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。
绿色化学研究内容
绿色化学是一种注重环境可持续性的化学研究领域,旨在开发和推广环境友好型的化学反应和化学产品。
其研究内容包括:
1. 可再生能源:绿色化学致力于开发利用可再生能源,如太阳能、风能和生物质能源等,来满足化学工业的能源需求。
2. 可降解材料:绿色化学研究开发可降解的塑料和材料,以减
少对环境的负面影响。
这些材料可以通过生物降解或可回收方式处理,减少塑料垃圾的积累。
3. 可持续合成方法:绿色化学致力于发展低能耗、高效率和无
废弃物产生的化学合成方法。
这些方法可以减少化学反应中的废物生成,降低能源消耗,并改善反应的选择性和产率。
4. 替代有害物质:绿色化学研究寻找和开发替代有害物质的化
学品和工艺。
这些替代品具有较低的毒性和环境影响,可以改善人体健康和环境质量。
5. 循环经济:绿色化学倡导循环经济的理念,即将废弃物转化
为资源。
研究内容包括开发废弃物的回收利用、废物利用和再利用,以减少资源浪费和环境污染。
6. 生物催化剂:绿色化学利用生物催化剂进行合成反应,以降
低反应条件和废物生成。
这些生物催化剂可以是酶、细胞或微生物等,具有高效率和高选择性。
7. 无机绿色化学:绿色化学还研究开发无机材料和反应的环境
友好型方法。
例如,通过绿色合成方法合成无机纳米材料,应用于能
源储存、环境污染治理和催化等领域。
总的来说,绿色化学的研究内容旨在通过创新的化学方法和技术,实现可持续发展和环境保护。
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。
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”。