Profesorado

José M. Pintado Caña

Situación

Prerrequisitos

No hay prerrequisitos, según el plan de estudios vigente

Recomendaciones

Se recomienda que los alumnos tengan aprobadas las asignaturas de
Principios
de los Procesos Químicos y Fundamentos de Química Inorgánica.

Competencias

Competencias transversales/genéricas

Habilidades de comunicación, tanto oral como escrita, en la lengua
nativa.
Habilidades de comprensión de textos científicos escritos en inglés.
Habilidades para la solución de problemas relativos a información
cuantitativa
y cualitativa.
Habilidades para obtención de información, tanto de fuentes primarias
como
secundarias, incluyendo la obtención de información on-line.
Habilidades relacionadas con la tecnología de la información, tales
como la
utilización de procesadores de texto, hojas de cálculo, introducción y
almacenamiento de datos, comunicación en Internet, etc.
Habilidades de estudio, necesarias para la formación continua y el
desarrollo
profesional.
Capacidad de análisis y síntesis.
Capacidad de crítica y autocrítica.
Habilidad para trabajar de forma autónoma.
Sensibilidad hacia temas medioambientales y sobre la importancia del
tratamiento científico/técnico de estos temas.

Competencias específicas

• Cognitivas(Saber):

  •tener conocimiento y comprensión de los hechos, conceptos
  principios y teorías esenciales relacionadas con los contenidos de
  la asignatura.
  •Conocer los aspectos principales de terminología, nomenclatura,
  convenios y unidades.
  •Conocer los aspectos esenciales de la catálisis, y su influencia en
  los procesos de producción
  •Conocer los principales tipos de procesos en que se utiliza la
  catálisis heterogénea y el tipo de catalizadores adecuados según su
  composición química.
  •Conocer los procesos de inciden sobre la desactivación de los
  catalizadores y su importancia.
  •Conocer las metodologías de caracterización y evaluación de
  catalizadores.
  

• Procedimentales/Instrumentales(Saber hacer):

  •Ser capaz de demostrar el conocimiento y comprensión de los hechos
  esenciales, conceptos, principios y modelos relacionadas con la
  Química Inorgánica
  •Ser capaz de evaluar, interpretar y sintetizar información y datos
  tanto de reacciones catalizadas como de caracterización de
  catalizadores.
  •Ser capaz de presentar material científico y argumentos a una
  audiencia informada, tanto de forma oral como escrita.
  
  

• Actitudinales:

  •capacidad de aplicar los conocimientos de hechos, conceptos,
  •principios y modelos esenciales relacionadas con la asignatura a la
  solución de problemas cualitativos y cuantitativos.
  
  

Objetivos

·Presentar a los alumnos un conjunto de principios teóricos y hechos
experimentales que les permitan obtener una visión global y comprensiva de
los
aspectos fundamentales de la asignatura.
·Dar a conocer los principios básicos de la termodinámica y estructura de
las
superficies sólidas. Familiarizar al alumno con la descripción y manejo de
las
estructuras superficiales.
·Dar a conocer los fundamentos teóricos y las técnicas experimentales
utilizadas en los estudios de adsorción. Capacitar a los alumnos para
obtener
información química y textural de las superficies sólidas a partir de los
experimentos de adsorción.
·Introducir los conceptos fundamentales que permitan al alumno conocer y
comprender la naturaleza de los fenómenos de catálisis heterogénea, los
parámetros utilizados en su medida, las distintas etapas físico-químicas
implicadas, y los modelos teóricos aplicados en su descripción. Conocer la
influencia de las distintas etapas en los procesos catalíticos
industriales.
·Dar a conocer los componentes fundamentales de los catalizadores, la
función
de cada uno de ellos, y los métodos utilizados en su preparación.
·Justificar la relevancia económica y tecnológica de los fenómenos
catalíticos
heterogéneos. Dar a conocer a los alumnos los principales procesos
catalíticos
industriales.
·Conocer los parámetros básicos que determinan la elección de un
catalizador
determinado para un proceso industrial.
·Ilustrar mediante la discusión de ejemplos concretos la utilidad y
limitaciones de la amplia diversidad de técnicas empleadas actualmente en
la
caracterización de materiales catalíticos.
·Promover en los alumnos sus capacidades analíticas y de síntesis.
Fomentar su
participación en discusiones sobre diversos temas que se susciten en el
desarrollo de la asignatura. Además de su interés  científico intrínseco,
estas discusiones tienen como objetivo mejorar la expresión oral de los
alumnos.
·Estimular el uso por los alumnos, de forma individual o en grupo, de
programas informáticos y tecnicas audiovisuales, que son habitualmente
utilizados en la presentación y discusión de trabajos científicos, bien
sea de
forma oral o escrita.

Programa

1.- Catálisis: Ciencia e Ingeniería. Tendencias actuales en catálisis.
Conceptos básicos y definiciones. Catalizador, actividad catalítica, fase
activa, soporte, promotor, selectividad, centro activo, número de turn-
over,
envenenamiento. Etapas de un proceso catalítico heterogéneo.
2.-Tipos de catalizadores. Clasificación y selección de catalizadores.
Requisitos generales exigibles a los catalizadores industriales.
3.- Adsorción en procesos catalíticos. Métodos experimentales para
estudios de
adsorción. Adsorción física y adsorción química. Revisión de los modelos
para
el estudio de la adsorción química.
4.- Quimisorción en metales. Quimisorción en óxidos. Significación en
procesos
catalíticos.
5.- Superficie específica y porosidad de sólidos. Técnicas de fisisorción
aplicadas a la caracterización textural. Porosimetría de mercurio.
Distribuciones de tamaños de poros.
6.-Reactores catalíticos. Plantas industriales. Reactores de laboratorio.
Características esenciales.
7.- Cinética de procesos catalíticos. Modelos cinéticos: usos y
limitaciones.
Acondicionamiento y Desactivación de catalizadores.
8.- Soportes catalíticos convencionales: Alúmina, Sílice, Carbones
Activos,
Dióxido de Titanio. Promotores texturales y estructurales.
9.- Preparación de Catalizadores. Método de precipitación. Método de
impregnación. Otros métodos especiales.
10.- Catalizadores metálicos soportados. Dispersión metálica.
Sinterización y
Redispersión. Reacciones sensibles e insensibles a la estructura de la
fase
activa. Efectos de interacción metal-soporte.
11.- Las zeolitas como catalizadores. Propiedades ácido-base y
correlaciones
con la actividad catalítica. Otros catalizadores ácido-base.
12.- Procesos catalíticos en el tratamiento del petróleo. Craqueo,
Reformado,
Isomerización, hidrodesulfuración. Aprovechamiento de fracciones pesadas.
13.- Procesos redox en catálisis heterogénea. Oxidaciones selectivas.
Oxidaciones totales. Fabricación de ácido sulfúrico.
14.- Gas de síntesis y procesos relacionados. Síntesis de Fischer-Tropsch.
Obtención de Metanol. Síntesis del amoníaco.
15.- Procesos catalíticos heterogéneos relacionados con la protección del
medio ambiente. Procesos de tratamiento de gases de chimeneas. Emisiones
de
vehículos automóviles. Eliminación de contaminantes en efluentes líquidos.
16.- Procesos catalíticos en fase homogénea. Catalizadores industriales en
uso. Heterogeneización de catalizadores homogéneos.

Actividades

Las actividades se desarrollarán, en general, siguiendo un esquema de
organización con participación de grupos reducidos de alumnos, cuyo tamaño
dependerá de la actividad concreta que se realice. Entre las actividades
previstas cabe mencionar las siguientes:
a) Discusión de algún artículo científico en el que se aborden temas
estrechamente relacionados con el programa de la asignatura. Los alumnos
tendrán acceso a través de internet a una copia de la(s) publicación(es)
seleccionada(s). La presentación y discusión de la(s) misma(s) se
realizará
por parte de los propios alumnos.
b) Asistencia a conferencias que se celebren en la Facultad sobre temas
afines
a la asignatura. Los alumnos deberán entregar un breve informe en el que
se
resuman los aspectos más destacados de la conferencia.
c) Sesiones de seminario dedicados a la resolución y discusión de
ejercicios
que contribuyan a una mejor comprensión del temario. Los alumnos, a través
de
internet, podrán acceder a los ejercicios objeto de seminario con la
debida
antelación. La presentación, resolución, y discusión de estos ejercicios
se
llevará a cabo por parte de los alumnos.
d) Con ayuda de las aulas de informática, algunas de las sesiones
prácticas
tendrán como objetivo promover entre los alumnos la realización de
ejercicios
de auto-evaluación.
e) Con ayuda de las aulas de informática, algunas de las sesiones
prácticas se
dedicarán al uso del programa UCADSOR, desarrollado por los profesores del
Departamento. Este programa permite simular experimentos de fisi- y quimi-
sorción, como resultado de los cuales se obtienen las correspondientes
isotermas. Las sesiones de registro de las isotermas se completan con
otras
dedicadas a su análisis e interpretación (Adsorción física: Determinación
de
los Parámetros Característicos de la Fisisorción, de la Superficie BET, de
las
Curvas de Distribución de Tamaño de Poros, etc. Quimisorción:
Determinación de
dispersiones metálicas a partir de datos de adsorción de H2).
f) La aplicación del programa UCADSOR se completará con el paso de los
alumnos
por el laboratorio. El objetivo de la visita es: conocer un dispositivo
real
para estudios de adsorción, identificar sus componentes fundamentales, y
reproducir la secuencia de manipulaciones que conduciría al registro de
una
isoterma experimental.
g) Visita, si es posible, a una empresa en la que se desarrollen procesos
catalíticos a escala industrial. Aunque podrían visitarse otras, en
nuestro
entorno geográfico son especialmente importantes las empresas de refino y
transformación del petróleo. Concluida la visita, los alumnos elaborarán
un
breve informe en el que se resuman los aspectos más destacados de la
misma.

Metodología

·Clases expositivas, en las que el profesor presentará de forma ordenada
los
conceptos teóricos y hechos experimentales que permitan al alumno obtener
una
visión global y comprensiva de la asignatura, y de la utilización
industrial
de los catalizadores heterogéneos.
·Seminarios dedicados a la resolución, por parte de los alumnos, de
ejercicios
numéricos y cuestiones anunciados con suficiente antelación. Los
ejercicios
elegidos formarán parte de una colección de ellos a la que tendrán acceso
los
alumnos, a través de internet.
·Seminarios dedicados a la presentación por los alumnos, y posterior
discusión, de artículos científicos, escritos en inglés o español. Estos
artículos, seleccionados por el profesor, estarán disponibles en la página
web
de la asignatura.
·Realización por los alumnos de experimentos simulados de adsorción
volumétrica, mediante el empleo del programa UCADSOR, desarrollado en
nuestro
Departamento. Esta actividad se realizará en las aulas de informática de
la
Facultad, en sesiones tutorizadas por el profesor de la asignatura.
·Elaboración por los alumnos de informes científicos escritos en los que
se
resuman actividades desarrolladas a lo largo del curso. Entre ellas,
podrían
estar: a) asistencia a conferencias impartidas en la Facultad sobre temas
directamente relacionados con la asignatura. B) los experimentos simulados
de
fisisorción y quimisorción mencionados en el punto anterior
·Ejercicios de autoevaluzación a través de internet, mediante el empleo
del
programa web-CT

Técnicas Docentes

Empleo de un simulador de un sistema para el estudio de
adsorción volumétrica (Ucadsor) desarrollado por el
profesorado del Departamento que permite realizar
virtualmente experimentos de fisisorción y quimisorción,
para la caracterización de catalizadores y materiales
sólidos en general. El experimento se completa con el
tratamiento, por parte de los alumnos, de los datos
obtenidos calculando superficie específica, volumen y
distribución de poros, dispersión de fase metálica
dispersa, etc...

Criterios y Sistemas de Evaluación

La evaluación atenderá a los siguientes criterios:
1) Examen Final de la Asignatura: Consistirá en un único examen que podrá
incluir: a) Cuestiones cortas consistentes en la formulación de
definiciones
breves y precisas de conceptos que se juzguen relevantes. b) Resolución de
un
cuestionario (10 cuestiones), tipo WEB-CT, similar a los que se generan en
los
ejercicios de auto-evaluación que los alumnos tendrán a su disposición a
través de internet. c) Resolución de un ejercicio de características
similares
a los que se discutirán en las clases prácticas. d) Desarrollo de un tema,
en
cuya exposición, además de los contenidos concretos, se valorará la
capacidad
para integrar bajo una perspectiva común distintos aspectos del
temario.Este
examen será obligatorio para todos los alumnos matriculados. Sobre un
máximo
de 10 puntos, se considerarán aprobados aquellos exámenes que alcancen un
mínimo de 5,0.

2) Los alumnos que lo deseen podrán realizar ejercicios de auto-
evaluación, tipo WEB-CT, consistente en 10 cuestiones con varias opciones
de
respuesta, de las que solo una es correcta. La calificación máxima que
podrá
obtenerse en cada uno de los dos ejercicios será de 0,75 puntos (0,15
puntos
por cada respuesta correcta que exceda de 5). La puntuación obtenida en
los
ejercicios de auto-evaluación (2x0,75=1,5, como máximo), podrá sumarse a
la
calificación del examen final, si ésta última es mayor o igual a 3,5. Si
cumplidos los requisitos citados, la suma de las calificaciones
correspondientes al examen final y a los dos ejercicios de auto-evaluación
fuera igual o superior a 5,0, el alumno resultará aprobado.
3) La participación activa del alumno en la presentación y discusión de
artículos, ejercicios, o cualquier otra actividad programada durante el
curso,
también será tenida en cuenta. En la evaluación final, los profesores
decidirán la calificación definitiva, corrigiendo eventualmente al alza la
nota a la que se hace referencia en el apartado 2. Si la participación
regular
del alumno en las actividades llevadas a cabo durante el curso, y la
evaluación de las mismas, así lo aconsejan, alumnos calificados con más de
4,0
puntos en el apartado 2, es decir, que además del examen final hubieran
realizado los dos ejercicios de auto-evaluación, podrían resultar
aprobados.
Igualmente, en la evaluación final podría elevarse la calificación de
aprobado
a notable, o de notable a sobresaliente, atendiendo al número y calidad de
las
actividades, contempladas en este apartado 3, en las que un determinado
alumno
pudiera haber participado.

Recursos Bibliográficos

BIBLIOGRAFÍA FUNDAMENTAL
• SURFACES. G. Attard, C. Barnes. Oxford University Press (1998)
• INTRODUCTION TO SURFACE CHEMISTRY AND CATALYSIS. G.A. Somorjai. John
Wiley &
Sons (1994)
• ADSORPTION BY POWDERS AND POROUS SOLIDS. J. Rouquerol, F. Rouquerol, K.
Sing. Academic Press. (1999)
• FUNDAMENTALS OF INDUSTRIAL CATALYTIC PROCESSES. R.J. Farrauto, C.H.
Bartholomew. Chapman & May (1997)
• HETEROGENEOUS CATALYSIS. Principles and Applications. G.C. Bond. Oxford
University Press (1987)
• HETEROGENOUS CATALYSIS IN INDUSTRIAL PRACTICE. C.N. Satterfield. McGraw-
Hill
(1991)
• CATALYSIS. An Integrated Approach to Homogeneous, Heterogeneous and
Industrial Catalysis. Editores: J.A. Moulijn, P.W.N.M. van Leuwen, R.A.
van
Santen. Elsevier (1993)
• CATALYTIC AIR POLLUTION CONTROL: Commercial Technology (2ª ed). R.M.
Heck,
R.J. Farrauto. Wiley (2002)
• CONCEPTS OF MODERN CATALYSIS AND KINETICS. I. Chorkendorff, J.W.
Niemantsverdriet, Wiley-VCH (2003)


BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA
• THE BASIS AND APPLICATIONS OF HETEROGENEOUS CATALYSIS. M. Bowker. Oxford
University Press (1998)
• PRINCIPLES OF CATALYSIS. G.C. Bond. The Chemical Society (1972)
• HETEROGENEOUS CATALYSIS FOR THE SYNTHETIC CHEMIST. R.L. Augustine.
Marcel
Dekker, Inc. (1996)
• MATERIAL CONCEPTS IN SURFACE REACTIVITY AND CATALYSIS. H. Wise, J.
Oudar.
Academic Press Inc. (1990)
• GREEN CHEMISTRY: DESIGNING CHEMISTRY FOR THE ENVIRONMENT. Editors: Paul
T.
Anastas, Tracy C. Williamson. American Chemical Society, Washington
(1996).
(ACS symposium series / American Chemical Society ; 626) ISBN: 0841233993
• AUTOMOBILES AND POLLUTION. P. Degobert. Society of Automotive Engineers,
Inc. (1995)
• HANDBOOK OF CHEMICAL TECHNOLOGY AND POLLUTION CONTROL. M.B. Hocking.
Academic Press Inc. (1998)
• LES TECHNIQUES PHYSIQUES D’ÉTUDE DES CATALYSEURS. B. Imelik, J.C.
Védrine.
Editions Technip (1988)
• http://www.aue.auc.dk/~stoltze/catal/book/
• AN INTRODUCTION TO SURFACE ANALYSIS BY XPS AND AES. J.F. Watts, J.
Wolstenholme. John Wiley & Sons (2003)
• SURFACE ANALYSIS. The Principal Techniques. Editor: J.C. Vickerman. John
Wiley & Sons (1997)


Nota: Además de las obras mencionadas, durante el desarrollo del curso
podrá
hacerse referencia a otros textos, monografías, artículos, o páginas web,
cuya
lectura/visita se considere recomendable.