第一章绿色化学绪论

产品外，同时需要符合化学反应的原子经济性。
绿色化学已经成为当前化学研究的前沿，是21
世纪化学发展的重要方向之一。本书主要以产品
的绿色化、原料的绿色化、过程的绿色化为主线，
介绍绿色化学的基本原理和实际应用。
绿色化学的提出是从20世纪中叶的“稀释
废物来防治环境污染”，到后期的“管制与
控制”时代，而在九十年代初期美国首先提
统绿色化学挑战奖”．1999年英国皇家化
学会创办了第一份国际性《绿色化学》杂
志，标志着绿色化学成为化学科学的前沿。
至此，全世界掀起了绿色化学的研究热潮。
核心内容（绿色化学对化学反应的基本要求）
（一）、淘汰有毒原材料，尽量使用可再生材料，
从源头上杜绝污染，逐渐摆脱对石油、煤等矿产
资源的依赖。
（二）、原子经济性。尽可能是参加反应的原子的
•
•
人类在向大自然不断索取以满足自身需要的同时
也造成了严重的环境污染。当代全球的十大环境问题是:
(2) 臭氧层破坏; (4) 海洋污染;
(1) 大气污染; (3) 全球变暖;
(5) 淡水资源的紧张和污染; (6) 土地的退化和沙漠化; (7) 森林锐减; (8) 生物多样性减少;
(9) 环境公害;
(10) 有害化学品和危险废物。
出了“源头控制”，即从源头防止废物的生
成。
1990年美联邦政府通过了“防止污染行动” 的法令，将污染的防止确立为国策，该法案 条文中第一次出现了“绿色化学”一词。
1995年美国环保在全美化学学会年会上
对绿色化学进行了简述，即“被设计成减
低或消除有害物质的使用或产生的化学过
程和化学产品”，美国政府还设立了“总
其中大部分与化学和化工产品的化学物质有关。
关于环境污染的几个案例
• 案例一：DDT，持久有机污染物之一 ♦ DDT是人所共知的曾是应用广泛的杀虫剂。然而，它在鸟类 体内累积后，造成蛋壳变薄，使很多鸟类种群显著减少， 如猎鹰，秃鹰，鹗和棕色鹈鹕等。 ★其它一些持久性多氯代化合物，如PCBs，二恶英，已知是
因海平面的上升，风暴潮灾害加剧、洪涝威胁
增大，导致海水倒流，海岸内缩，这不但增加了
排污难度，也使得江海堤防工程不能满足需要，
减灾能力不断降低。
总之，全球变暖的后果，会使全球降水量重
新分配，冰川和冻土消融，海平面上升等，既危 害自然生态系统的平衡，更威胁人类的食物供应 和居住环境。
目前地球温度正在升高，上个世纪全世界的平均
本课程是在我们已经了掌握、“无机化
学”、“分析化学”、“有机化学”等前置
课程的基本理论和实验技能的基础上开出的。
通过本课的程学习，我们将系统学习绿色化 学的基本概念、基本原理和发展规律，并能 在今后的工作和生活、生产实践中，运用这 些规律去分析问题和解决问题。
• 化学源于炼金术，是一门中心的，实用的和创造性 的学科。
4 《绿色化学工艺》，朱宪 编著，北京化学工业出版社
五、本课程学生学习质量评定 对学生实行综合素质评定，包括完成平时作业（每章作业 8-10题），开(闭）卷综合考试，平时作业和期末考试综合评 分，按比例计入总成绩。其中平时作业占50%，期末考试占
50%。
六、讲授内容
第一章 绪 论 （4学时）
第二章 绿色化学（8学时）
人吃了由黑麦上生长的麦角酸制成的麦角酸衍生
物后，即变得发狂。
麦角酸
• 案例四：
• 有些商人用黄樟树根提取物作饮料的香味剂，其中
就含有黄樟素，它是一种致癌物。
• 当人吃了未处理好的河豚鱼，可能中毒致死，由于
它含有河豚毒素，可造成肺脏麻痹而死亡。
黄樟素
世界各国发生的关于有毒化学品的环境事故
1、全世界每年消耗的化石燃料，２０世纪初不足１５亿吨， ７０年代初达７０－８０亿吨．
绿色化学是适应可持续发展的需要而诞生的一 门新型交叉学科。它吸收了当代物理、生物、材料、 信息等学科的最新理论和技术，具有明确的科学目 标和社会需要。绿色化学又是人们为了节约资源和
防止污染而针对化学界提出的一个新概念。它的
产生和发展必将对人类健康、社会安定、生态环
境等起到重要的积极作用，对人类的可持续发展
温度大约攀升了0.6 摄氏度。北半球春天的冰雪解
冻期比150年前提前了9天，而秋天的霜冻开始时
间却晚了10天左右。
20世纪90年代是自19世纪中期开始温度记录工
作以来最温暖的十年，在记录上最热的几年依次是： 1998年，2002年，2003年，2001年和1997年。
气候变暖的因素主要有：
1、人为因素 2、大气环境污染因素 3、海洋生态环境恶化因素 4、土地遭侵蚀、沙化等破坏因素 5、森林资源锐减因素 6、酸雨危害因素
都进入终端产物，这不但防止了污染，而且也提
高了经济效益。（注：原子利用率=（预期产物的
摩尔质量/反应物的总摩尔质量）*100%）
（三）、合成中尽量不使用和产生有毒害物质。
（四）、寻找最佳转换反应和良性循环，使用
高选择性催化剂，实现“零排放”，降低副
产物，使整个过程只有原料和能量的输出， 而产出只有产品。 （五）、设计对人类健康无害，对环境无污染 的产品
性锐减，森林的破坏，荒漠化
第二节 资源问题：能源问题，其他资源问题
第三节 健康问题(参阅）
第四节 可持续发展问题
本章基本要求：
①了解绿色化学这门新兴交叉学科产生的
背景。了解化学学科发展的规律。
②弄清人类社会目前面临的主要挑战，资
源和环境的挑战及其化学本质。
③掌握可持续发展观的科学内涵。
绿色化学简介 引言
现代化学：
从19世纪末至今，揭示了原子的内部结构和微观离子运 动规律，揭示了分子运动本质。 主要成果有：卢瑟福含核原子的“天体行星模型”，量 子力学基础上的原子结构模型和化学键理论；
化学的发展高度分化又高度综合，产生了如计算机化学、
固体化学、生物化学、高分子化学、合成化学、环境化学
等许多边缘学科。
具有雌激素性质，成为环境内分泌干扰物。
南极企鹅体内已经检验出DDT
案例二：黄曲霉毒素
来自百度文库
• 由于很多化学品有毒，出现了一些憎化学品的呼声，
认为全天然总比化学品为好！其实不然，天然物中 也含有有毒化学物质。
黄曲霉毒素
当用发霉的花生喂火鸡时造成火鸡发病或死亡才发现 了它，已知它是致癌物。
• 案例三：麦角酸
• 烟尘对地球的影响可能会更大
• 核爆炸产生的烟尘大量存在于大气中，使得地球冷却。
“现在的核冬天”
目前，世界上有5万多个核弹头，约达200亿吨梯 恩梯当量的核武器，一旦发生核战争，地球上就会出 现类似于冬天的核冬天。这个问题引起五位美国科学 家的注意。他们经过一年半的研究，于1983年10月 正式提出“核冬天效应”的理论。 研究者以美苏使用核武库中40％核武器（50亿吨）
于存在着臭氧才有平流层的存在。而地球
以外的星球因不存在臭氧和氧气，所以也
就不存在平流层。
其三为温室气体的作用。
• 臭氧层破坏
• 元凶
7、物种加速灭绝因素
8、水污染因素 9、有毒废料污染因素
二、核冬天的威胁
核冬天（假设热核战争后烟尘阻挡太阳辐射到达地面, 使地面 气温降至-15～-25℃而形成类似冬天的严寒气候）。 1982年，有人提出了有限的核战争所产生的烟尘会导致地 球冷却的假设，这个概念被称为“核冬天”。
• 烟尘和其他气体溶胶的大透镜作用
• 20世纪化学工业的贡献
1、青霉素的发现和应用 1928年2月13日 英国医学家弗莱明发现青霉素。 1935年德国科学家钱恩和澳大利亚科学家弗洛里 对青霉素进行了分离、提纯和强化，解决生产问 题。 青霉素——抗生素类药物——制药业蓬勃发展— —使人类的抗疾病能力增强，寿命延长
2、尼龙的发明
1935年以己二酸与己二胺为原料制得聚合物，又称聚合 物66。将这一聚合物熔融后经注射针压出，在张力下拉伸
在北半球进行核战争为背景建立物理模型，利用公开
发表的核武器性能数据建立数学模型，终于得出这样
的推论：
三、臭氧层破坏
在距离地球表面1525公里的高空，因受
太阳紫外线照射的缘
故，形成了包围在地 球外围空间的臭氧层， 这臭氧层正是人类赖 以生存的保护伞。
• 臭氧层主要有三个作用。
其一为保护作用，臭氧层能够吸收太阳光中的波
化学的方法、结构、化学反应的研究仍在主导其他
学科，如：
• 开发天然资源满足人类的生活需要
• 形成了基于化学的产业——创造新物质 • 人类的衣、食、住、行、用及保持健康均离不开化 学
• 化学的发展可分为：古代化学、近代化学和现代
化学三个时期。
古代化学： 17世纪以前，主要从事炼丹、炼金、
医用化学、冶金。
到了178/万，是全国癌症平
均发病率7/万的25倍多。
各类化工产品的化工企业一个
挨着一个，数量超过了90多 个。
一、全球气候变暖
全球气候变暖是一种“自然现象”。由于人们焚烧化石
矿物生成能量或砍伐森林并将其焚烧时产生的二氧化碳等
多种温室气体，温室气体主要有二氧化碳、氮氧化物、卤 代烃类。据估计，如果按照现在各国二氧化碳排放量增加 的速度继续排放，21世纪中叶地球表面的平均温度将升高 1.4~1.5℃，两极冰雪将会加速融化，海平面将上升 0.25~0.65m。
具有重要意义！
从资源和环境的观点看，绿色化学为我
们提供了有效的合理利用自然资源的原理
和方法，从化学反应源头上消除污染，而
不是治理污染的原理和方法。
从经济观点看，绿色化学为我们提供了
充分利用资源和能源，降低生产成本，符
合经济可持续发展的原理和方法。
从科学的观点看，绿色化学是传统基础内容的
革新，队要求设计对环境友好，经济可行的绿色
2、21世纪的第一个年代为200—300亿吨。 3、伦敦烟雾---1952年12月5－8日伦敦城市城市上空2个月后， 又有8000多人陆续丧生。 4、1984年12月印度博帕尔毒气泄露，造成2000人死亡,受害人
数达10余万人,一些人双目失明,终身残废
5、1986年4月,乌克兰基辅北部切尔诺贝利核电站4号反应堆爆 炸,放射性物质大量外泻,造成31人死亡,237人受放射性伤 害.
绿色化学原理 和应用
2014年2月
一、课程基本信息
课程名称：绿色化学和应用：3学时/周
二、教材
胡常伟、李贤均编，《绿色化学原理和应用》，
中国石化出版社，2002年4月
四、主要参考书目
1 《绿色化学通用教程》，汪朝阳 主编 2 《绿色化学导论》，仲崇立 编著， 北京，化学工业出版社 3 《绿色化学与化工》， 闵恩泽，吴巍 编著， 北京，化学 工业出版社
第三章 设计安全无毒化学品的基本原理和方法（8 学时） 第四章 设计更加安全化学品的应用（10学时） 第五章 绿色化学方法（10学时）
第六章 绿色化学的应用（6学时）
第七章 绿色化学发展趋势（4学时）
第一章、绪
主要内容有：
论
第一节 环境问题：全球气候变暖，核冬天的威胁，臭
氧层破坏，光化学烟雾和大气污染，酸雨，生物多样
长300 nm以 下的紫外线，主要是一部分(波长
290～300nm)和全部的(波长＜290nm），保护 地球上的人类和动植物免遭短波紫外线的伤害。 只有长波紫外线和少量的中波紫外线能够辐射到 地面。所以臭氧层犹如一件宇宙服保护地球上的 生物得以生存繁衍 。
其二为加热作用，臭氧吸收太阳光中的紫
外线并将其转换为热能加热大气，正是由
称为纤维。1939年实现工业化后定名为尼龙。尼龙的各
种产品从丝袜、衣着到地毯，渔网等，以难以计数的方式 出现，是三大合成纤维之一。 还有：1921年天然气 • 1930年聚乙烯 • 1939年的顺丁橡胶 • 石油化学工业——改变了人类的生活方式，为材料、计算 机等提供了物质保障。
第一节、环境问题 • 环境问题的起因
• 央视《东方时空》：毒患笼 罩下的天津癌症村 • 根据村民的不完全统计，自 1999年以来，西堤头村和刘 快庄村各种癌症患者有232 人，平均年龄51岁，最小的 才7岁，已经死亡172人，其
中肺癌、肝癌和肠癌的患病
比例最高。两个村的总人口 大约是1.3万，癌症发病率达
在村庄周围，道路两旁，生产 化学制剂、染料中间体、油漆 涂料、农药兽药、香精香料等
没有形成理论体系，研制出来的物质和实验器皿，
为化学科学的发展做出了重大贡献。
历史上怀疑秦始皇、唐太宗、雍正可能死于服
食丹药。
• 近代化学：
17世纪中叶到19世纪末，明确了化学的科学性， 创造和建立了化学的理论体系。 如波义耳提出了元素的概念；拉瓦锡开创了实验 定量分析的科学方法，否定了“燃素说”；道尔 顿提出了化学原子的科学概念，创立了“原子学 说”。