原子经济性

什么是绿色化学？绿色化学是指设计没有或者只有尽可能小的环境负作用并且在技术上和经济上可行的化学品和化学过程。

它要求利用化学原理，从源头上消除污染，减少或消除在化工产品的设计，生产及应用中有害物质的使用和产生，是实现污染预防的基本的和重要的科学手段。

绿色化学又称环境友好化学，它的主要特点是：1.充分利用资源和能源，采用无毒，无害的原料；2.在无毒，无害的条件下进行反应，以减少废物向环境排放；3.提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放”；4.生产出有利于环境保护，社区安全和人体健康的环境友好的产品。

从上面可以看出，发展绿色化学是解决环境和生态问题的根本，但必须注意的是：绿色化学不同于环境化学。

环境化学是一门研究污染物的分布，存在形式，运行，迁移及其对环境影响的科学，通过对化学合成的终端或过程污染进行控制或进行处理，实现保护生态和环境的目的；而绿色化学则强调在化学合成的始端就采用实现污染预防的科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染，主张在通过化学转换获取新物质的过程中充分利用每个原子，具有原子经济性，因此它既能够充分利用资源，又能够实现防止污染。

“原子经济性”是绿色化学的核心内容之一。

原子经济性的概念是1991年美国著名有机化学家Trost（为此他曾获得1998年度的总统绿色化学挑战奖的学术奖）提出的，用原子利用率衡量反应的原子经济性，表达式为: 原子利用率=（预期产物的相对分子质量/参与反应各原子相对原子质量总和）×100％
以反应A+B=C+D为例（假设C为反应的预期产物，而D为反应的副产物），则该反应的原子利用率的计算式为：原子利用率=[C的相对分子质量/(A的相对分子质量+B的相对分子质量）]×100％。

原子利用率越高，反应产生的废弃物越少，对环境造成的污染也越少。

绿色化学强调：化学合成应该是原子经济性的，即原料的原子100％转化成产物，不产生废弃物，实现原子“零排放”。

由于参与反应的反应物中的各个原子被充分利用，因而既能充分利用资源，又能防止污染。

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年开始，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作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。

任选下面的2中，说说他们在现代有机化学研究中的作用：
一、紫外光谱（UV）——测定共轭体系，它是分子吸收的光能使电子激发到较高能级产生电子跃迁所产生的吸收谱线，把吸收强度最大的波长电子光谱标出，即为紫外光谱。

紫外光谱在有机化学中的应用主要表现在下面三个方面，1、确定有机物分子是否存在共轭体系；2、检验有机溶剂中的杂质，如UV270－290nm处无吸收，则无CH3CHO的存在；3、推定化合物的共轭体系例如
（1）在210－250nm有强吸收（K带）：说明含有两个双键共轭；
（2）在250－300nm附近有强吸收的K带：可能具有3－5个不饱和共轭系统；
（3）在200－800nm没有吸收带：不含共轭链烯。

二、红外光谱（IR）主要是测定有机化合物的官能团，它是由分子振动能量（伸缩振动和弯曲振动）跃迁所产生的吸收光谱，通常是指有机物质的分子在4000－400cm－1红外线的照射下，选择性地吸收其中某些频率后，用红外光谱仪记录所形成的吸收谱带。

根据红外吸收光谱特征，可以判断有机物分子中含有那些官能团等结构信息。

例如（1）C=O, 吸收频率σ=1850-1650cm-1；
（2）C=C, σ=1680 -1600cm-1；
（3）C=N、N=N：1620 cm-1；
（4）炔烃，C≡C：2200 cm-1，宽峰，C-H：3300 cm-1，m, 尖峰；
三、核磁共振谱（NMR）是强磁场中自旋的原子核吸收电磁波引起的共振跃迁所产生的吸收谱带。

凡是原子核的质子数为奇数的，在电射频率辐射诱导下，能级发生跃迁，发生核磁共振。

在有机化学研究中主要是测定1H氢和13C碳的种类和数目，它能提供化学位移、峰面积的积分值、偶合常数三方面的信息，我们一般关注他的化学位移值，
例如：碳谱（1）烷烃及环烷烃：δ= 0-55；（2）与氧相连的碳δ= 60-80；（3）烯烃：δ= 100-150；（4）羧酸、酯、酰氯、酸酐和酰胺：δ=150-185，醛、酮：δ=190-220；（5）芳烃：δ= 90-165；
四、质谱（MS）：主要是测定分子量及片断，物质分子在高真空下受到能量较高的电子的轰击，所生成的离子在高压电场中加速，在磁场中偏转，然后到达收集器，产生信号，其强度与到达的离子数目成正比，所记录的信号构成质谱。