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Universität Erlangen-Nürnberg

Master of Science Chemie

Prof. Dr.

2024

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Theory of Catalytic Processes - Cheatsheet
Theory of Catalytic Processes - Cheatsheet Energetische Aspekte der Katalyse: Aktivierungsenergie, Reaktionsenergie Definition: Aktivierungsenergie: Mindestenergie zur Initiierung einer Reaktion; Reaktionsenergie: Gesamter Energieunterschied zwischen Produkten und Edukten. Details: Aktivierungsenergie (E a ): Energiebarriere, die überwunden werden muss, damit die Reaktion stattfinden kann. Katalys...

Theory of Catalytic Processes - Cheatsheet

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Theory of Catalytic Processes - Exam
Theory of Catalytic Processes - Exam Aufgabe 1) Betrachte eine Hypothetische Reaktion: Die Reaktionsgleichung ist: A + B → C + D. Die Aktivierungsenergie (E a ) für die Reaktion ohne Katalysator beträgt 150 kJ/mol, und die Reaktionsenergie (ΔH) beträgt -100 kJ/mol. Ein Katalysator wird der Reaktion hinzugefügt, was die Aktivierungsenergie auf 75 kJ/mol senkt. b) Diskutiere die Bedeutung der Aktivi...

Theory of Catalytic Processes - Exam

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Was ist die Aktivierungsenergie (Ea) in einer chemischen Reaktion?

Welche Aussage beschreibt eine exotherme Reaktion korrekt?

Wie wirken Katalysatoren auf die Aktivierungsenergie (Ea) einer Reaktion?

Was untersucht die Oberflächenchemie?

Was beschreiben Struktur-Aktivitäts-Beziehungen?

Welche Faktoren beeinflussen die Katalyse an Oberflächen?

Was ist ein katalytischer Zyklus?

Wie ist ein typischer katalytischer Zyklus bei homogener Katalyse aufgebaut?

Was sind aktive Spezies in einem Katalysezyklus?

Was versteht man unter Ad- und Desorption?

Welche Parameter sind wichtig für die Ad- und Desorption?

Durch welche Gleichungen wird das Gleichgewicht der Ad- und Desorption beschrieben?

Was ist das Hauptziel des Prozessdesigns und der Wirtschaftlichkeit in industriellen Anwendungen?

Welche Methoden werden verwendet, um die Wirtschaftlichkeit von Katalysatorprozessen zu bewerten?

Welche Aspekte werden bei der Prozessoptimierung zusätzlich zur Effizienz und Kostensenkung berücksichtigt?

Was sind industrielle Enzyme und welche Rolle spielen sie in der chemischen Industrie?

Was sind die Vorteile des Einsatzes von industriellen Enzymen?

Was sind die Nachteile des Einsatzes von industriellen Enzymen?

Wie unterscheiden sich homogene von heterogenen Katalysatoren in Bezug auf ihre Phase?

Was ist ein Vorteil von heterogenen Katalysatoren?

Welche Reaktionsgeschwindigkeitsgleichung wird häufig für homogene Katalysen verwendet?

Welche Technik wird verwendet, um die innere Struktur eines Materials mit einer Auflösung von weniger als 1 nm darzustellen?

Welche Methode analysiert die chemische Zusammensetzung und Bindungszustände von Oberflächen bis zu einer Tiefe von ca. 10 nm?

Welche Methode verwendet die BET-Gleichung zur Bestimmung der spezifischen Oberfläche von porösen Materialien?

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Diese Konzepte musst du verstehen, um Theory of Catalytic Processes an der Universität Erlangen-Nürnberg zu meistern:

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Grundlagen der Katalyse

Dieser Abschnitt führt in die wesentlichen Konzepte und Prinzipien der Katalyse ein, um ein grundlegendes Verständnis zu vermitteln.

  • Definition und Bedeutung der Katalyse
  • Energetische Aspekte der Katalyse: Aktivierungsenergie, Reaktionsenergie
  • Katalysator-Arten: Homogen vs. Heterogen
  • Mechanismen katalytischer Reaktionen
  • Reaktionskinetik und Effizienz von Katalysatoren
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Heterogene Katalyse

Die heterogene Katalyse beschäftigt sich mit Reaktionen, bei denen Katalysatoren und Reaktanten in unterschiedlichen Phasen vorliegen.

  • Ad- und Desorption von Reaktanten auf Oberflächen
  • Oberflächenchemie und Struktur-Aktivitäts-Beziehungen
  • Katalysatordeaktivierung und -regeneration
  • Beispiele: Haber-Bosch-Verfahren, Wassergas-Shift-Reaktion
  • Charakterisierungsmethoden: TEM, XPS, BET-Messungen
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Homogene Katalyse

Dieser Abschnitt behandelt katalytische Prozesse, bei denen Katalysatoren und Reaktanten in der gleichen Phase vorliegen, typischerweise in Lösung.

  • Katalytische Zyklen und aktive Spezies
  • Komplexe und Koordinationsverbindungen als Katalysatoren
  • Ligandeneinflüsse auf katalytische Aktivität
  • Beispiele: Hydroformylierung, Metathese
  • Katalysator-Recycling und Umweltaspekte
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Bio-Katalyse

Die Bio-Katalyse untersucht die Anwendung von Enzymen und Mikroorganismen zur Katalyse chemischer Reaktionen.

  • Eigenschaften und Funktion von Enzymen
  • Substratspezifität und Regioselektivität
  • Industrielle Enzyme: Vorteile und Einschränkungen
  • Beispiele: Enzymatische Synthesen, Biotransformationen
  • Techniken zur Enzymimmobilisierung
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Industrielle Anwendungen

Hier werden die praktischen Anwendungen der Katalyse in der Industrie betrachtet, einschließlich Fallstudien und marktrelevanter Beispiele.

  • Prozessdesign und Wirtschaftlichkeit
  • Großtechnische Beispiele: Petrochemie, Polymerproduktion
  • Umweltkatalyse: Abgasreinigung, CO2-Reduktion
  • Innovative Technologien und Trends
  • Skalierung und Scale-up von Katalysatorprozessen
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Alles Wichtige zu diesem Kurs an der Universität Erlangen-Nürnberg

Theory of Catalytic Processes an Universität Erlangen-Nürnberg - Überblick

Die Vorlesung 'Theory of Catalytic Processes' im Studiengang Chemie an der Universität Erlangen-Nürnberg bietet Dir umfassende Einblicke in die unterschiedlichen Aspekte der Katalyse. Diese Veranstaltung vermittelt sowohl theoretische Grundlagen als auch praktische Anwendungsmöglichkeiten und bereitet Dich optimal auf eine Karriere in der chemischen Industrie oder Forschung vor. Durch eine Kombination aus wöchentlichen Vorlesungen und Fallstudien erhältst Du eine fundierte theoretische und praktische Ausbildung in diesem spannenden Fachgebiet.

Wichtige Informationen zur Kursorganisation

Kursleiter: Prof. Dr.

Modulstruktur: Die Vorlesung umfasst wöchentliche Sitzungen, 3 Stunden pro Woche, kombiniert aus Vorlesungen und praktischen Fallstudien.

Studienleistungen: Die Prüfung besteht aus einer schriftlichen Klausur am Ende des Semesters.

Angebotstermine: Die Veranstaltung wird im Wintersemester angeboten.

Curriculum-Highlights: Grundlagen der Katalyse, Heterogene Katalyse, Homogene Katalyse, Bio-Katalyse

So bereitest Du Dich optimal auf die Prüfung vor

Beginne frühzeitig mit dem Lernen, idealerweise schon zu Beginn des Semesters, um Dir die nötige theoretische Basis anzueignen.

Nutze verschiedene Ressourcen, wie Bücher, Übungsaufgaben, Karteikarten und Probeklausuren, um dein Wissen zu vertiefen.

Schließe Dich Lerngruppen an und tausche Dich mit anderen Studierenden aus, um gemeinsam Lösungsstrategien zu entwickeln.

Vergiss nicht, regelmäßige Pausen einzulegen und in diesen Zeiten komplett abzuschalten, um eine Überbelastung zu vermeiden.

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