绿色化学第1-3章课件.ppt
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1、绿色化学通用教程,欢迎你,化工学院:黄明泉,1,绿色化学(Green Chemistry),课件邮箱:hmq_ 密码:123456789,20世纪化学工业为衣、食、住、行、保健和娱乐以及国防安全提供了丰富的化学物质,也带来了不同程度的环境污染 21世纪绿色化学的进展将证明化学有能力推动经济和社会的可持续发展,保障子孙后代的美满幸福生活,2,可持续发展面临的问题 人居环境受到严重威胁,全国主要城市空气污染综合指数,电厂对大气污染,北京遭遇的沙尘暴,太湖污染,开设本课程的目的,环境污染、能源枯竭等问题是当前人们最为关心的热门话题之一,传统化学、化工面临着人类可持续发展要求的严重体挑战,而绿色化学化
2、工的兴起和发展,既可以从根本上保护环境,又可以进一步促进化学工业生产发展,因此化学工业的出路在于大力开发和应用基于绿色化学原理产生和发展起来的绿色化学化工技术。,4,通过本课程的学习,掌握绿色化学与化工的基本概念、基本原理,了解化学、化工生产中的资源与能源合理利用及生态环境可持续性发展间的关系。 达到开阔视野,拓宽知识面,便于从整体上认识化学学科,树立既保护环境又推动工业生产发展的新观念。 同时及时了解最新最热门的科学技术成果的研究进展以及国内外发展状况,为成为知识渊博、研究方向明确的高素质人才打下基础。,开设本课程的目的,5,本课程为考查课,总学时数为34学时。 考核形式:平时成绩30%40
3、%, 期终考查60%70%。 平时成绩:迟到、早退、事假、病假、旷课、作业,课程性质及要求,6,教材及参考书,1.汪朝阳绿色化学通用教程北京:中国纺织出版社,2007 2.仲崇立. 绿色化学导论.北京:化学工业出版社, 2000 3.贡长生、张克立. 绿色化学化工实用技术.北京:化学工业出版社, 2002 4.沈玉龙、魏利滨、曹文华.绿色化学.北京:中国环境科学出版社, 2004 5.顾国维、何澄. 绿色技术及其应用.上海:同济大学出版社,1999 6.P.T.阿纳斯塔斯, J.C.沃纳.李朝军,王东.绿色化学理论与应用. 北京:科学出版社, 2002,7,教学内容,第一部分 化学 第二部分
4、方兴未艾的绿色化学 第三部分 绿色浪潮中的绿色化学 第四部分 绿色工作与绿色经济 第五部分 绿色伦理与绿色科技观 第六部分 绿色社会需要人人参与,8,第一部分 化学 -受到挑战的中心科学,第一章 一门中心的、实用的和创造性的 科学-化学 第二章 人类十大环境危机中的化学困惑 -绿色化学的兴起,9,第一章 化学,一、化学是一门中心科学 1、化学与天然存在 化学定义:化学是一门试图了解物质的性质和物质发生反应的科学。 化学涉及存在于自然界的一切物质以及人类创造的新物质。 世界上的万物都是由化学物质构成的,多数以化合物的形式存在。,10,第一章 化学,一、化学是一门中心科学 2、化学与其它学科的关系
5、 化学是很多学科的基础; 化学是一门实用科学,其直接对应的工业为化学工业; 化学是一门创造性科学,其相应的化学研究组织很庞大,如美国的化学会。,11,第一章 化学,一、化学是一门中心科学 2、化学与其它学科的关系,表1-1 化学家的工作领域,12,第一章 化学,一、化学是一门中心科学 2、化学与其它学科的关系,表1-2 美国化学会的分会,13,第一章 化学,二、化学基础知识 1、化学式 化学物质由分子、原子、离子等组成,它们通常都可以用相应的化学式表示。 如氦气(He)、(H2O) 分子组成的化学物质的化学式 如水(H2O)、二氧化碳(CO2)、 甲烷(CH4) (2) 原子组成的化学物质的化
6、学式 金刚石(C)、氦气(He) (3) 离子组成的化学物质的化学式 如氯化钠(NaCl),14,第一章 化学,二、化学基础知识 2、共价键与离子键 离子组成的化学物质中存在离子键。 如氯化钠晶体中钠离子(Na+)与氯离子(Cl-)间的静电引力。 与离子键相对应的是共价键。如苯(C6H6)。,15,第一章 化学,二、化学基础知识 3、同分异构、手性与药物 手性异构 在化学中,对具有相同分子式而结构不同的现象,称为同分异构。 如乙醇和二甲醚,其结构式如下:,16,第一章 化学,二、化学基础知识 3、同分异构、手性与药物 手性异构 由一个碳原子连接四个不同基团而引起的异构现象,可称为手性异构(该碳
7、原子称为手性碳原子,一般用*标记)。 如丙氨酸存在L-丙氨酸和D-丙氨酸,其结构式如下:,L-丙氨酸,D-丙氨酸,17,第一章 化学,二、化学基础知识 3、同分异构、手性与药物 (2) 手性与药物 手性异构的存在与认识,对于药物开发具有重要意义。 如药物“反应停(Thalidomide)”,其结构式如下:,18,第一章 化学,二、化学基础知识 4、化学反应式与反应方向 (1) 反应物、试剂、产物与条件 对一个化学反应式的理解,需要注意区分反应物、试剂、产物、条件等(尤其是有机化学的反应)。 举例如下。,19,第一章 化学,二、化学基础知识 4、化学反应式与反应方向 (2) 化学反应的方向 决定
8、分子转变为其它分子的化学反应的原理: (1) 如果反应的产物比起始物质更不稳定(具有更高的能量)时,这样的反应不会发生。 (2) 即使反应是有利的,产物的能量比起始物质低,混乱度比起始物质大,反应也不一定进行得很快。 利用催化剂通常可以加快反应。,20,思考题,一、判断题 1、化学是一门试图了解物质性质和物质发生反应的科学。 2、化学的历史可追溯到有历史记载以前的时期。 3、世界上的万物都是由化学物质构成的。 4、氦(He)是单原子分子。 5、地球上没有“与化学物质无关”的物质。 6、天然物质对人类总是有益的。 7、天然物中没有任何化学物质。 8、化学家也在为化学工业之外的许多领域进行工作。
9、9、相同分子式的化合物具有相同的结构。 10、“反应停”的教训告诉公众:缺乏对化学的深入了解, 可能会导致严重灾难。,21,思考题,一、判断题 11、利用催化剂可以加快反应。 12、用箭头表示的化学方程式一定不可以用于计算。 二、选择题 1、化学物质由()等组成。 A、分子 B、原子 C、离子 D、光子 2、化学与()等很多的其他科学领域有关,对它们都有重大的贡献。 A、农业科学 B、生物学 C、药学 D、环境科学 E、计算机科学 F、地质学 G、冶金学 H、物理学 3、化学反应可能向()的方向进行。 A、能量降低 B、熵增大 C、能量增大 D、混乱度减小,22,思考题,三、写出下列化学物质的
10、名字,并写出与其性质、用途等相关的一句话 1、O2 2、CO2 3、He 4、CH4 5、H2O 6、NaCl 7、C6H6 8、C2H5OH 9、C2H5ONa 10、CH3OCH3,23,第二章 绿色化学的兴起,大气污染(酸雨蔓延) 水体污染(水资源不足) 海洋污染(海洋生态危机) 固体废物(垃圾越来越多) 人口猛增,全球变暖(温室效应) 臭氧层破坏 生物多样性减少(物种濒危) 森林锐减 土地荒漠化,人类深陷十大环境危机:,24,第二章 绿色化学的兴起,一、可燃冰 1、温室气体 温室气体种类:H2O、CO2、NOx、CH4等,其中最重要的是CO2和CH4; 有学者推测:若大气中CO2浓度翻
11、一番,全球将变暖5 ; 甲烷CH4在大气中的聚热效果是CO2的25倍,全球变暖的作用 中, CH4占5%以上。,25,第二章 绿色化学的兴起,一、可燃冰 2、甲烷及其水合物 天然气水合物:水分子与甲烷,以及低分子量的烷烃如乙烷、丙烷、丁烷,在低温高压环境下形成的类似冰状的固态结晶物质。 可燃冰:常温常压下,天然气水合物分解为水和甲烷等烷烃,极易燃烧,俗称“可燃冰”。 存在:海底和北极永久冻土层内,中国南海、东海也有发现。,26,第二章 绿色化学的兴起,二、一氧化氮NO 危害:大气污染物之一,是形成酸雨的重要污染源之一,能损害人体的呼吸系统。 消除NO的方法: 新发现:NO是一种重要的信使分子,
12、具有神奇的生理调节功能,如有助于控制血压、可进行免疫调节和神经传递、抑制血小板凝聚等生理功能。 NO昔日的“罪魁祸首”,今朝的“明星分子”。,27,第二章 绿色化学的兴起,三、氟利昂-从“制冷明星”到“臭氧杀手” 1、臭氧层破坏的后果 危害:臭氧层被称为地球的保护伞。臭氧层的破坏使短波紫外线(波长240329nm)的辐射增强,导致皮肤癌症者增加,给自然生态系统带来严重影响。 2、氟利昂制冷届的“昔日明星” 氟利昂:指用于制冷的饱和碳氢化合物的卤(氟、氯、溴)代物的总称(商品名),尤其是氯氟烃类(Chloro-fluoron-carbon,缩写CFC),共数十种。 替代品:二甲醚、氟代烷烃等。,
13、28,第二章 绿色化学的兴起,三、氟利昂-从“制冷明星”到“臭氧杀手” 1、氟利昂称为“臭氧杀手”的秘密 机理:氟利昂达到大气上层,在紫外线照射下分解出自由氯原子,氯原子与臭氧发生反应,使臭氧分解。 以F11(CFCl3)为例,其作用机理如下:,总反应,29,第二章 绿色化学的兴起,四、化肥、农药、医药-人口猛增的“功臣” 1、化肥 固氮:将空气中的氮气(N2)高效地转化为植物生长所需的氮元素的过程。 化学固氮哈伯固氮法,30,第二章 绿色化学的兴起,四、化肥、农药、医药-人口猛增的“功臣” 2、农药 优点:使用农药是农业增产的重要因素,是解决世界60多亿人口温饱问题的有力措施。 缺点:由于农
14、药的毒性及残留等因素的影响,其引起的负面影响也非常严重。 3、医药 人类寿命的延长很大程度上要归功于药物的作用,很多疾病的治疗都依赖与各种化学药物,但这些化学药物在生产过程中也会带来环境污染。,31,思考题,一、判断题 1、CH4是比CO2更危险的温室气体。 2、天然气水合物即“可燃冰”,其可能是未来的清洁能源。 3、NO是有害的。 二、选择题 1、()等都是温室气体。 A、H2O B、CO2 C、NOx D、CH4 2、全球变暖的结果是,导致()等现象的产生。 A、海平面上升 B、高山雪线上移 C、厄尔尼诺现象 D、非典型肺炎(SARS) 3、()是形成酸雨的重要污染源。 A、SO2 B、C
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