvij iz laboratorijskih vježbi pisati 11. prosinca u predavaonici S-0 (Savska cesta 16, prizemlje). Kolokvij će se pisati u dvije grupe, svaka po sat vremena. Prva grupa (abecednim redom od Aleksić do Lamza) kolokvij će pisati u terminu 14-15 sati, dok će druga grupa (abecednim redom od Leko do Zovko) kolokvij pisati u terminu 15-16 sati.

Na kolokvij obavezno ponesite kemijsku olovku, kalkulator i ravnalo ili trokut. Uz to, možete ponesti običnu olovku i papir za koncept.

Lijep pozdrav,

dr. sc. Filip Car

Obavještavaju se studenti da laboratorijske vježbe počinju u ponedjeljak 16. listopada 2023. prema korigiranom rasporedu koji se nalazi u repozitoriju kolegija. Mole se studenti da eventualne zamjene prijave voditeljima vježbi (fcar@fkit.unizg.hr ili lbogdan@fkit.unizg.hr) do sutra u ponoć.

Naglašavam da je došlo do izmjene jednog termina vježbi. Termin vježbi grupi 6 pomaknut je s 24.10. na 31.10. (14-17 h).

Srdačan pozdrav,

dr. sc. Filip Car

Forum
Sortiraj prema: naslovu | vremenu zadnjeg odgovora | vremenu otvaranja teme
Naslov Odgovori Zadnji odg.
Česta pitanja