第03章 绿色化学的基本概念
绿色化学期末考试资料
1.绿色化学的概念？答：绿色化学是指:在制造和应用化学产品时应有效利用（最好可再生）原料，消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂和溶剂.绿色化学又称环境友好化学、环境无害化学、清洁化学，是用化学的技术和方法去减少或消除有害物质的生产和使用。
2. 绿色化学主要特点？答：（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，以减少向环境排放废物;（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。
3. 清洗生产?答：清洁生产是指不断采取改进设计，使用清洁的能源和原料,采用先进的工艺技术与设备,改善管理，综合利用等措施，从源头消减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。
4. 什么是原子利用率？它是衡量什么的?答：原子利用率是指目的产物的原子个数比上反应物原子个数。
我们常用原子利用率还衡量化学反应过程的原子经济性5. 绿色化学12原则？答:1。
防止污染优于污染之后再处理。
2。
原子经济性。
3.低毒化学合成。
4。
安全化学品。
5.安全的溶剂或助剂。
6。
能量效率设计。
7.使用可再生原料。
8。
减少衍生物9。
催化,催化剂比化学计量试剂优越。
10。
降解设计。
11。
防止污染的快速分析。
12。
本身安全、能防止意外事故的化学。
6. 生物质？答：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。
7. 超临界流体?答：纯净物质要根据温度和压力的不同，呈现出液体、气体、超临界气体萃取三种典型流程,固体等状态变化，如果提高温度和压力，来观察状态的变化，那么会发现，如果达到特14.绿色化学与传统化学的差异？答：我是干石油化工的，我听过众多的化工专家说过，凡是化工不可能没有污染的,唯一的差别就是谁的工厂对环保的投资力度大和谁管理的严格，有些老板不愿意提高成本，往往就会置生态环境于不顾。
第三章、绿色化学基本概念
这里，可以用一个传统的例子，即Witting（威延）反应 来说明计算产率方法的缺点。
O Ph3P CH2
CH2 Ph3P=O
需求
产物
废物
98
276(总）
96(总)
278
在Witting反应中，虽然引入基团的摩尔质量(=CH2,14),远 远低于生成废物的摩尔质量(O=PPh3,278),而这个反应的产率 仍有可能达到100%。
摩尔质量 42 71 74
58
111 18
58
目标产物质量
废物量
111
18
原子利用率＝
58
100％＝ 58
100％＝31％
58 11118
42 71 74
Sunday, April 05, 2020
近年以来发展了钛硅分子筛催化氧化的方法：
C3H6 + H2O2 摩尔质量 42 34 目标产物质量 废物量
按化学方程式计算所得全部物质的摩尔质量
利用原子利用率，可以从理论上初步判断E因子。原子利用 率越大，E因子越小。
Sunday, April 05, 2020
以重要化工原料环氧乙烷的合成为例，其传统合 成方法原子利用率只有25%；现代石油化学工艺中 ，由于采用催化工艺一步合成，原子利用率达 100%。如下面的比较结果。 （1）、传统工艺： 例子：由乙烯制备环氧乙烷，采用经典的氯乙醇法 是，原子利用率为25％
因此，绿色化学在理论上是一个新的概念；在 实践上，更多地是 一个过程，即绿色化。
Sunday, April 05, 2020
五 绿色化学的任务
1.设计安全有效的目标分子 从源头上消除污染，首先必须保证所需要的物质分子—目标
绿色化学
绿色化学绿色化学的概念：绿色化学又称环境无害化学（Environmentally Benign Chemistry）,环境友好化学，清洁化学。
绿色化学既是用化学技术和方法去消灭或减少那些对人类健康，社区安全，生态环境有害的原料，催化剂，溶剂和试剂在生产过程中的使用，同时也要在生产过程中不生产有毒有害的副产物，废物和产品。
绿色化学的理想在于不再使用有毒的，有害的物质，不再生产废物，不再处理废物，从科学观点看，绿色化学是化学科学基础内容的更新：从环境观点看，它是从源头上消除污染：从经济观点看，它是合理利用资源和能源，降低生产成本，符合经济可持续发展的要求。
作为中心科学的化学及其生产技术，在过去的20世纪起到了推动人类进步的决定性作用。
目前，化学已经渗透到人类生产，生活和国民经济的各个领域。
20世纪90年代前六年新合成和发现的化合物的数量就相当于有历史记载以来到1990年人类所发现和合成的总量。
在化学科学和化学知识为人类带来无数便利和希望的同时，它也带来了人类黑色的污水，浓浓的烟尘，形形色色的废弃物，还有看不见的毒物等。
绿色化学的研究内容：绿色化学是设计研究没有或尽可能小的环境副作用的，并在技术上，经济上可行的化学品和化学过程，它是实现污染预防的基本和重要的科学手段。
绿色化学研究的内容显然要包括化学反应的过程的4个基本要素：一是研究，变换，设计：二是选择对人类健康和环境友好的原材料或起始物：三是研究最好的转换反应和催化剂：四是设计或重新设计对人类健康和环境更安全的目标化合物。
谈到绿色化学就不得不说到它的来源。
绿色化学的来源：从1960年起，化学农药的污染问题被提出来，人们开始注意到人口的急剧增加，工业的高度发达，资源的极度消耗，污染的日益严重，使人类不得不面对严重的环境危机。
当今世界各国生产使用着约十万种化学品，仅美国化学工业每年就要排放约三十亿吨化学废弃物，其中进入大气的约60%，土壤10%，表面水系10%和地下20%，而在1995年香港为打捞4765.6吨海上垃圾，耗资1200万港币，这些问题不但影响一个国家的经济发展。
绿色化学的定义及其核心内容_概述及解释说明
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。
第03章 绿色化学的基本概念
第二节 绿色化学的含义
二、绿色化学的特点——从注重产率到注重 从注重产率到注重
原子经济性 1、 “产率”的缺陷（下） 、 产率”
所谓“产率”，完完全全地忽略了在合成反应中生成的任 所谓“产率” 何不希望得到的产物，而它们却是合成产物中固有的一部分。 何不希望得到的产物，而它们却是合成产物中固有的一部分。 有可能且常常会是这样一种情况：一个合成步骤， 有可能且常常会是这样一种情况：一个合成步骤，或甚至 一个合成路线能够达到100%的产率，但其产生的废物不论在重 的产率， 一个合成路线能够达到 的产率 了所希望得到的产品。 量上还是在体积上都远远超过了所希望得到的产品。 的计算， 的概念： 这是因为产率的计算，是基于分子摩尔的概念：如果一 摩尔的原料产生了一摩尔的所要产物，那么产率是100%。 摩尔的原料产生了一摩尔的所要产物，那么产率是 。
绿色化学的含义/二 第二节 绿色化学的含义 二、绿色化学的特 点——从注重产率到注重原子经济性 从注重产率到注重原子经济性 2、 “诺贝尔奖”的遗憾（下） 、 诺贝尔奖”
虽然引入基团的分子量（ 在Wittig反应中，虽然引入基团的分子量（CH2，14） 反应 远远低于生成废物的分子量（ 远远低于生成废物的分子量 （ Ph3P=O ， 278 ） ， 而这个 反应的产率仍有可能达到100%。 反应的产率仍有可能达到 。
绿色化学
二、绿色化学的主要特点
(1) 化学反应的原子经济性。 化学反应的原子经济性。 (2) 化学反应的清洁性 (3) 化学工艺的循环性和闭路性。 化学工艺的循环性和闭路性。 (4) 化学反应技术的可持续性 (5) 化工生产的可持续性
三、绿色化学的研究内容
无毒无害原料 可再生资源
原子经济反应
环境友好产品 回归自然 废物回收利用
石灰
O 2 CH3 CH CH2
+ CaCl2 + 2H2O
废渣 污水
绿色工艺—钛硅分子筛催化 原子经济性=76% 绿色工艺 钛硅分子筛催化：原子经济性
H2O2 CH3 CH CH2 TS-1 O CH3 CH CH2 H2O
甲基丙烯酸甲酯的生产工艺
传统工艺
47%原子经济性 原子经济性
绿色工艺
100%原子经济性 原子经济性
化工生产应遵循“绿色化学 条原则 条原则” 化工生产应遵循“绿色化学12条原则”
(7) 使用可再生原料 使用可再生原料(use renewable feedstocks): 只要技术和经济上可行，原料应是可再生的，而不 是将耗竭的。 (8) 减少衍生物 减少衍生物(reduce derivatives):应尽可能避免 不必要的衍生化（阻断基团，保护／脱保护，物理 和化学过程的暂时修饰）因为这些步骤需要添加试 剂并可能产生废物。 (9) 催化 催化(catalysis):催化试剂(尽可能好的选择性)优 于化学计量试剂。
100%的原子经济反应。 实例：Claisen重排和Beckmann重排反应等。
加成反应： 加成反应：
加成反应是不饱和分子与其它分子在反应中相互加合 生成新分子的反应。由于加成反应是将反应物的原子加到 某一基质上，因此是原子经济性反应。其通式为：
绿色化学第三章
原子经济性——原子利用率 原子经济性 原子利用率
原子利用率= 目标产物的摩尔质量 ×100% 按化学方程式计量所得全部物质的摩尔质量
产物
废物或副产物 废物为零
A + B A + B
C + D C +
评估化学反应的效率， 评估化学反应的效率，产生一定量目标产物会产生多少废物 利用原子利用率，可以从理论上初步判断E因子的大小。 利用原子利用率，可以从理论上初步判断E因子的大小。 原子利用率越大， 因子越小。 原子利用率越大，E因子越小。
绿色化学诞生的标志性事件
1991年，绿色化学由美国化学会（ACS, 年 绿色化学由美国化学会（ 美国化学会 American Chemical Society）提出并成为美国国家 ）提出并成为美国国家 环保局（ 环保局（EPA, Environment Protection Agency ） 中心口号。 中心口号。 1995年，美国前总统克林顿设立了“总统绿色化学挑 年 美国前总统克林顿设立了“ 战奖” 战奖”，从1996年开始在华盛顿国家科学院每年颁发 年开始在华盛顿国家科学院每年颁发 一次，这是化学领域唯一的总统级科学奖。 一次，这是化学领域唯一的总统级科学奖。 1999年，世界上第一本《绿色化学》杂志诞生。 年 世界上第一本《绿色化学》杂志诞生。 2000年，美国化学会出版了第一本绿色化学教科书。 年 美国化学会出版了第一本绿色化学教科书。
反应物A 反应物B 反应物 + 反应物 98 276
产物C 副产物D 产物 + 副产物 96 278
缺点：体现不出副产物(废物) 缺点：体现不出副产物(废物)的产生
Sept. 2011 Sep.
Green Chemistry Green Chemistry
绿色化学原理在化工生产中的实际应用
绿色化学原理在化工生产中的实际应用一、引言化工行业一直是全球工业中最为重要的领域之一，然而传统的化工生产过程多数存在着高能耗、高排放、低效率等问题。
为了实现可持续发展和环境友好的生产模式，绿色化学原理被引入到化工生产中，为提高资源利用效率、减少废弃物排放、降低环境影响提供了新的途径。
本文将探讨绿色化学原理在化工生产中的实际应用情况，希望为化工行业的可持续发展提供借鉴和启示。
二、绿色化学原理的基本概念绿色化学是指通过设计、开发和应用对环境友好、能源有效、资源节约和可持续发展的化学产品和过程，以减少环境污染和对自然资源的损耗。
在化工生产中，绿色化学原理主要包括以下几个方面：1. 原料的选择：选择可再生、可回收、无毒害的原料，避免使用稀缺资源或有毒有害物质。
2. 反应条件的优化：开发高效、高选择性、低能耗的催化剂，设计合理的反应条件，提高反应的产率和转化率。
3. 废物的处理：采取有效的废物处理技术，最大限度地减少废弃物的排放并实现资源的再利用。
4. 节能减排：采用节能技术和清洁生产工艺，减少能源消耗和环境排放。
以上原则是绿色化学在化工生产中的基本理念，其实际应用可以带来诸多益处，下面将结合实例进行具体探讨。
三、绿色化学原理在化工生产中的应用实例1. 原料的选择原料的选择是影响产品质量、生产成本和环境影响的重要因素。
传统的化工生产过程中常使用化石能源和有毒有害原料，因此急需转变为使用可再生、无毒害的原料。
例如，在某化工公司的合成树脂生产中，传统原料使用的苯类溶剂具有毒性和挥发性大的缺点，不仅对员工健康造成一定影响，还会对环境造成污染。
公司引入了水性环保涂料技术，使用水溶性树脂和水基溶剂作为替代原料，大大减少了挥发性有机物的排放，产品质量和生产效率也得到了提升。
2. 反应条件的优化反应条件的优化是提高生产效率和减少生产成本的关键。
通过引入绿色催化剂和设计合理的反应条件可以提高催化反应的效率和选择性。
以某石化企业的催化裂解装置为例，过去采用的钼基催化剂虽然具有良好的裂解性能，但是制备成本高，回收困难，且对环境具有一定的危害性。
2024年绿色化学
绿色化学绿色化学：可持续发展的重要途径一、引言绿色化学，又称环境友好化学、可持续发展化学，是指在化学产品的研究、设计、制造、应用和废弃处理等各个环节中，从源头上减少或消除对人类健康和环境的危害，实现资源的有效利用和循环利用。
随着全球环境污染、资源枯竭等问题日益严重，绿色化学已成为各国政府和科学界关注的焦点。
本文将从绿色化学的定义、原则、实践和挑战等方面进行探讨。
二、绿色化学的定义和原则1.定义绿色化学是在化学领域内，以环境保护和资源可持续利用为目标，通过改进化学产品、过程和系统的设计，减少对环境和人类健康的负面影响，实现化学与环境的和谐共生。
2.原则（1）预防原则：从源头上避免污染的产生，优于治理已产生的污染。
（2）原子经济性：提高原子利用率，使反应物中的原子尽可能转化为期望的产品，减少废物排放。
（3）低毒性：使用无毒或低毒的原料、溶剂和催化剂，减少对环境和人体的危害。
（4）可再生：优先使用可再生资源，减少对非可再生资源的依赖。
（5）能量效率：提高化学反应的能量效率，减少能源消耗。
（6）环境友好：研发和生产对环境无害或低害的化学产品。
三、绿色化学的实践1.绿色合成绿色合成是指采用无毒、无害的原料、溶剂和催化剂，通过高选择性、高原子经济性的化学反应，实现目标产物的合成。
绿色合成技术包括：（1）催化合成：利用高效催化剂，提高反应的选择性和原子经济性。
（2）微波合成：利用微波加热，提高反应速率和能量利用率。
（3）超声波合成：利用超声波产生的空化作用，提高反应速率和选择性。
2.绿色溶剂绿色溶剂是指对环境无害或低害的溶剂，如水、超临界流体、离子液体等。
绿色溶剂的应用可以减少挥发性有机化合物（VOCs）的排放，降低环境污染。
3.绿色生产绿色生产是指在化学产品生产过程中，采用环境友好的工艺和技术，减少废物和污染物的产生。
绿色生产技术包括：（1）封闭循环：实现原料、溶剂和催化剂的循环利用，减少废物排放。
（2）清洁生产：采用低能耗、低污染的生产工艺，减少废弃物产生。
绿色化学的名词解释是什么
绿色化学的名词解释是什么绿色化学，作为一个涉及环境保护和可持续发展的概念，已经引起了广泛的关注。
在现代化学的发展中，绿色化学不仅仅是一个解决环境问题的手段，更是为了确保人类能够在未来拥有可持续的发展而做出的一种努力。
那么，绿色化学的名词解释是什么呢？绿色化学，又称为可持续化学或环境友好化学，是一种旨在减少或消除对环境和人类健康造成负面影响的化学过程、产品和技术。
它的目标是设计和开发出在制备、使用和处理过程中具有较低的危险性和环境影响的化学物质。
绿色化学的发展需要关注以下几个方面：1. 原料的选择：绿色化学强调使用可再生资源和可回收的原料。
这意味着尽量避免使用有毒有害或不可再生的化学物质，而是倾向于使用可持续发展的替代品。
2. 节约能源：绿色化学追求能源的高效利用和减少能源的消耗。
通过减少化学反应的温度和压力，设计和采用更加高效的催化剂，以及实施废物热能回收等方式，绿色化学可以显著减少化学过程对能源的需求。
3. 消除毒性：绿色化学致力于减少和消除对人类和环境的毒性影响。
通过设计出具有较小或无毒性的化学物质，并采用低风险的化学合成方法，绿色化学可以降低化学物质对人体的危害性。
4. 避免废物的产生：绿色化学注重减少废弃物的产生，并通过回收、重复利用和再利用等手段最大限度地减少废弃物的排放和处理。
5. 提高环境效益：除了致力于减少对环境的负面影响，绿色化学还鼓励在环境效益方面进行改进。
例如，通过开发更高效的化学过程，减少有害气体的排放，以及减少环境污染等方面的努力，可以实现更好的环境效益。
绿色化学的应用范围广泛。
在新材料、能源、医药和农业等领域中，绿色化学已经被广泛应用。
它不仅可以促进可持续发展，减少对环境的压力，还可以创造商业机会和经济效益。
总的来说，绿色化学不仅仅是一种化学概念，更是一种关注环境和人类健康的责任。
通过改变化学的思维方式和采用绿色化学的原则和方法，我们可以为未来创造一个更加可持续和美好的世界。
绿色化学
日本Toshiba Plant kensetsu Co. 1000t/a规模工厂 将融化后的塑料在管式反应器，高温高压下分解， 再真空蒸馏分离出苯乙烯单体 苯乙烯单体纯度99.83%, 收率约70％ 估计处理3000t/a废泡沫塑料的工厂需投资约300万 美元
42
聚烯烃的回收与利用 聚烯烃通常指聚乙烯（PE），聚丙烯（PP）， 聚丁烯（PB）。 聚烯烃主要是由不可逆聚合反应制成，这些材 料化学性质稳定，其回收主要是指重新熔融挤压的 机械回收。 废料经适当处理可制成再生料，用于制多层瓶、 油容器、框子、箱子等，也用于与其它塑料共混， 改善性能。聚乙烯废料是制备氯化聚乙烯添加剂的 原料。聚烯烃还有一大用处是裂解产油。
北卡罗莱纳大学的J M Desimone等：
使用超临界二氧化碳代替氟利昂进行了氟化 丙烯酸酯的聚合反应
33
发展可再生生物质资源的利用技术
以植物为主的生物质资源是一个可再生的巨大 资源宝库，用之不竭，利用可再生生物质资源 消除污染，实现可持续发展
开发生物催化技术是关键
34
美国国家研究委员会
（National Research Council)
9
例2：
10
例3：用乙烯合成环氧乙烷 传统的氯醇法原子利用率只有25%。
采用乙烯催化环氧化方法原子利用率达到100%， 产率99%。
11
四、不同工业部门生产中的废物排放量
工业部门 炼油 大宗化学品 精细化工 制药
每吨产品排放的废物（Kg/吨） ~0.1 1~5 5~20 25~100
可以看出，产品越精细复杂，E值越大。这是 因为产品越复杂，生产步骤越多，原子利用率越 低的缘故。 12
绿色化学基本概念
绿色化学基本概念绿色化学（Green Chemistry）是一种以可持续发展为导向的化学分支，旨在设计和开发能够降低或消除对环境和人类健康的危害的化学物质和过程。
它强调最大限度地减少废物和污染的生成，同时优化资源利用效率。
绿色化学的基本概念包括以下几个方面：1.原子经济性（Atom Economy）：原子经济性是指在化学合成过程中，有多少原子能够转化为有用的产物。
高原子经济性意味着更少的废物生成。
绿色化学鼓励选择具有高原子经济性的合成路线，以减少废物的产生。
2.高选择性（High Selectivity）：高选择性是指在反应中只产生所需产物而不产生副产物的能力。
通过选择高选择性的反应条件和催化剂，可以减少废物的生成，并提高合成效率。
3.可再生资源（Renewable Resources）：绿色化学倡导使用可再生资源作为原料，以减少对非可再生资源的依赖。
可再生资源包括生物质、植物提取物、再生材料等。
4.无毒化学品（Non-toxic Chemicals）：绿色化学鼓励使用无毒或低毒的化学品，以降低对环境和人类健康的危害。
这包括设计和合成更安全的溶剂、催化剂和反应物，以减少对生态系统的负面影响。
5.可降解性（Biodegradability）：可降解性是指化学物质在自然环境中可以被微生物降解为无害物质的能力。
绿色化学倡导开发可降解的材料和化学品，以减少对环境的持久性影响。
6.节能（Energy Efficiency）：节能是指在化学合成过程中最大限度地减少能源的消耗。
通过选择高效反应条件和合理的工艺设计，可以降低能源消耗，提高合成过程的能源效率。
7.废物减量（Waste Minimization）：废物减量是绿色化学的核心原则之一，旨在最大限度地减少废物的生成。
通过优化合成路线、设计高效催化剂和回收利用废物等措施，可以实现废物减量的目标。
8.循环经济（Circular Economy）：循环经济是一种可持续发展的经济模式，强调资源的循环利用和废物的再利用。
绿色化学是什么意思有什么重要性
绿色化学是什么意思有什么重要性绿色化学是研究利用一套原理在化学产品的设计、开发和加工生产过程中减少或消除使用或产生对人类健康和环境有害物质的科学，以下是由店铺整理关于什么是绿色化学的内容，希望大家喜欢!绿色化学的简介按照美国《绿色化学》(GreenChemistry)杂志的定义，绿色化学是指:在制造和应用化学产品时应有效利用(最好可再生)原料,消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂和溶剂。
而今天的绿色化学是指能够保护环境的化学技术、它可通过使用自然能源,避免给环境造成负担、避免排放有害物质、利用太阳能为目的的光触媒和氢能源的制造和储藏技术的开发，并考虑节能、节省资源、减少废弃物排放量。
绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”，绿色化学是近十年才产生和发展起来的，是一个“新化学婴儿”。
它涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科,内容广泛。
绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染。
世界上很多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学进展的主要方向之一。
绿色化学的重要性传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重，目前全世界每年产生的有害废物达3亿吨～4亿吨，给环境造成危害，并威胁着人类的生存。
化学工业能否生产出对环境无害的化学品?甚至开发出不产生废物的工艺?有识之士提出了绿色化学的号召，并立即得到了全世界的积极响应。
绿色化学的核心就是要利用化学原理从源头消除污染。
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，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做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。
迄今为止，化学工业的绝大多数工艺都是20多年前开发的，当时的加工费用主要包括原材料、能耗和劳动力的费用。
近年来，由于化学工业向大气、水和土壤等排放了大量有毒、有害的物质。
以1993年为例，美国仅按365种有毒物质排放估算，化学工业的排放量为30亿磅。
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第二节 绿色化学的含义/ 三、绿色化学的基础—— 从化学物质的毒理学性质、化学反应（过程）的安 全性思考问题
2、Q值
对化学物质的毒理学性质用Q值衡量，Q值的大小是有 机化学衡量选择环境友好生产过程的重要因素。
Q值是根据废物在环境中的行为给出的对环境不友好
度。例如：
若对无害的氯化钠（NaCl）和硫酸铵[(NH4)2SO4] 其Q值=1，则重金属 [如铜（Cu）、汞（Hg）等] 离子的 盐类基于其毒性大小，Q值=100-1000。
第二节 绿色化学的含义
为了从根本上预防和治理环境污染，实现人类的可持续 发展，科学家们提出了“绿色化学”的新观念、新学科。 绿色化学是更高层次的化学，又称“可持续发展化 学”、“环境友好化学”、“清洁化学”等，在其基础 上发展的技术称“绿色技术”、“环境友好技术”或 “洁净技术（Clean Technology）”。 绿色化学的含义可以从四个方面理解： 一、绿色化学的目的 三、绿色化学的基础 二、绿色化学的特点 四、绿色化学的理想
CH2
+
Ph3 P=O w aste 278
98
product 96（总）
正是因为存在着这样一个矛盾，原子经济的概念被应用。
第二节 绿色化学的含义/二、绿色化学的特 点——从注重产率到注重原子经济性
3、原子经济性的概念
基于原子经济的概念：如果所有的反应物都完完全 全地参与到最终产物中，该合成路线被称之为100%的原 子经济。 绿色化学的主要特点是原子经济性，即在获取新物质 的化学过程中充分利用每个原料原子，实现“零排放”， 使化学从“粗放型”向“集约型”转变，既充分利用资源， 又不产生污染。
第二节 绿色化学的含义/二、绿色化学的特 点——从注重产率到注重原子经济性
2、 “诺贝尔奖”的遗憾（上）
但是，这个转化过程在生成每一摩尔产物的同时，也可 能会产生一摩尔或更多摩尔的废物 ；而且，所得废物的 分子量可能会比所要产物的分子量大许多倍。 因此，基于百分产率计算可以认为某个合成方法是“完 全有效”的，但只用百分产率来计算时体现不出这些废物 的产生的。 可以用一个传统的例子，即Wittig反应（1979年诺贝 尔化学奖成果）来说明这种计算产率的方法的缺点。
第二节 绿色化学的含义/ 三、绿色化学的基础—— 从化学物质的毒理学性质、化学反应（过程）的安 全性思考问题
3、EQ
因此，更为精确地评价一种合成方法相对于环境的好坏， 必须同时考虑废物的排放量和废物的环境行为本质，其综 合表现为环境商值（EQ），即：
EQ = E×Q
（式中E为E-因子）
但在新方法未能完善前，通常用“致命剂量50” （LD50）作为参考。
第二节 绿色化学的含义
二、绿色化学的特点——从注重产率到注重
原子经济性
1、 “产率”的缺陷（下）
所谓“产率”，完完全全地忽略了在合成反应中生成的任 何不希望得到的产物，而它们却是合成产物中固有的一部分。 有可能且常常会是这样一种情况：一个合成步骤，或甚至 一个合成路线能够达到100%的产率，但其产生的废物不论在重 量上还是在体积上都远远超过了所希望得到的产品。 这是因为产率的计算，是基于分子摩尔的概念：如果一 摩尔的原料产生了一摩尔的所要产物，那么产率是100%。
第二节 绿色化学的含义/ 三、绿色化学的基础—— 从化学物质的毒理学性质、化学反应（过程）的安 全性思考问题
4、LD50（上）
在传统上，化学危险物的定量评价是用“致命剂 量50”（LD50）来衡量的，它也可以在新方法未能完善前 作为参考，尤其是对化学品急性毒性的评估。
LD50一般以毫克（物质）/千克（体重）为单位，代 表了使动物（通常是白鼠）种群一次口服、注射或皮肤涂 抹药剂后，产生急性中毒而在一周内有一半致死时所需 该药剂的用量。
第二节 绿色化学的含义
一、绿色化学的目的——预防优于治理
3、回避“预防”的荒唐理由
几百年以前就有这样一句谚语，叫做“一两的预防胜 于一斤的治疗”。 与此相反，化学工业和其他生产或加工化学品的部门回 避“预防”已有数十年之久。回避“预防”的理由是 （虽然最近这种情况有所改变，但在某些部门现在仍这样认 为）： 虽然一些物质及废物有害，但化学家们知道怎样对付和 处理这些化学品。这样的理由与“因为医生懂得怎样治 病，因而不必预防生病”一样地不合逻辑。
2
ClCH2 CH2OH + Ca(OH)2 + HCl C2H4+ Cl2 + Ca(OH)2 总反应分子量： 原子利用率 = =25% 44+111+18 44
+ H2O
O C2H4O + CaCl2+ H2O 44 111 18
第二节 绿色化学的含义/二、绿色化学的特点—— 从注重产率到注重原子经济性
第二节 绿色化学的含义
一、绿色化学的目的——预防优于治理
2、避免增加开支的方法
（1）面对着为处理化学实验（包括教学和研究性的实 验）中产生的废弃化学物品所付费用的挑战，大学和学院只 能减少实验的数目或规模（如开设微型化学实验 等）。——谁受损？
（2）避免增加这些开支的惟一办法是利用绿色化学 技术设计化学过程以避免有害物质的使用或者产生，避 免原料和试剂的浪费而避免为此物质付双份的钱：一份是 支付原料的费用，另一份是处理废物的费用。
第二节 绿色化学的含义
二、绿色化学的特点——从注重产率到注重
原子经济性
1、 “产率”的缺陷（上）
合成方法应被设计成能把反应过程中所用的所有材料尽可 能多地转化到最终产物中。
但是，在整个20世纪，有机化学的课本中没有表现配平 的方程式。所列的反应式很少，或根本不涉及在一个合成转化 过程中所产生的副产物或共生产物。 这是因为传统上，描述某一合成方法的有效性和效率的 是产率。
按化学方程式计量所得全部物质的摩尔质量
原子利用率越大，E-因子越小。
第二节 绿色化学的含义/二、绿色化学的特点—— 从注重产率到注重原子经济性
5、原子经济性衡量标志——原子利用率（下）
以环氧乙烷的合成为例：
(a) 传统工艺： CH2 CH2 + Cl2+ H2O ClCH2 CH2OH + HCl CH2 CH2 + CaCl
可见，天然存在的毒素（如黄曲霉毒素存在于发霉的豆 类和谷物中），通常比简单的无机物（如KCN）色化学的基础——从化学 物质的毒理学性质、化学反应（过程）的安全性思考问题
第二部分
方兴未艾的绿色化学 ——绿色化学的 基本内涵与实例
第三章 绿色化学的基本概念
第四章 绿色化学的主要内容
第五章 绿色化学的应用实例
第三章 绿色化学的基本概念
第一节 第二节 绿色化学的诞生 绿色化学的含义
本章思考题
第一节 绿色化学的 诞生
一、萌芽
Roger A. Sheldon
（1）1991年，美国著名有机化学家Trost在《Science》 上提出了“原子经济性（原子利用率）”的概念； （2）1992年，荷兰有机化学家Sheldon提出了“E-因子” 的概念。 这两个重要的绿色化学基本概念的提出，引起了人们 极大的关注，也标志着绿色化学的萌芽。
这两个事件，标志着绿色化学在20世纪末 诞生。
第一节 绿色化学的诞生
三、成长
（1）各国已设奖：美国的绿色化学奖除“总统”奖外， 还有Hancock绿色化学纪念奖学金等3个奖项；英国（2000年， 共3个奖项）、澳大利亚（1999年）、意大利（1999年）、 日本（2000年）等国都先后设立了自己的“绿色化学奖”。 （2）中国在行动：中国科学院上海有机研究所陆熙炎院 士、中国科技大学朱清时院士1994年起就在大学宣传并进行绿 色化学方面的研究，清华大学宋心琦教授1995年就开始在国内 《大学化学》撰文介绍绿色化学工艺…… ，中国的绿色化学活 动在20世纪末开始溶入了世界的潮流。
原子经济性在数值上用E-因子、原子利用率等衡量。
第二节 绿色化学的含义/二、绿色化学的特点—— 从注重产率到注重原子经济性
4、原子经济性的衡量标志——E-因子（上）
相对于每种化工产品而言，期望产品以外的任何物质 都是废物。 一个产品生产过程中对环境造成的影响可以用E-因子 来衡量。E-因子定义为：
第二节 绿色化学的含义/二、绿色化学的特 点——从注重产率到注重原子经济性
2、 “诺贝尔奖”的遗憾（下）
在Wittig反应中，虽然引入基团的分子量（CH2，14） 远远低于生成废物的分子量（ Ph3P=O ， 278 ），而这个 反应的产率仍有可能达到100%。
O
+
Ph3 P=CH2 needed 276（总）
5、原子经济性衡量标志——原子利用率（下）
(b) 现代石油化学工艺： 2 CH2 原子利用率= 100% CH2 + O2 Ag 2 CH2 O CH2
环氧乙烷合成的新工艺，非常符合绿色化学的理想。
但是，一个反应总效率的真实评价，必须把化学产率（选 择性的一个测定方法）、原子经济性（固有效率的一个测定方 法）和实际的反应物用量等结合起来（新评价指标待探索）。
第二节 绿色化学的含义
三、绿色化学的基础——从化学物质的毒理
学性质、化学反应（过程）的安全性思考问题
1、 消除危害性
绿色化学的基础是把最大限度地降低或消除危害性的 原则融入到化学设计的各个方面中。
在化学过程中，所用的物质和物质的形态应尽可能地 减少发生化学事故的可能性，包括泄漏、爆炸及火灾等。
换句话说，废物排放于环境中对环境的污染程度与相应 的废物的性质及在环境中的毒性行为也有关。
第二节 绿色化学的含义/ 三、绿色化学的基础——从化学 物质的毒理学性质、化学反应（过程）的安全性思考问题
不同物质的LD50（单位：毫克/千克）
物质名称 水（H2O） 蔗糖 氯化钠（NaCl） 咖啡碱 氰化钾（KCN） LD50 180000 35000 3750 130 15 物质名称 砒霜（As2O3） 黄曲霉毒素 沙林（神经毒气之一） 破伤风毒素A 肉毒杆菌毒素 LD50 15 10 0.4 5×10-6 3×10-8