Aine eesmärk on omandada teadmisi ja arendada oskusi katalüütiliste tehnoloogiate valdkonnas; seostada vastavaid teadmisi tööstuses rakendatud lahendustega.

The aim of this course is to acquire knowledge and develop skills in the field of catalytic technologies; relate relevant knowledge to solutions implemented in industry.

Õppeaine läbinud üliõpilane:
- selgitab homogeense, heterogeense ja biokatalüüsi põhimõtteid ning toob näiteid olulistest katalüütilistest reaktsioonidest;
- selgitab katalüütiliste süsteemide reaktsioonikineetikat;
- kasutab ja selgitab asjakohaseid katsemeetodeid katalüütiliste reaktsioonide läbiviimiseks ja jälgimiseks homogeensetes ja heterogeensetes tingimustes;
- tuvastab ja kasutab teoreetilisi mudeleid, et tõlgendada katalüüsi erinevate keemiliste iseloomustusmeetodite andmeid;
- selgitab keemilist sidet, koordinatsiooni ja struktuuri kristalli- ja ligandiväljateoorias nii tahkete materjalide kui ka molekulaarsüsteemide jaoks;
- selgitab, kuidas valitud (bio) molekulide ja tahkete materjalide geomeetria ja elektrooniline struktuur mõjutavad nende keemilisi omadusi, mis on olulised katalüütiliste rakenduste jaoks;
- oskab kasutada valdkonnateemalist kirjandust, sh ingliskeelset.

After completing the course, the student:
- explains the principles of homogeneous, heterogeneous and biocatalysis and gives examples of important catalytic reactions;
- explains the reaction kinetics of catalytic systems;
- uses and explains appropriate experimental methods for performing and monitoring catalytic reactions under homogeneous and heterogeneous conditions; Is it necessary and can we figure out lab work;
- identifies and uses theoretical models to interpret data from various chemical characterization methods of catalysis;
- explains chemical bonding, coordination, and structure in crystal and ligand field theory for both solid materials and molecular systems;
- explains how the geometry and electronic structure of selected (bio)molecules and solids affect their chemical properties relevant for catalytic applications;
- can use literature on the field, including English.

Katalüüsi põhiprintsiibid, sealhulgas kineetika ja mehaanilised mudelid. Heterogeenne, homogeenne ja biokatalüüs. Elektrokatalüüsi põhialused ning prootonite ja elektronide sidumise mõju katalüütiliste redoksreaktsioonide jaoks. Katalüüsi termodünaamilised piirangud. Pinna omadused ja funktsioonid heterogeenses katalüüsis. Sissejuhatus Sabatieri põhimõttesse ja vulkaanidiagrammid. Elektrokatalüütilised materjalid. Siirdemetallidel põhinevate koordinatsiooniühendite ja metallorgaaniliste komplekside struktuur, siduvus- ja reaktsioonivõime. Molekulaarorbitaalide teooria ja 18-elektroni reegel. Ligandi asendamise ja ligandi aktiveerimise mehhanismid. Katalüsaatorite deaktivatsioon ja regenereerimine. Täisraku biokatalüüs, ensüümkatalüüs. Kõige olulisemad katalüütilised protsessid praktikas.

Basic principles of catalysis, including kinetics and mechanistic models. Heterogeneous, homogeneous and biocatalysis. Fundamentals of electrocatalysis and the implications of proton and electron coupling for catalytic redox reactions. Thermodynamic limitations of catalysis. Surface properties and functions in heterogeneous catalysis. Introduction to the Sabatier principle and volcano plots. Electrocatalytic materials. Structure, binding and reactivity of coordination compounds and organometallic complexes based on transition metals. Molecular orbital theory and the 18-electron rule. Mechanisms of ligand replacement and ligand activation. Deactivation and regeneration of catalysts. Whole cell biocatalysis, enzyme catalysis. The most important catalytic processes in practice.

Eristav hindamine

Grading

-

-

1. I.Chorkendorf, J.W.Niemantsverdriet. Concepts in Modern Catalysis and Kinetics. Wiley-VCH, 2003, 2007.
2. J.M.Thomas, W.J.Thomas. Principles of Heterogeneous Catalysis. VCH. Weinheim, 1999, 2014.
3. J.Hagen. Industrial Catalysis: A Practical Approach. Wiley-VCH, 2006.
4. G.Ertl, H.Knoezinger, J.Weitkamp. Handbook of Heterogeneous Catalysis. Wiley-VCH. 2008.

-