绿色化学
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“绿色化学”的提出和内涵环境与发展问题,已成了当代世界共同面临的两难选择,成了对21世纪人类最严峻的挑战,人类不得不面临新的环境问题。
为了从根本上预防和治理环境污染,必须依靠近年在国际上引起极大关注的化学领域——绿色化学一、“绿色化学”的提出和内涵“绿色化学”这个名称最早出现在美国××局的官方文件中,以突出化学对环境的友好。
2021年,美国总统克林顿、副总统戈尔专设了“总统绿色化学挑战奖”,以推动社会各界进行化学污染预防和工业生态学研究,鼓励支持重大的创造性的科学技术突破,从根本上减少乃至杜绝化学污染源。
由于上述原因,使得“绿色化学”这个名称广为传播。
“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。
在“绿色化学工艺”中,理想状态是反应物中原子全部转化为欲制得的产物,即原子利用率为100%(原子经济性)。
原子的利用率越高,意味着生产过程中废物的排放量越少,对环境的影响也越小。
把绿色化学融合于中学课程教材改革和课堂教学改革之中,便绿色化学成为中学化学教育的一个重要的组成部分,这是中学化学教育的崭新课题。
二、“绿色化学”在中学化学中的渗透1、立足课堂,渗透绿色知识。
化学课堂是教学的主阵地,也是向学生传授环保知识的好场所。
而绿色化学要求与环境教育宗旨是高度一致的。
在实施环境教育过程中,要向学生阐明绿色化学的观点、要求,使他们树立起防治污染、保证人类生存质量的责任感。
化学教师要充分挖掘和利用教材中的环保知识内容,采取渗透的方式,在介绍某种物质或操作方法时自然地引入相关的环保知识,让学生增长环保知识。
如讲二氧化硫时,我就向学生说明它是一种主要的大气污染物,它和氮氧化合物都是形成酸雨的主要物质,空气中二氧化硫70%来源于工业燃料,12%来源于工业燃油,其余则来源于生活燃煤等。
它既直接危害人的身体健康,又可以导致水质酸化,水生动物减少或绝迹,树木、庄稼枯死,还能腐蚀建筑物和文物。
最后让学生讨论:如何防止和减少二氧化硫的污染。
绿⾊化学绿⾊化学的定义及其特点绿⾊化学⼜称环境⽆害化学、环境友好化学、洁净化学。
利⽤现代科学技术的原理和⽅法,从根源上根除污染;研究环境友好的新原料、新反应、新过程、新产品,实现环境化⼯与⽣态协调发展;减少甚⾄消灭对⼈类健康、社区安全、⽣态环境的有害原料、催化剂、溶剂、助剂、产物、副产物的使⽤和⽣产。
特点:绿⾊化学是从源头上消除污染,促进⾃然⽣态系统的良性循环;绿⾊化学是要求合理利⽤资源和能源、降低⽣产成本、实现资源使⽤的“减量化、在再使⽤、再循环”,是发展循环经济的关键途径。
绿⾊化学的基本特点是:在获取新物质的转化过程中,充分利⽤每个原⼦,实现零排放。
1、绿⾊化学反应的主要任务寻找⽆害化学合成;尽量减少化学合成中得有毒原料和有毒产物;设计安全化学品;使化学品在被期望功能得以实现的同时,将其毒性降到最低;使⽤安全溶剂和助剂,尽可能不使⽤助剂采⽤⽆毒⽆害的溶剂代替挥发性有毒有机物作溶剂反应原⼦转化率⾼2、举例说明绿⾊化学的主要研究领域。
设计安全有效的⽬标分⼦:构效关系。
设计安全有效化学品主要包括如下两个⽅⾯的内容:①新的安全有效化学品的设计;②对已有的有效但不安全的分⼦进⾏重新设计。
寻找安全有效的反应原料,如:(1)⽤⼆氧化碳代替有毒有害的光⽓⽣产聚氨酯:RNH2 + CO2-> RNHCOOR1(2)亚氨基⼆⼄酸⼆钠的⽣产采⽤新⼯艺消除有毒氢氰酸的使⽤:HOCH2CH2NHCH2CH2OH + 2NaOH (铜催剂)=NaOOCH2CH2NHCH2CH2OONa + 4H2寻找安全有效的合成路线:要符合原⼦经济性原理。
要考虑到产品的性能优良,价格低廉,⼜要使产⽣的废物和副产物少,对环境⽆害,可利⽤计算机来进⾏辅助设计。
寻找新的转化⽅法:①催化等离⼦体⽅法;②电化学⽅法;③光化学及其他辐射⽅法;寻找安全有效的反应条件:(1)寻找安全有效地催化剂①活性组分的负载化②⽤固体酸代替液体酸;(2)寻找安全有效的反应介质①采⽤超临界流体作为反应介质②⽔作溶剂的两相催化法。
绿色化学的定义及其核心内容概述及解释说明1. 引言:1.1 概述绿色化学作为一种新兴的科学理念和方法,旨在通过最小化或消除对环境的危害,实现高效、可持续的化学反应和过程。
它注重资源的有效利用和废物的减少,以及对人类健康和生态系统安全的保护。
绿色化学关注的不仅是产品开发过程中各个环节的绿色改进,更重要的是将这种理念贯穿于整个化学产业链中。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分进行论述,首先介绍了引言部分,接着阐述了绿色化学的定义及其背景起源。
接下来将详细讨论绿色化学的核心内容,包括原料选择与设计、反应条件优化与改进以及废物处理与资源回收利用等方面。
然后会探讨绿色化学在不同领域中的应用情况,包括化工行业、能源领域以及材料科学与工程领域。
最后,在结论部分总结了绿色化学的重要性和影响力,并对未来发展方向和挑战进行了展望。
1.3 目的本文旨在介绍和解释绿色化学的定义及其核心内容,并探讨其在不同领域中的应用情况。
通过对绿色化学的深入了解,可以更好地认识到它对环境保护和可持续发展的重要性,以及在实践中所面临的挑战。
同时,本文也希望能够为各个领域从事研究和应用的人员提供一定的参考和借鉴,促进绿色化学理念在工业界的广泛推广与应用。
2. 绿色化学的定义2.1 定义解释绿色化学是一种以最大限度减少环境污染、降低对可持续资源的需求、提高产品能源效率和安全性为目标的新型化学范式。
它旨在通过设计和开发环境友好型化学反应、原料和产品,推动可持续发展和生态平衡。
绿色化学强调的是整个生命周期的可持续性,包括原材料选择、合成过程优化、废物处理与资源回收利用。
2.2 背景和起源绿色化学的概念最早于1990年由美国化学家Paul T. Anastas和John C. Warner提出,并于2001年正式被美国化学会(ACS)采纳并广泛传播。
绿色化学的起源是为了回应传统化工行业带来的巨大环境压力及其对人类健康和生态系统造成的威胁。
这一新颖理念促使科学家们重新思考传统有机合成方法,优先考虑可再生资源利用、无毒无害物质使用以及工艺条件优化。
绿色化学的理念一、绿色化学的概念绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。
它是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染,反应物的原子全部转化为期望的最终产物。
二、绿色化学的主要理念1. 预防污染- 传统化学注重在污染产生后进行治理,而绿色化学强调在化学反应和化学工艺过程中就预防污染的产生。
例如,在化工生产中,选择合适的反应原料、反应条件和反应路线,避免或减少副产物和废弃物的生成。
例如,在合成某种有机化合物时,如果有多种合成路线可供选择,应优先选择那些原子利用率高、产生废弃物少的路线。
2. 原子经济性- 原子经济性概念是绿色化学的核心内容之一。
原子经济性是指反应物中的原子有多少进入了产物中。
理想的原子经济性反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物,不产生副产物或废弃物。
例如,加成反应一般具有较高的原子经济性,如乙烯与溴的加成反应CH_2 = CH_2+Br_2→CH_2BrCH_2Br,反应物的原子全部转化为产物。
而传统的以苯为原料生产苯胺的反应,经过多步反应,原子利用率低,产生大量废弃物。
3. 使用安全的反应物和反应条件- 在绿色化学中,尽量选择无毒或低毒的反应物。
例如,在涂料生产中,传统的有机溶剂型涂料含有大量挥发性有机化合物(VOCs),对环境和人体健康有害。
现在越来越多地采用水性涂料,其以水为溶剂,大大减少了对环境的污染和对人体健康的危害。
- 反应条件也应尽可能温和。
高温、高压、强酸碱等苛刻的反应条件不仅对设备要求高,而且容易产生安全隐患并造成环境污染。
例如,一些酶催化反应在常温常压下就能进行,且具有很高的选择性,是绿色化学中理想的反应类型。
4. 设计安全化学品- 设计出对人类健康和环境危害小的化学品。
例如,在农药研发方面,传统的有机氯农药如DDT,虽然在防治害虫方面有一定效果,但由于其化学性质稳定,在环境中难以降解,会通过食物链富集,对生态环境和人类健康造成严重危害。
绿色化学是什么意思有什么重要性绿色化学是研究利用一套原理在化学产品的设计、开发和加工生产过程中减少或消除使用或产生对人类健康和环境有害物质的科学,以下是由店铺整理关于什么是绿色化学的内容,希望大家喜欢!绿色化学的简介按照美国《绿色化学》(GreenChemistry)杂志的定义,绿色化学是指:在制造和应用化学产品时应有效利用(最好可再生)原料,消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂和溶剂。
而今天的绿色化学是指能够保护环境的化学技术、它可通过使用自然能源,避免给环境造成负担、避免排放有害物质、利用太阳能为目的的光触媒和氢能源的制造和储藏技术的开发,并考虑节能、节省资源、减少废弃物排放量。
绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”,绿色化学是近十年才产生和发展起来的,是一个“新化学婴儿”。
它涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科,内容广泛。
绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放或零污染。
世界上很多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学进展的主要方向之一。
绿色化学的重要性传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重,目前全世界每年产生的有害废物达3亿吨~4亿吨,给环境造成危害,并威胁着人类的生存。
化学工业能否生产出对环境无害的化学品?甚至开发出不产生废物的工艺?有识之士提出了绿色化学的号召,并立即得到了全世界的积极响应。
绿色化学的核心就是要利用化学原理从源头消除污染。
绿色化学给化学家提出了一项新的挑战,国际上对此很重视。
1996年,美国设立了“绿色化学挑战奖”,以表彰那些在绿色化学领域中做出杰出成就的企业和科学家。
绿色化学将使化学工业改变面貌,为子孙后代造福。
迄今为止,化学工业的绝大多数工艺都是20多年前开发的,当时的加工费用主要包括原材料、能耗和劳动力的费用。
近年来,由于化学工业向大气、水和土壤等排放了大量有毒、有害的物质。
以1993年为例,美国仅按365种有毒物质排放估算,化学工业的排放量为30亿磅。
名词解释绿色化学:利用化学原理和新化工技术,以“原子经济性”为基本原则,从源头上减少或消除污染,最大限度地从资源合理利用、生态平衡和环境保护等方面满足人类可持续发展的需求,实现人与自然的协调与和谐。
原子经济性:高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子,使之结合到目标分子中,达到零排放,即不产生副产物或废弃物。
水热合成法:在密闭系统中,以水为溶剂,在一定的温度和水的自生压力下,原始混合物进行反应合成无机材料的一种方法。
溶胶-凝胶法:将烷氧金属或金属盐在一定条件下水解缩合成溶胶,再经溶剂挥发或加热处理转化成网状结构的凝胶的过程。
聚合物模板法:模板法是选用一种价廉易得、形状容易控制、具有纳米孔道的基质材料中的空隙作为模板,导入原料于模板孔隙中反应,通过模板材料的限制作用,达到物理和化学反应的控制,最终得到微观和宏观结构可控的新颖材料的方法。
离子液体(ionic liquid):由有机阳离子和无机阴离子构成的、在室温或近室温下呈液态的盐类化合物,亦称室温熔融盐和室温离子液体。
凝胶效应(英文):Trommsdorff效应随转化率的提高,乳胶粒中单体浓度减低,反应速率本应下降,但在阶段Ⅲ中由于链终止反应速率急剧下降,反应速率随转化率增加而大大加速的现象。
高分子辐射交联技术:就是利用高能或电离辐射引发聚合物电离与激发,产生一些次级反应,进而引起化学反应,在大分子间实现化学交联,促使大分子间交联网络的形成,是聚合物改性制备新型材料的有效手段之一。
绿色农药:是用无公害的原材料和不生成有害副产物的工艺制备的生物效率高、药效稳定、易于使用、对环境有好的农药产品。
生物柴油:是指以油料作物(大豆、棉子和油菜籽等)、油料林木果实(油棕和黄连木等)、油料水生植物(工程微藻等)、动物油脂、废餐饮油等为原料与醇类进行酯交换制成的脂肪酸酯。
是一种洁净、可再生的生物燃料。
是一种优质的传统柴油代替品。
简答题绿色化学的研究内容:清洁合成工艺和技术,减少废物排放,目标是“零排放”。
绿色化学综述:绿色化学未来发展趋势【摘要】绿色化学是一门从源头上阻止污染的化学,作为一种新兴的策略方针引人瞩目。
【关键词】绿色化学简介和主要观点、研究方向(发展趋势)、研究原因、应用,我国在绿色化学方面的成就【引言】绿色化学又称环境无害化学Environmentally Benign Chemistry、环境友好化学Environmentally Friendly Chemistry、清洁化学Clean Chemistry。
绿色化学即是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。
本文主要介绍绿色化学的概念和研究方向即未来发展趋势以及研究绿色化学的原因和我国在绿色化学方面的成就。
【正文】当今时代,人类的生活与化学息息相关。
无论是衣、食、住、行都离不开化学。
在20 世纪发现和人工合成的化合物的种类是2285 万多种是此之前发现的所有化合物总数的41 倍强。
同时,对资源的开发利用成为了当今社会面临的制约经济发展、影响环境的重要因素。
因此,可循环利用、、可持续发展、绿色化学生产被人们提上了议事议程。
1.绿色化学简介和主要观点绿色化学又称环境无害化学Environmentally Benign Chemistry、环境友好化学Environmentally Friendly Chemistry、清洁化学Clean Chemistry。
绿色化学即是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。
绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质,不再产生废物,不再处理废物。
它是一门从源头上阻止污染的化学。
“绿色化学”由美国化学会ACS提出目前得到世界广泛的响应。
其核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。
反应物的原子全部转化为期望的最终产物。
绿色化学也是指能够保护环境的化学技术.它可通过使用自然能源,避免给环境造成负担、避免排放有害物质.利用太阳能为目的的光触媒和氢能源的制造和储藏技术的开发,并考虑节能、节省资源、减少废弃物排放量。
绿色化学的最大特点就是在始端就采用预防污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放或零污染。
世界上很多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学进展的主要方向之一。
为了简述了绿色化学的主要观点P.T.Anastas和 J.C.Waner曾提出绿色化学的12项原则这12项原则对我们今后从事绿色化学的研究具有一定的指导作用。
Ⅰ防止——防止产生废弃物要比产生后再去处理和净化好得多。
Ⅱ讲原子经济——应该设计这样的合成程序,使反应过程中所用的物料能最大限度地进到终极产物中。
Ⅲ较少有危害性的合成反应出现——无论如何要使用可以行得通的方法,使得设计合成程序只选用或产出对人体或环境毒性很小最好无毒的物质。
Ⅳ设计要使所生成的化学产品是安全的——设计化学反应的生成物不仅具有所需的性能,还应具有最小的毒性。
Ⅴ溶剂和辅料是较安全的——尽量不同辅料,如溶剂或析出剂,当不得已使用时,尽可能应是无害的。
Ⅵ设计中能量的使用要讲效率——尽可能降低化学过程所需能量,还应考虑对环境和经济的效益。
合成程序尽可能在大气环境的温度和压强下进行。
Ⅶ用可以回收的原料——只要技术上、经济上是可行的,原料应能回收而不是使之变坏。
Ⅷ尽量减少派生物——应尽可能避免或减少多余的衍生反应,用于保护基团或取消保护和短暂改变物理、化学过程因为进行这些步骤需添加一些反应物同时也会产生废弃物。
Ⅸ催化作用——催化剂尽可能是具选择性的,比符合化学计量数的反应物更占优势。
Ⅹ要设计降解——按设计生产的生成物,当其有效作用完成后可以分解为无害的降解产物,在环境中不继续存在。
Ⅺ防止污染进程能进行实时分析——需要不断发展分析方法,在实时分析、进程中监测,特别是对形成危害物质的控制上。
Ⅻ特别是从化学反应的安全上防止事故发生——在化学过程中,反应物,包括其特定形态的选择应着眼于使包括释放、爆炸、着火等化学事故的可能性降至最低。
为了更明确的表述绿色化学在资源使用上的要求,人们又提出了5R 理论Ⅰ减量——Reduction 减量是从省资源少污染角度提出的。
减少用量、在保护产量的情况下如何减少用量,有效途径之一是提高转化率、减少损失率。
②减少“三废”排放量。
主要是减少废气、废水及废弃物,副产物,排放量,必须排放标准以下。
Ⅱ重复使用——Reuse 重复使用这是降低成本和减废的需要。
诸如化学工业过程中的催化剂、载体等从一开始就应考虑有重复使用的设计。
Ⅲ回收——Recycling 回收主要包括回收未反应的原料、副产物、助溶剂、催化剂、稳定剂等非反应试剂。
Ⅵ再生——Regeneration 再生是变废为宝,节省资源、能源,减少污染的有效途径。
它要求化工产品生产在工艺设计中应考虑到有关原材料的再生利用。
Ⅴ拒用——Rejection 拒绝使用是杜绝污染的最根本办法,它是指对一些无法替代,又无法回收、再生和重复使用的毒副作用、污染作用明显的原料,拒绝在化学过程中使用。
2.研究绿色化学原因我们都知道,随着工业化的大范围普及,环境污染问题已经到了不能再忽略的地步了。
尤其我们发展中国家,化工生产需求很大,而对能源的二次回收利用的不够直接造成的环境破坏远远高于其他发达国家。
这对我们的经济建设造成了巨大的负面影响。
从1960起化学农药的污染问题被提出来,人们开始注意到人口的急剧增加,工业的高度发达,资源的极度消耗,污染的日益严重,使人类不得不面对严重的环境危机。
当今世界各国生产使用着约十万种化学品。
仅美国化学工业每年就要排放约三十亿吨化学废弃物,其中进入大气的约60%。
土壤10%,表面水系10%和地下20%。
而在1995年香港为打捞4765.6吨海上垃圾耗资1200万港币。
这些问题不但影响一个国家的经济发展而且对环境造成的危害将对人类自身的健康甚至是生存都造成了严重的威胁。
解决问题的办法初期主要以治理为主,但这些办法效果有限,费用昂贵。
传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重。
目前全世界每年产生的有害废物达3亿吨-4亿吨,给环境造成危害,并威胁着人类的生存。
严峻的现实使得各国必须寻找一条不破坏环境不危害人类生存的可持续发展的道路。
化学工业能否生产出对环境无害的化学品,甚至开发出不产生废物的工艺,在积累了30年治理污染的经验后。
人们提出了污染预防这一新的概念最后美国环保局提出了“绿色化学”这一“新化学婴儿”。
1990年美国通过了一个“防止污染行动”的法令。
1991年后“绿色化学”由美国化学会ACS提出并成为美国环保署EPA的中心口号,并立即得到了全世界的积极响应。
绿色化学是设计研究没有或尽可能小的环境副作用的、并在经济上、技术上可行的化学品和化学过程。
它是实现污染预防的基本和重要的科学手段。
3.绿色化学的研究方向绿色化学是对传统化学的挑战是对传统化学思维方式的更新和发展,因此,绿色化学的研究内容是从反应原料、反应条件、转化方法或开发绿色产品等角度进行研究,打破传统的化学反应,设计新的对环境友好的化学反应。
包括(1)使用无毒无害的原料(2)利用可再生资源(3)新型催化剂的开发研究(4)不同反应介质的研究(5)寻找新的转化方法(6)设计对人类健康和环境安全的化学产品。
绿色化学是用化学去预防污染是设计研究没有或仅有尽可能小的环境负作用的、并在技术上经济上可行的化学品和化学过程。
它是在始端就采用污染预防的科学手段,使过程和终端均有零排放或零污染。
从根本上区别于那些通过“三废”处理与利用来治理污染的化学方法。
最大限度的追求“原子经济性”。
绿色化学不同于传统的化学,它需将绿色化学思想贯穿于化学始终,使化学在设计、合成、分析等每一个环节都应与环境的相容无害。
4.绿色化学的应用A常用的许多化学、化工原料,如氰氢酸、丙烯氰、甲醛、环氧乙烷、光气、卤代芳烃、稠环芳烃等都具有毒性对环境有很大的危害。
清洁原料的战略任务是"用生物质作化工原料"在代替剧毒的光气作原料生产有机化工原料方面。
Riley 等报道了工业上已开发成功一种由胺类和二氧比碳生产异氰酸酯的新技术关于代替剧毒氢氰酸原料Monsanto 公司从无毒无害的二乙醇胺原料出发。
经过催化蜕氢开发了安全生产氨基二乙酸钠的工艺改变了过去的拟氨、甲醛和氢氰酸为原料的二步合成路线。
并因此获得了1996 年美国总统绿色化学挑战奖中的变更合成路线奖。
B石油与煤,早期人类主要利用植物等生物质,如用植物染料染布从植物中提取药用成分。
但150 年前人类发现了煤、石油等化石类原料,并致力于开发利用这些原料。
目前石油化工和煤化工已成为各国的基础产业。
然而石油和煤资源有限,在利用过程中还产生污染,其缺点已逐渐突现出来。
因此迫切需要寻找新的、清洁的原料。
在这些新原料中最引起人们注意的是生物质。
生物质,绿色植物通过光合作用直接产生或间接衍生的所有物质即为生物质。
如植物地球上储量约2 亿亿吨,年再生速度1640 吨。
其主要成分为淀粉,由葡萄糖经a-1,4 化学键相连和纤维素由葡萄糖经b-1,4 化学键相连。
生物质中最值得利用的是木质纤维素其优点是由可降解的葡萄糖组成生物圈中最丰富的有机物。
然而在实际应用时却遇到许多困难其应用中的主要难点1多处于结晶态2采用b-1,4 化学键3与木质素连结在一起。
生物质利用的初步尝试生物质的利用目前还没有理想方法比较有效的方法有1"爆破法"即采用先高压再减压的方法,将纤维素与木质素分离。
2 稀释的酸溶解。
3 有机溶胶提取技术。
4 超临界萃取等,将纤维素提取出。
5.我国在绿色化学方面的成就我国在绿色化学方面的活动也逐渐活跃。
1995 年中国科学院化学部确定了《绿色化学与技术》的院士咨询课题。
1996 年召开了“工业生产中绿色化学与技术”研讨会,并出版了《绿色化学与技术研讨会学术报告汇编》。
1997 年国家自然科学基金委员会与中国石油化工集团公司联合立项资助了“九五”重大基础研究项目“环境友好石油化工催化化学与化学反应工程”中国科技大学绿色科技与开发中心在该校举行了专题讨论会并出版了“当前绿色科技中的一些重大问题”论文集,香山科学会议以“可持续发展问题对科学的挑战——绿色化学”为主题召开了第72 次学术讨论会。
1998 年在合肥举办了第一届国际绿色化学高级研讨会《化学进展》杂志出版了“绿色化学与技术”专辑四川联合大学也成立了绿色化学与技术研究中心。
上述活动已推动了我国绿色化学的发展。
开发和应用绿色化学工艺,已成为现代化学工业的发展趋势和前沿技术,是实现可持续发展的关键。
曾为人类文明做出过不可磨灭贡献的有机化学化工,在21世纪依然面临着新的机遇和挑战。