绿色化学
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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。
绿色化学是一门关注环境保护、资源节约和人类健康安全的化学分支。
其核心理念是从源头上消除或减少污染,实现环境、经济和社会的可持续发展。
绿色化学的要求主要包括以下几点:
1. 防止废物:在化学合成过程中,设计方法以避免废物的产生,从而减少废物的处理。
2. 设计更安全的化合物和产物:尽量使用低毒或无毒的化合物,降低化学反应对人类和环境的影响。
3. 降低化学合成方法的危险性:采用更安全、低毒的合成方法,减少对人类和环境的毒性。
4. 使用可再生的原料:尽量使用可再生、可循环利用的原料,减少对非可再生资源的依赖。
5. 使用催化剂而非当量试剂:采用催化反应,使废物的产生降到最低。
催化剂可以多次使用,减少试剂的用量。
6. 避免化合物的衍生物:避免使用保护基或其他暂时的修饰,减少废物产生。
7. 使原子经济最大化:在化学反应中,尽量提高原子利用率,减少废物的产生。
8. 使用更安全的溶剂和反应条件:避免使用有毒、有害的溶剂,选择无害的物质。
尽量在常温、常压下进行反应。
9. 提高能源效率:在生产过程中,采用节能措施,提高能源利用率。
10. 设计可降解的产品:产品在使用后,应可降解,避免在环境中积累。
11. 全程分析并防止污染:在生产过程中进行全程监控,减少或消除副产物,实现清洁生产。
12. 绿色包装和储存:采用环保的包装材料,减少包装废弃物的产生;合理储存化学品,防止泄漏和污染。
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。
绿色化学的定义及特点
绿色化学是一种以最小化或消除对环境和人类健康的危害为目
标的化学方法和原则。
它强调通过减少或消除有毒、有害的化学物质的使用,改进化学过程,以及促进资源的可持续利用来降低对环境的负面影响。
绿色化学的特点包括以下几个方面:
1. 原料的选择:绿色化学更倾向于使用可再生原料,如植物提取物和可持续资源。
与传统的化学方法相比,绿色化学更加注重原料的可再生性和资源的可持续性,以减少资源的消耗和环境的破坏。
2. 反应条件的优化:绿色化学强调在反应过程中减少能量和溶剂的使用。
通过合理设计反应条件,如降低温度和压力,可以降低对能源的需求并减少废弃物的生成。
3. 废物的减少:绿色化学追求最小化或消除废物的生成。
通过合理设计反应过程,可以减少副产物的生成,并优化催化剂的选择和再生,以最大程度地减少废物的排放。
4. 可再生能源的利用:绿色化学鼓励使用可再生能源,如太阳能和风能,以替代传统化学工艺中常用的化石燃料。
这有助于减少温室气
体的排放和对有限资源的依赖。
5. 产品的设计:绿色化学考虑产品的整个生命周期,从设计、制造、使用到废弃,以最大程度地降低对环境的影响。
它鼓励开发可再生、可降解和可回收利用的产品,以减少对环境的负面影响。
通过采用绿色化学原则,我们可以实现创新的化学过程和产品,减少环境和人类健康的风险,实现可持续发展。
绿色化学在各个领域都有应用,包括制药、农业、能源和材料等,它是实现可持续发展的关键之一。
简述绿色化学的12条原理
绿色化学是一种环境友好型化学,旨在减少和消除化学物质对环境和人类健康的负面影响。
绿色化学的12条原则如下:
1. 预防:预防污染比治理污染更重要。
2. 原子经济:最大限度地利用原材料和最小化废物。
3. 合成设计:尽可能设计出环境友好型的合成路线。
4. 无毒性:化学物质应该设计为无毒性或低毒性。
5. 低能耗:化学反应应该尽可能地使用低能耗的方法。
6. 可再生材料:使用可再生的原材料和资源。
7. 可降解:化学物质应该可降解为无害的物质。
8. 催化剂:使用催化剂可以减少化学反应的能量消耗。
9. 简化操作:尽可能简化化学反应和操作流程。
10. 安全性:化学反应和产品应该设计为最小化对人类健康和环境的危害。
11. 分析方法:开发环境友好型的分析方法。
12. 实时分析:在化学反应中应用实时分析技术可以提高反应的效率和减少废物产生。
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。
绿色化学定义的9个概念绿色化学定义的9个概念绿色化学是一种可持续发展的化学思维方式,旨在降低化学过程对环境的不良影响。
以下是绿色化学定义的9个关键概念:1. 预防性•绿色化学致力于通过设计和选择更环保的化学产品和过程,避免产生对人类健康和环境造成危害的物质。
2. 原子经济性•这个概念强调最大限度地利用化学反应中的原子,减少废物和副产物的生成。
绿色化学倡导高效利用原料,提高反应产率。
3. 低毒性•绿色化学追求使用对人体和环境影响较小的化学物质。
通过设计更安全的化合物,可以减少有毒物质的生成和使用。
4. 可降解性•绿色化学鼓励使用可降解的化学物质,即使它们进入环境中,也可以在合理的时间内分解为无害的物质。
•这一概念强调在化学过程中降低能源消耗。
绿色化学倡导使用低能量反应条件、高效催化剂和可再生能源。
6. 使用可再生原料•绿色化学鼓励使用可再生原料,如生物质、可再生能源和废弃物。
这有助于减少对有限资源的依赖。
7. 无催化剂或选择性催化•绿色化学旨在减少或消除对有害催化剂的使用。
如果需要使用催化剂,选择具有高效选择性的催化系统,以减少废物的生成。
8. 设计安全•绿色化学倡导设计更安全的化学物质和过程,以减少事故和损害的风险。
这包括防止化学物质的泄漏、爆炸和有害气体的释放等。
9. 普适性•绿色化学的目标是为各个领域的化学过程提供普适的解决方案,无论是在农业、医药、材料科学还是能源等方面。
以上是绿色化学定义的9个关键概念。
通过遵循这些概念,我们可以推进绿色化学的发展,实现可持续发展的化学产业。
绿色化学定义的9个概念涵盖了预防性、原子经济性、低毒性、可降解性、节能、使用可再生原料、无催化剂或选择性催化、设计安全和普适性。
通过遵循这些概念,我们可以在化学领域实现更环保、可持续的发展。
绿色化学不仅对化学产业有积极影响,也对其他领域的可持续发展起到重要作用。
通过预防性思维,我们可以避免使用对人类健康和环境有害的物质;原子经济性可以减少废物和副产物的生成,提高反应效率;低毒性和可降解性可以降低化学物质对环境的影响;节能和使用可再生原料可以减少能源消耗和对有限资源的依赖;无催化剂或选择性催化可以减少对有害催化剂的使用;设计安全可以减少化学事故的发生;普适性可以为各个领域提供绿色化学的解决方案。
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。
绿色化学名词解释
绿色化学是一种以生态学、环境保护和人类健康为导向的化学。
它旨在设计、开发和实施化学过程和产品,以减少对人类健康和环境产生的潜在危害。
以下是绿色化学中一些重要的名词解释:
1. 原子经济性:指化学反应中所用的原子数与最终产物中原子数之比。
高原子经济性的反应可以减少废弃物和副产物的产生,从而降低环境污染。
2. 可再生材料:指由可持续资源生产的材料,如植物、动物和微生物源。
3. 生物降解性:指材料在生物条件下分解的速度和程度。
它是一种可持续的替代方案,因为它可以减少废弃物和垃圾的堆积。
4. 绿色催化剂:指使用低毒性和可再生材料催化反应的催化剂。
绿色催化剂可以减少反应废物和减少环境影响。
5. 超临界流体:指在高温高压下,具有液体和气体特性的物质。
超临界流体可以用于取代传统有机溶剂,并且对环境和健康没有危害。
6. 环境分析:指对环境污染物的检测和测量。
绿色化学的目标是开发出更快速、更准确、更廉价的环境分析方法,以促进环境保护和公共健康。
以上是绿色化学中一些重要的名词解释,它们都是为了更加环保和健康的化学工艺和产品服务的。
化学中的绿色化学与环保知识点近年来,绿色化学和环保意识的兴起受到了广泛的关注。
作为一门科学,化学在解决环境问题方面发挥着重要的作用。
本文将介绍几个与绿色化学和环保相关的知识点,以期增加人们对这一领域的了解和认识。
1. 绿色化学的概念绿色化学是指在化学过程中减少对健康和环境的危害,并最大限度地提高资源利用率的方法。
在绿色化学中,化学家们致力于开发更环保和可持续的技术,以减少有毒物质的使用,并通过催化剂、高效反应条件和废物再利用来提高反应的效率。
2. 绿色溶剂的应用溶剂在化学反应和合成中发挥着重要的作用。
然而,传统的有机溶剂,如苯、二甲基甲酰胺等,对人类健康和环境造成威胁。
绿色化学提倡使用更安全、更可持续的溶剂替代传统溶剂,如水、乙酸乙酯等。
这些绿色溶剂具有低毒性、易回收和可再循环利用的特点。
3. 可再生能源的开发在现代化工生产中,对能源的需求日益增长,然而传统能源的开采和使用对环境造成严重的影响。
绿色化学鼓励开发和利用可再生能源,如太阳能、风能和生物质能源。
这些能源不仅对环境友好,而且在长期的可持续发展中具有巨大的潜力。
4. 废物处理与循环经济废物的产生已成为当代社会面临的重要问题之一。
化学工业中的废物处理一直是环保的重点领域。
绿色化学倡导将废物转化为资源的循环经济模式,通过催化剂和高效反应条件使废物转化为有用的物质,从而减少对环境的污染。
5. 绿色催化剂的研究绿色催化剂是指在化学反应中能高效催化的物质,同时具有低成本、易获取和低毒性等特点。
传统的催化剂,如有毒的金属催化剂,对环境造成危害。
绿色化学的发展促进了对可再生催化剂的研究,如生物质催化剂和纳米催化剂。
这些催化剂在化学反应中表现出良好的催化性能,并能减少对环境的影响。
总结:绿色化学是一种致力于减少对环境和人类健康危害的化学方法。
在绿色化学中,我们可以利用绿色溶剂、可再生能源和绿色催化剂等技术来提高化学反应的效率和环保性能。
此外,废物处理与循环经济也是绿色化学领域的重点研究内容。
绿色化学的原理
绿色化学是一种以最小化对环境和人类健康的危害为目标的化学方法。
它的原理在于减少或完全消除对有毒化学品的使用,最大限度地提高化学反应的效率和产物的可持续性。
绿色化学的设计基于以下原则:
1. 原子经济性:绿色化学鼓励最大限度地利用化学反应中的原子,减少废物的产生。
2. 使用可再生材料:优先选择可再生资源,如植物提取物或生物可降解聚合物,以减少对有限资源的依赖。
3. 使用无毒或低毒物质:避免使用有害的化学物质,使用对人体和环境影响较小的替代品。
4. 节能减排:采用低温、低压和非有害溶剂等条件,减少能源消耗和废气排放。
5. 设计环境友好的反应条件:通过调整反应条件,如温度、压力和催化剂的选择,最大限度地提高反应的选择性和产率。
6. 减少废物产生:优化反应路径和产品回收技术,以最大限度地减少废物生成并最大程度地回收和循环利用废物。
7. 生物降解性:设计可生物降解的产物,减少对环境的持久性影响。
通过应用绿色化学的原理,化学家们可以设计出更加环境友好和可持续的化学过程和产品,从而减少对环境的破坏并保护人类健康。
绿色化学第一章A、绿色化学的定义、目标及特点绿色化学的定义绿色化学又称为环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。
它是涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科的一门综合性学科。
它运用现代科学技术的原理、技术和方法来减少或消除化学品的设计、生产和应用中对人类健康、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂、产物、副产物等化学品的使用和产生。
也就是降低或消除在化学品设计、制造与应用中的有害物质。
使所设计的化学产品或过程更加环境友好。
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。
绿色化学的目标:利用可持续发展的方法来降低维持人类生活水平及科技进步所需化学产品与过程所使用与产生的有害物质。
绿色化学的特点:理想的绿色化学技术应该是:采用具有一定转化率的高选择性化学反应来生产目的产品,不生成或很少生成副产物或废物,实现或接近废物的“零排放”;工艺过程使用无害的原料、溶剂和催化剂;生产环境友好的产品。
B、原子经济性与产品收率原子经济性与产品收率是两个不同的概念。
前者是从传统宏观量上来看化学反应,后者则从原子水平上来看化学反应。
若一个化学反应,反应的产率或收率很高,但反应分子中的原子很少进入最终产品中,即反应的原子经济性很差,则意味着该反应会排出大量的废弃物。
因此,仅仅用反应的产率或收率来衡量一个反应是否理想显然是不充分的。
要消除废弃物的排放,只有通过实现原料分子中的原子百分之百地转变成产物,才能达到不产生副产物或废物,实现废物“零排放”的要求。
所以,应使用产率和原子经济性两个概念作为评估一个化学工艺过程的标准。
C、评价化学工程的方法绿色化学应该最大限度地利用资源最大限度地使用或产生无毒或毒性小的物质最大限度使用可更新原料或可再生的原料产品尽量保持其功效,将毒性降至最小能量使用最小并考虑对经济及环境的影响1.4 绿色化学的基本原理1.污染防止优于污染形成后处理。
2.设计合成方法时应最大限度地使所使用的所有原料都转化到最终产品中。
3.设计合成方法时应最大限度地使用或产生无毒或毒性小的物质。
4.设计化学产品时应尽量保持其功效而降低其毒性。
5.尽量不用辅助剂,需要使用时应采用无毒物质。
6.能量使用应最小,并考虑其对环境和经济的影响,合成方法应在常温、常压下操作。
7.最大限度地使用可更新原料。
8.尽量避免不必要的衍生步骤。
9.催化剂优于化学计量试剂。
10.化学品应设计成使用后容易降解的无害物质。
11.真正实现在线分析监测,在有害物质形成前加以控制。
12.化工过程物质的选择与使用应使化学事故的隐患最小。
在化学品及化学过程的设计中应充分考虑由毒性、易燃性、易爆性带来的危害。
绿色化学的目标是消除或减少所有的危害,而不仅仅是污染与毒性。
一个过程必须有效地处理好污染防止同事故防止之间的平衡。
要尽可能地选择事故隐患最小的物质进行化学过程加工处理。
D、绿色化学过程原则1.首先要对化学品制造加工采用的原料进行评估2. 从设计化学品开始就应考虑设计更安全化学品的方法3. 尽量不用辅助剂,需要使用时应采用无毒物质4. 尽量避免不必要的衍生步骤5. 催化试剂优于化学计量试剂6. 化学品设计成使用后容易降解为无害物质7. 制备化学品时,形成有害物质前加以控制;选择使用化学事故隐患最小的物质。
第二章、A、生物质、超临界流体的性质与定义生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体,即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。
特点:可再生性。
低污染性。
广泛分布性。
生物质包括植物、动物和微生物。
广义概念:生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。
有代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。
狭义概念:生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素(简称木质素)、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。
在临界点以上无论温度和压力如何变化都不凝缩的流体,称这种状态的物质为超临界流体。
超临界流体性质介于气液之间,并易随压力进行调节,有近似于气体的流体行为,粘度小,传质系数大,其相对密度大,溶解度也比气相大得多,同时表现出一定的液体行为。
B、生物模拟多功能试剂人类在认识自然、改造自然中学到了许多有益知识,这不仅体现在人类生活的各个方面,在化学上也是如此。
假如科学家能阐明生物体产生某种作用的机理,则可以模仿该方法而用于未来试剂的设计。
这种利用生物模拟设计催化剂和试剂的方法,将使所设计的化学品拥有生物体系的一些令人称绝的特性,如酶的特性。
目前,合成用催化剂和试剂一般只用来完成一个转化(还原、氧化、甲基化),而生物体系往往可用一种试剂完成几种转化。
这些转化可包括活化、结构调整及一个或多个实际的转化或衍生。
第三章A、从天然产物加工提取物质的方法及其原理天然产物加工提取分离方法1. 溶剂法溶剂对需要溶出的溶质的溶解度要高,对其他(杂质)物质的溶解度要低;溶剂不能与溶质发生化学反应;溶剂来源广泛,价格便宜,无毒;沸点适当,利于反复回收,重复使用,同时节约能源。
渗漉法是往药材粗粉中不断添加浸取溶剂使其渗过药粉,从下端出口流出浸取液的一种浸取方法。
渗漉时,溶剂渗入药材的细胞中溶解大量的可溶性物质之后,浓度增加,密度增大而向下移动,上层的浸取溶剂或稀浸液置换位置,造成良好的浓度差,使扩散较好地自然进行,故浸取效果优于浸渍法,提取也较完全,同时省去了分离浸取液的操作。
2.水蒸气蒸馏法该方法适用于能随水蒸气一起蒸馏出来,而不会改变分子结构的植物成分的提取;这些化合物与水不相混溶或微溶,在水的沸点(100℃)时有一定的蒸气压,当水沸腾时,能将该物质一起随水蒸气带出。
冷却后,经过分离器分离,除去水分得到需要的植物成分。
3.分馏法利用液体组分沸点的不同进行分馏,然后精制、纯化。
4.吸附法在精制过程中,利用吸附除去杂质(如色素等)或利用吸附剂吸附有效成分。
常见的吸附剂有氧化铝、活性炭、多孔树脂、分子筛等。
5.沉淀法沉淀法是利用植物成分与一些试剂反应生成沉淀的特性得到目标组分或除去杂质的方法,但是这个沉淀反应必须是可逆的;否则,只能用于除杂质。
最常见的是用铅盐在水或稀乙醇溶液中与其他物质形成沉淀,脱铅的方法是向含有难溶铅盐的溶液中通入硫化氢气体,使“铅盐”转化为不溶的硫化铅沉淀除去,得到目标物质。
根据待分离物质的不同,沉淀剂也可以用氢氧化钡、磷钨酸、硅钨酸等发生沉淀,对于多糖、蛋白质等也可以用乙醇、丙醇来沉淀纯化。
6.盐析法向提取液中加入易溶无机盐至一定浓度或达到饱和,使提取液中的某些组分在水中的溶解度下降,从而沉淀析出。
7.透析法利用半渗透膜可以截留不同分子量物质的特性,达到分离的目的,常用于分离天然高分子化合物,如蛋白质、多糖和多肽等。
大分子留在膜的一边,小分子如盐、单糖等则通过膜被分离除去;或大分子被分离除去,小分子被精制。
8.升华法有些化合物在加热时可以从固态直接变成气态,该过程称为升华。
但凡具有升华性的物质均可采用此法分离精制。
B、天然产物精制纯化方法经过提取分离和初步纯化后得到粗品,进一步的精制和纯化方法主要有结晶法和层析法。
结晶法包括结晶和重结晶,结晶的目的是为了进一步纯化目标物,以便鉴定其分子结构。
一次结晶往往很难拿到纯净的晶体,需要反复结晶几次才能获得纯净的晶体,这个步骤就称为重结晶。
层析法包括多种方法,而且随着技术的进步和发展,不断有新的层析方法涌现,从分离介质的形状上分有柱层析、薄层层析、纸层析等;分离原理上分有吸附层析、分配层析、排阻层析和离子交换层析等;从层析的流动相和固定相的状态分类有液相层析和气相层析。
常见的填料有硅胶、氧化铝、活性炭、大孔树脂和葡萄糖凝胶等。
分析仪器中也有气相色谱和高效液相色谱可以供微量分离选择。
第四章、催化剂、固体超强酸及优点,试举例催化剂:在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率(既能提高也能降低),而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂(也叫触媒)1、催化剂最早是从利用硫酸、磷酸、三氯化铝等一些无机酸类为催化剂开始的。
酸催化剂是烃类裂解、重整、异构等石油炼制以及烯烃水合、芳烃烷基化、醚化及酯化等石油化工在内的一系列重要工业基础。
这些酸催化反应都是在均相条件下进行的,和多相反应相比,在生产中存在工艺上连续化生产困难,催化剂与产物分离较麻烦,对设备有腐蚀,废酸液须进行回收利用,排放会污染环境等。
而利用固体酸代替液体酸的环境友好催化剂反应工艺具有明显的优势,固体酸催化在工艺上容易实现连续生产,不存在产物与催化剂分离及对设备的腐蚀等问题。
还可以扩大酸催化剂的应用领域。
易与其他单元过程耦合形成集成过程,改变工艺,节约能源和资源,是研究开发的方向。
2、固体超强酸:固体表面酸强度大于100%硫酸的固体酸。
许多重要的工业催化反应都属于酸催化反应,而固体酸和液体酸相比,具有活性和选择性高、无腐蚀性、无污染以及与产物易分离等特点,广泛用于石油炼制和有机合成工业。
常用的固体酸催化剂有分子筛、离子交换树脂、层柱粘土等,它们的酸强度一般低于Ho=-12.0,对需要强酸的反应存在一定的局限性。
超强酸是比100%H2SO4还强的酸。
20世纪60年代初,Olah等发现HSO3F-HF、HF-SbF5等液体魔酸,酸强度非常高,Ho高达-20以上,甚至甲烷在这种液体超强酸中都能质子化,但具有强腐蚀性和毒性,以及催化剂处理过程中会产生“三废”等问题。
20世纪70年代初有人将液体超强酸如SbF5、HSO3F-SbF5等负载到石墨、Al2O3和树脂等载体上,仍不能解决催化剂分散、毒性和“三废”等问题。
C、生物质的定义、生物质能的特点。
生物质的基本概念一切有生命的可以生长的有机物质统称为生物质。
包括植物、动物及动物排泄物、微生物、垃圾及有机废水等。
生物质对人类的重要性:a、用作食物;b、用作工业原料;c、用作能源;d、改善环境、调节气候、保持生态平衡。
生物质能是指蕴藏在生物质中的能量,它包括这几方面:a、木材及森林工业废弃物;b、农业废弃物;c、水生植物;d、油料植物;e、城市生活垃圾及工业废弃物;f、排泄物。
广而言之,生物质是植物通过光合作用生成的有机物,绿色植物的光合作用是地球上最重要、规模最大的太阳能利用和转换过程,通过光合作用,太阳能转化为储存在有机物质中的化学能。
这些转化储存的化学能是人类和一切生物所必须的能量。
这部分能量是太阳能的多种自然转换形式中唯一可被储存起来的。
22612622O 6O H 6O H C O H 12CO 6++−−→−+太阳能 生物质燃料的特点各种生物质原料的化学成分变化不大,但是它们的物理特性有较大的差别。