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。
初中绿色化学知识点总结1. 绿色化学的概念绿色化学是一种以可持续发展和环保为目标的化学科学。
它强调减少或避免对环境和人类健康的危害,减少或替代对环境有害的化学品和工艺,推动资源的有效利用和循环利用。
2. 绿色化学的原则绿色化学有12项原则,其中包括预防污染、设计更安全的化学品、设计可降解的化学品、使用可再生资源等。
这些原则旨在引导化学品生产和使用的方式,最大程度地减少对环境的负面影响。
3. 绿色溶剂在化学实验和工业生产中,溶剂是不可或缺的。
绿色溶剂是指在生产和使用过程中对环境友好、无毒无害、可降解的溶剂。
常见的绿色溶剂包括水、乙醇、液体二氧化碳等。
4. 绿色催化剂催化剂是可以降低化学反应活化能的物质,从而加速化学反应速率而不参与反应本身的物质。
绿色催化剂是指在化学生产中能够高效催化反应、易分离和再生的催化剂。
绿色催化剂的应用可以节约能源、减少化工废物的排放。
5. 绿色材料绿色材料是指在生产和使用过程中对环境友好、可再生、可降解的材料。
比如生物基材料、可降解塑料、环保建材等。
6. 绿色能源绿色能源是指对环境友好、可再生的能源,如太阳能、风能、生物质能等。
学生应该了解各种绿色能源的原理和应用,增强环保意识。
7. 绿色化学实验在学习化学实验的同时,学生也应该注重实验的环保性,避免对环境的污染。
例如选择绿色溶剂、使用绿色催化剂、合理使用能源等。
8. 绿色消费和生活绿色化学知识也应该引导学生在日常生活中选择环保的产品和方式,如减少使用一次性塑料制品、选择环保清洁用品等。
总的来说,初中阶段学习绿色化学知识有助于培养学生的环保意识,提高对化学品安全和环境保护的重视。
学生应该了解绿色化学的基本原理和应用,养成环保、循环利用、节约能源的良好习惯。
希望未来更多的学生能够关注绿色化学,为环保事业贡献自己的力量。
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”。
绿色化学的原理和应用随着环境问题越来越受到关注,绿色化学也逐渐成为了一个热门话题。
绿色化学是指在生产和使用化学品过程中尽可能减少对环境和人类健康的影响,同时确保产品质量和效益。
绿色化学的核心原则是最大化原始资源的有效利用,最小化废弃物和污染的排放。
那么绿色化学的原理和应用是什么呢?一、绿色化学原理1. 原子经济性:亦称为“有效性”,是指过程中循环利用原子的多减少废弃物的生成。
这一原则要求在化学反应中,力求不生成废弃物或少生成废弃物。
2. 考虑来源:指从石油开采到化学品生产,再到环境污染处理等全过程,逐环节捕捉碳足迹,优化使用过程,尽量降低环境污染的同时降低碳排放的数量。
3. 精准化设计:精准化设计要求在产品和过程设计时考虑真正需要的功能,调整化学反应、工艺流程等,以减少步骤和耗费的时间和原材料。
从而减少对环境的污染和对人体健康的危害。
4. 生物可降解性:生物可降解性是指化学品在大自然中被自然微生物分解成无害的物质,而不是堆积在环境中。
绿色化学中使用的化学品应该具备良好的生物可降解性,避免环境污染。
5. 无毒性:绿色化学要求使用无毒性、低毒性的化学品,减少或消除对健康和环境的危害。
二、绿色化学应用1. 替代性物质:绿色化学使得可替代性物质越来越流行。
例如,用植物酯替代有害溶剂。
同时绿色化学技术改进了对金属的提取和分离方法,使得电子行业中有害物的使用量减少了。
2. 高效利用资源:生物质资源是绿色化学需要运用的一个积极的从来。
例如,制备可生物降解塑料的纤维素。
生物质包括农业副产品(如废弃物、食品加工副产物等)和纤维素等。
这些资源可以高效利用,减少对自然资源的开发。
3. 环保催化剂:绿色化学的另一个应用方面是环保催化剂。
催化剂是一种增加反应速率和选择性的物质,使得反应可进行和减少废弃物,避免对环境的污染。
4. 真空技术:在提取、分离过程中,使用绿色化学的真空技术。
使用真空技术可以使提取和分离的过程减少,减少对环境的损害。
1 第八章 绿色化学的基本原理与应用一、简答题1. 什么是绿色化学?答:亦称可持续的化学,是研究在化学产品的设计、开发和加工生产过程中减少或消除对人类健康和环境有害物质的科学。
2. 当前绿色化学的研究方向主要有哪些?答:主要有:①探索利用化学反应的选择性来提高化学反应的原子经济性,降低产品不良的生态效应,增强对环境的友好程度;②发展和应用对环境和人类无毒无害的试剂和溶剂,特别是开发以超临界流体、离子液体和水为反应介质的化学反应;③大力开发新型环境友好催化剂以提高反应的选择性和效率;④采用新型的分离技术等。
3. 绿色化学的12条原理。
答:(1) 预防:防止产生废弃物比在它产生后再处理或清除更好。
(2) 原子经济性:设计合成方法时,应尽可能使,用于生产加工过程的材料都进入最后产品中。
(3) 无害(或少害)的化学合成: 所设计的合成方法应对人类健康和环境具有小的或没有毒性。
(4) 设计无危险的化学品:应该设计为使其有效地显示所期望的功能而毒性最小。
(5) 安全的溶剂和助剂: 所使用的辅助物质包括溶剂、分离试剂和其他物品,使用时都应是无害的。
(6) 设计要讲究能效: 化学加工过程的能源,要考虑它们环境的和经济的影响并应尽量节省。
如果可能,合成方法应在室温和常压下进行。
(7) 使用可再生的原料: 当技术和经济上可行,原料和加工厂粗料都应可再生。
(8) 减少衍生物: 尽量减少和避免利用衍生化反应。
因此种步骤需要添加额外的试剂并且可能产生废弃物。
(9) 催化作用: 采用具有高选择性的催化剂比化学计量学的助剂要优越得多。
(10) 设计要考虑降解: 设计化学产品应使它们在功能终了时,分解为无害的产物并不在环境中长期存在。
(11) 为了预防污染进行实时分析: 需要进一步开发新的分析方法,使其可进行实时的生产过程监测并在有害物质形成之前予以控制。
(12) 防止事故发生的固有安全化学: 在化学过程中使用的物质和物质形态的选择,应使其尽可能地减少发生包括释放、爆炸以及着火等化学事故的潜在可能性。
什么是绿色化学
绿色化学是一种新兴的化学分支,它致力于研究和开发环境友好、可持续发展的化学方法和技术。
绿色化学涉及的概念和领域广泛,包括有机合成、材料科学、生物化学、能源科学等多个方面。
其目标是减少或消除化学过程对环境的负面影响,同时提高资源和能源的利用效率。
绿色化学的核心理念是利用化学知识和技术,设计和开发具有高选择性、高效性、低毒性和环境友好性的化学产品和过程。
在绿色化学的指导下,化学家们努力寻找替代传统化学方法的新方法,以降低或消除化学污染、减少能源消耗和提高原子利用率。
绿色化学在许多领域都有应用,如新药物开发、生物降解材料、能源转换、环境保护等。
在药物研发中,绿色化学可以帮助科学家开发更环保、更高效的药物;在生物降解材料方面,绿色化学可以推动可降解材料的研发,减少塑料等非降解材料对环境的影响;在能源转换领域,绿色化学可以促进清洁能源技术的进步,如太阳能、风能等;在环境保护方面,绿色化学可以为治理污染提供科学依据和技术支持。
随着人们对环境保护和可持续发展的日益关注,绿色化学得到了广泛的研究和应用。
在全球范围内,许多国家和地区都制定了相应的政策和法规,鼓励企业和研究机构采用绿色化学原则进行化学产品和过程的设计、开发和生产。
我国也将绿色化学作为国家战略支柱产业,加大研究力度,推动绿色化学在各个领域的应用。
总之,绿色化学是一种注重环境保护、资源高效利用和可持续发展的化学理念。
通过研究和应用绿色化学,我们可以为人类创造一个更加美好、环境友好的未来。
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。
4、什么是原子利用率,计算用氯醇法和过氧化氢直接氧化法制备环氧丙烷的原子利用率。
原子利用率=(目标产物的量/按化学计量式所得所有产物的量之和)*100%=(目标产物的量/各反应物的量的和)*100%氯醇法:CH3-CH=CH2 + Cl2+ Ca(OH)2——C3H6O +CaCl2+H2O42 71 74 58 111 18原子利用率=58/(111+18+58)=58/(42+71+74)=31%过氧化氢法:H2O2 +CH3-CH=CH2——C3H6O +H2O3442 58 18原子利用率=58/(42+34)=76.3%5、影响化学物质在环境中相态和归宿的性质有哪些?简述化学在环境中降解的化学反应类型。
1.挥发性、熔点、密度2.水溶性3.持久性、生物降解4.转化为生物活性物质的可能性5.转化成为生物惰性物质的可能性6、工业上生产苯胺采用的苯为原料,即苯先硝化再还原得到苯胺写出该过程的化学计量关系式和反应条件计算该方法的原子利用率,用绿色化学观点分析该过程的不足设计一条新的更接近绿色化学目标的苯胺合成路线分析你设计的过程的绿色化学的优点。
为了实现你设计的过程,应从哪几方面考虑设计相应催化剂。
4苯+4HNO3——(浓硫酸)phNO2+H2O4phNO2 + 9Fe + 4H2O——(H+)4phNH2 +3Fe3O44*93 3*232原子利用率=93*4/(93*4+232*3)=372/1068=34.83%苯胺是一种重要的有机原料和精细化工中间体。
传统的苯胺合成方法包括硝基苯铁还原法,硝基苯催化加氢法,苯酚、卤代苯胺化法等,这些方法步骤多,操作条件苛刻,资源消耗量大,环境污染严重,苯是有毒物质,反应的原子利用率低,不符合可持续发展和绿色合成化学的思想。
新方法:苯+NH2OH.HCl——(负载型固体钒为催化剂)苯胺原子利用率=93/147.5=63.05%新方法直接将氨基引入苯环,可以简化过程,将多步反应变成一步,明显提高了原子利用率;以羟胺为氨基源,以负载型固体钒为催化剂,在醋酸-水溶液中进行液-固反应,能够高选择性、高收率的得到目标产物苯胺;合成方法简单,操作条件温和,苯胺收率和选择性较高;反应性能高、反应温度低、有较大的表面积和较大孔径、有较高的催化性能。
催化剂:操作条件(温度、压力)、反应性能、回收容易程度、催化剂的选择性能7、写出2种己二酸的合成路线,说明催化剂在环己烷为原料化学制备己二酸中的作用及催化科学与技术对绿色化学发展的重要作用方法一缺点:原料苯是一个致癌物质,生产过程中一释放N2O副产物,该副产物是造成酸雨、臭氧消耗、光化学烟雾和全球变暖的“多功能’污染物。
方法二:该反应不需要使用溶剂,不再使用有毒的原材料苯,H2O2氧化剂的腐蚀性也远比HNO3小,同时不会产生其他有害污染物,是一条安全清洁的己二酸生产途径方法三:以葡萄糖为原料,采用了可再生的生物资源葡萄糖,原料便宜,易得,操作安全,易控制,环境友好,反应速率快,产率高催化剂在各反应中得作用:1、催化剂吸附氢,活化氢2、提高过氧化氢的氧化性3、选择性氧化氢化催化剂科学和技术在绿色化学发展中有重要作用,在污染防治:减少和消除发电厂的废气以及汽车尾气中的NO2的排放,减少挥发性有机溶剂的使用等;活化新的反应原料,催化与反应过程的改善:乙醛的合成、对苯二酚的合成、汤剂氧化物的合成等方面都有重要的应用。
催化剂可以加快热力学上可能进行的反应的速率,可控制反应产物化学物种的选择性,控制产物的立体规整结构,定向不对称合成旋光异构体,与温度控制化学物种选择性,与接触时间共同控制产物化学物种选择性,具有高度专一性,高选择性,高的反应物转化率和反应的原子经济性的特殊功能的分子机器。
8、用实例说明什么是电子等排物,以及电子等排物在安全化学品设计和绿色过程设计中的意义电子等排物:具有相同数目的原子、相同数目的电子以及其核外电子的排列方式相同,因而有相同的电荷的一些物质和取代基。
以及除上述以外,具有相似分子形状和体积、大致相似的电子排布,因而表现出相似物化性质的分子、原子、取代基等。
如:1、—H ,—F2、—OH,—NH23、—CH3,—SH,—Cl4、—N=,—CH=,—S—5、—CH2—,—NH—,—O—,—S—,—SiH2—6、环状结构中的CH=CH—,—S—,—O—,—NH—电子等排物在安全化学品设计和绿色化学过程设计中有重要意义。
可以利用等电排置换,可能给某些生物性、增强某些生物活性或减少其生物活性;还可以利用等电排置换在药物设计中,替换有毒基团,而不降低其药性。
在设计更加安全的化学品方面,成功的例子是金属偶氮染料的设计,以及用硅取代物代替杀虫剂MTI-800。
9、写出化学中分离方法主要有哪些?并就膜分离技术详细讨论分析。
1、超临界流体2、柱分离3、膜分离4、离子液体分离(用于少量样品)5、蒸馏、减压蒸馏、精馏、结晶、重结晶、萃取(液液萃取、液固萃取、气固萃取)升华膜分离技术:用天然或人工合成膜,以外界能量或化学位差作为推动力,对双组份或多组分溶质和溶剂进行分离的技术。
它是指分子水平上,不同粒径分子的混合物在通过半透膜时,实现选择性分离的技术。
膜分离技术具有常温下操作,无相态变化,高效节能,在生产过程中不会产生污染等特点。
膜分离因其独特的结构和性能,在环境保护和水资源再生方面道军突起,在环境工程,特别是废水处理和中水回用方面有着广泛的前景。
模式具有选择性分离功能的材料。
利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称为膜分离,与传统过滤不同,膜可以在分子范围内进行分离,并且这过程是物理过程,不需要发生相的变化和添加剂。
10、什么是超临界流体?超临界流体(SCF)是指流体的温度和压力均处于其临界温度(T c)和临界压力(P c)之上,性质介于气体和液体之间,以单相形式存在的一种流体状态。
处于临界点附近的流体,其温度和压力的微小变化都能导致其密度、粘度、扩散系数等性质的显著变化。
超临界CO2萃取的原理是什么?超临界CO2流体萃取(SFE)原理是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系,即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。
在超临界状态下,将超临界流体与待分离的物质接触,使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。
当然,对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的,但可以控制条件得到最佳比例的混合成分,然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体,被萃取物质则完全或基本析出,从而达到分离提纯的目的,所以超临界CO2流体萃取过程是由萃取和分离过程组合而成的。
举例说明影响超临界CO2萃取的因素有哪些1、萃取压力:萃取压力不同,CO2的渗透能力和溶解能力均有较大的差异。
萃取温度一定时,压力增大,液体的密度增大,临界压力附近压力的微小变化会引起密度的急剧改变,而密度的增加将引起溶解度的提高。
2、温度的影响:温度对超临界流体的溶解能力有较大的影响,温度升高,超临界流体密度降低,其溶解能力相应下降,萃取能力降低。
温度升高,使被萃取的溶质的挥发性增加,萃取量增加。
压力相对较低时,温度升高,溶解度降低,而在压力较大时,温度升高,CO2的溶解能力提高,萃取提高。
3、CO2流量的影响:流量的不同会影响到最终的二氧化碳用量, 而用量的不同萃取物的率和成分也会有所差异,提高流速,增加了溶剂对原料的萃取次数,缩短了萃取时间;提高流速使萃取器中各点的原料都得到均匀的萃取,强化萃取过程的传质效果,缩短萃取时间4、时间的影响:时间太短, 萃取过程来不及充分完成,萃取率就会比较低。
但当萃取过程基本完成以后,随着萃取时间的延长,虽然萃取率也得到相应的提高, 但幅度很小,可生产成本会大大提高, 不利于实际生产的进行。
5、除此之外,材料的处理方法,材料本身的性质,季节特征,设备的差异等都对萃取有一定的影响。
哪些物性影响化学品在环境中的分布蒸气压,水溶性,沸点,溶解度,颗粒形状的大小、体积、分布系数11、什么是生物催化?它的优点是什么。
生物催化是利用酶或有机体(细胞,细胞器等)作为催化剂,实现化学转化的过程,又称生物转化。
生物催化中常用的有机体是微生物,其本质是利用微生物细胞内的酶进行催化,促进生物转化的过程。
优点:生物催化的作用条件温和,基本在常温、中性、水等环境中完成;生物催化反应具有高度的化学区域和立体选择性,适用于精细化学品,药物,食品和农药等精细化工产品的合成制备;生物催化过程一般无污染或污染较少,能耗相对较低,是一种环境友好的合成方法;生物催化剂具有高度选择性识别特定分子的特点,利用特异的生物催化方法合成,对于手型化合物的合成来说是一种有效的办法12、简述无溶剂反应的意义,种类和提高其效率的措施。