催化化学基础----

《催化化学基础》教学大纲

课程代码:6400158

课程名称:《催化化学基础》

说明:催化化学在国民经济中具有十分重要的意义,涉及领域广泛.但学生只在物理化学或普通化学的某些章节学习了很简单的催化学基础知识,远远不能满足以后在科研和工作中的应用.因此本课程的目的在于阐明催化作用的本质,系统而简明的介绍催化理论,以及催化作用在能源,新材料,生物工程等领域的应用.

本课程分五大部分介绍,共计32学时,考核方式为笔试.

内容:

第一部分总论(8学时)

此部分主要介绍这一学科的现状和发展趋势;指出目前存在的主要问题;探讨以现代化学理论作为关联均相,酶和多相三种催化作用共同理论基础的可能性.

引论(2学时)

教学要求:本章要求学生掌握广义和狭义催化剂的概念,从化学键和成键的角度学习催化反应的本质;了解催化科学发展的现状.

知识要点:

第一节催化科学和发展技术简介

实用催化剂的开发

催化理论的发展简史

催化工艺的进展

第二节广义和狭义的催化剂

第三节催化作用的本质

重点和难点:催化作用的本质.

催化反应和催化剂(3学时)

教学要求:要求学生掌握催化剂的组成,催化剂的选择性,催化剂的动态性质,催化反应热力学和动力学以及活化参数的计算.

知识要点:

催化反应和催化剂的分类

催化反应的分类

催化剂的组成

催化剂的分类

催化剂在化学反应中的作用

催化剂的选择性

催化剂的动态性质

第三节催化反应的热力学和动力学

热力学第一,第二定律

热力学活化参数的计算及其物理意义

催化反应动力学

动力学参数及其相互关系

重点学习催化剂在化学中的作用和催化热力学,动力学.

催化作用的化学基础(3学时)

教学要求:要求学生掌握用电子概念表示的基元化学反应机理,了解晶体场和配位场理论,能够根据近代物理和化学知识,用已经确认的一般化学观点,对发生在均相,多相和酶三类不同体系中的化学反应作统一解释.

知识要点:

基元化学反应机理

晶体场和配位场理论简介

均相,多相和酶催化反应机理的同一性

酸-碱催化反应

共价催化反应

-配位催化反应

氧化-还原催化反应

催化剂结构对催化性能的影响

本章难点是晶体场和配位场理论,重点是均相,多相和酶催化反应机理的同一性.

第二部分均相催化(6学时)

本部分论述均相催化中的酸碱催化和配位催化的共性和特殊性.

酸碱催化剂及其作用机理(3学时)

教学要求:要求学生掌握从电荷转移角度定义的酸碱概念,从而认识酸碱催化反应机理,掌握什么是酸碱协同催化反应.

知识要点:

一般酸碱催化反应

酸,碱的定义

酸,碱催化反应机理

特殊酸碱催化反应

特殊酸碱催化反应

pH的影响

盐效应

酸碱协同催化反应

第四节酸函数和酸强度

重点介绍酸,碱催化剂的作用机理.

配合物催化剂及其作用机理(3学时)

教学要求:要求学生掌握配合物催化剂的作用特点,配合物催化剂的类型,配位催化反应中的基元反应,其中要掌握有效原子序数规则,插入及挤出反应等.

知识要点:

配合物催化剂作用的特点

配合物催化剂的种类

配离子的稳定性

配位数和配合物的空间构型

金属离子的氧化还原特性

配位催化中的基元反应

有效原子序数规则

配体的配位和离解

氧化加成和还原消除

插入及挤出反应

配位催化中的多催化剂体系

催化剂的相加机理

平行活化

几个催化体系的结合

Werner配合物催化剂和-配合物催化剂的催化作用

第五节金属原子簇催化剂及有机金属化合物的催化作用

本章重点介绍有重要意义的配位催化剂-过渡金属的werner配合物,-配合物,金属原子簇及有机金属化合物及其在一些重要反应中的催化机理.

第三部分酶催化(4学时)

酶及其模拟(4学时)

教学要求:介绍酶催化的基本特点,通过对典型酶催化反应的分析和与均相配位催化反应的类比,着重指出二者在化学上的一致性,和酶之所以具有较高活性和选择性在于酶结构的独特性;在此基础上对模拟酶的可能途径作了详细分析.

知识要点:

酶的组成,结构和功能

酶反应

酶模拟

重点和难点:酶的化学组成,结构和催化功能特点,典型的几类酶催化反应.

第四部分多相催化(10学时)

本部分从无机固态化学出发,分析金属,金属氧化物和固体酸碱等各类固体催化剂活性部位的形成和结构,并阐述各自的反应机理.

固体催化剂的固态化学基础(3学时)

教学要求:掌握固态配位化学的基础知识,固体中的缺陷类型和表示方法,固体表面的化学组成,电子结构以及固体催化剂的制备.

知识要点:

固体催化剂的晶体结构

非化学计量化合物和固体中的缺陷

固体的表面

无机固态反应

本章重点介绍固体缺陷,表面理论,固体催化剂的作用.

金属催化剂(3学时)

金属催化剂的特征

第二节金属表面上的化学键本质

金属催化剂上的反应

重点介绍金属表面上的化学化学本质,金属催化剂的反应特征.

金属氧化物催化剂(4学时)

教学要求:要学生掌握酸碱型,氧化还原型两类金属氧化物催化剂的特点,热力学性质.

知识要点:

酸-碱型催化剂的催化反应

氧化-还原型氧化物催化剂的催化反应

重要工业催化剂举例

重点和难点在于两类金属氧化物催化剂的反应机理.

第五部分催化研究的新领域(4学时)

本部分涉及催化剂在与物质转化同时发生的能量转化作用,列举一些应用催化剂的新领域. 电催化和光催化(2学时)

教学要求:学生应该掌握电催化的定义,特征,光催化的定义,特征和反应类型.了解光电催化研究的新动向.

知识要点: