第二章 不产生三废的原子经济反应
一、原子经济性的概念
原子经济性是指反应物中的原子有多少进入了产物， 原子经济性是指反应物中的原子有多少进入了产物，一 是指反应物中的原子有多少进入了产物 个理想的原子经济性的反应， 个理想的原子经济性的反应，就是反应物中的所有原子 都进入了目标产物的反应，也就是原子利用率为100％的 都进入了目标产物的反应，也就是原子利用率为100％ 100 反应。 反应。 原子经济性可用原子利用率衡量： 原子经济性可用原子利用率衡量：
什么是绿色化学？ 三、什么是绿色化学？
1. 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。 绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。 它 又称环境无害化学 是利用化学原理和方法来减少或消除对人类健康、社区安全、 是利用化学原理和方法来减少或消除对人类健康、社区安全、 生态环境有害的反应原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副 生态环境有害的反应原料、 催化剂、 溶剂和试剂、 产物、 产物的使用和产生的新兴学科 。
（2）新方法 一步法 ）
Ag
C2H4 + ½ O2 解： （1）总包反应为
C2H4O
C2H4 + Cl2 + Ca(OH)2→C2H4O+CaCl2+H2O 分子量 28 71
原料
74
44
目标产物
∴
（2） ） 分子量
C2H4 + ½ O2 →C2H4O 28
原料
16
44
目标产物
∴
由于第二种方法的原子利用率高于第一种方法， 由于第二种方法的原子利用率高于第一种方法，所以 第二种方法的原子经济性要好于第一种方法。 第二种方法的原子经济性要好于第一种方法。
环境负担因子(Environment Load Factor ELF)定义为： 定义为： 环境负担因子 定义为 每个产一个单位产品所需的原料、溶剂、 每个产一个单位产品所需的原料、溶剂、催化刑等的总 重量。 重量。 投入量— 投入量 得出量 ELF= 得出量
环境商 EQ
EQ = E ×Q
要更为精确地评价一种合成方法、一个过程对环境的好坏， 必须同时考虑废物排放量和废物的环境行为本质的综合表现。 这一综合表现可用环境商（EQ）。
从原子利用率来考察合成方法对环境影响，可以得出： 从原子利用率来考察合成方法对环境影响，可以得出： 原子利用率越高，反应产生的废弃物越少， 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。 的污染也越少。 如何利用原子利用率比较不同合成方法的原子经济性？ 如何利用原子利用率比较不同合成方法的原子经济性？ 例题： 计算由乙烯制备环氧乙烷反应的原子利用率。 例题： 计算由乙烯制备环氧乙烷反应的原子利用率。 （1）传统方法（氯乙醇法） 二步法 传统方法（氯乙醇法） CH2=CH2 + Cl2 + H2O → ClCH2CH2OH + HCl ClCH2CH2OH + Ca(OH)2 +HCl → C2H4O + 2CaCl2+2H2O
结课总复习
第一章 绿色化学兴起的历史沿革和定义
一、人类面临的环境危机
1、温室气体大量排放导致全球变暖 温室气体大量排放导致全球变暖 2、臭氧层破坏 3、生物多样性减少 4、酸雨成灾
（PH值<5.6的雨水就称为酸雨）
6、土地沙漠化 7、大气污染 8、淡水资源污染 、 9、海洋污染
5、森林锐减
10、垃圾围城 10、垃圾围城——最严重的城市病 最严重的城市病
三、仿生催化技术
仿生催化是模拟生命过程的酶催化反应的新型交叉学科。 仿生催化是模拟生命过程的酶催化反应的新型交叉学科。 是模拟生命过程的酶催化反应的新型交叉学科 即将生命体内的化学反应通过一定工艺转移到实验室或工业 生产，并形成可以应用于工业化的生产工艺。 生产，并形成可以应用于工业化的生产工艺。仿生催化反应 有着条件温和、环境友好、催化效率高、反应可调控、 有着条件温和、环境友好、催化效率高、反应可调控、产物 选择性强等诸多优点。 选择性强等诸多优点。 仿生催化中的酶催化剂被称为分子机器。 仿生催化中的酶催化剂被称为分子机器。 酶催化剂被称为分子机器
第三章 无毒无害的辅助物质
一、辅助物质的应用及其危害
辅助物质是指在合成和生产过程中能帮助处理和操作， 辅助物质是指在合成和生产过程中能帮助处理和操作，但 是指在合成和生产过程中能帮助处理和操作 又不构成目标分子的物质。 又不构成目标分子的物质。 辅助物质主要有溶剂和助剂。 辅助物质主要有溶剂和助剂。 溶剂 有机的溶剂和助剂的使用对人类健康和环境造成危害。 有机的溶剂和助剂的使用对人类健康和环境造成危害。有机 溶剂中毒事件频繁发生。 溶剂中毒事件频繁发生。
（7）利用可再生资源代替消耗性资源合成化学品； ）利用可再生资源代替消耗性资源合成化学品； （8）减少不必要的衍生化步骤； ）减少不必要的衍生化步骤； （9）采用高选择性催化剂优于使用化学计量助剂； ）采用高选择性催化剂优于使用化学计量助剂； （10）产物的易降解性； ）产物的易降解性； （11）发展分析方法，对污染物实行在线监测和控制； ）发展分析方法，对污染物实行在线监测和控制； （12）减少使用易燃易爆物质，降低事故隐患。 ）减少使用易燃易爆物质，降低事故隐患。
二、环境保护运动呼唤绿色化学
1962年 美国女科学家 所著《 1962年，美国女科学家Rachel Carson所著《Silent Spring》 所著 》 出版。被誉为环境保护的警世之作。 出版。被誉为环境保护的警世之作。 环境保护的警世之作 环境保护经历的三个时期 1. 20世纪中期以前 世纪中期以前——稀释废物来防治污染时期 世纪中期以前 稀释废物来防治污染时期 2. 20世纪中期至八十年代末 世纪中期至八十年代末——末端治理时期 世纪中期至八十年代末 末端治理时期 3. 20世纪九十年代以后 世纪九十年代以后——污染预防为主，末端治理为辅时期 污染预防为主， 世纪九十年代以后 污染预防为主
2. 绿色化学的特点
①从科学观点看，绿色化学是对传统化学思维方式 的创 从科学观点看， 新和发展。 新和发展。 ②从经济观点看，绿色化学为我们提供合理利用资源和 能 从经济观点看， 源、降低生产成本、符合经济持续发展的原理和方法。 降低生产成本、符合经济持续发展的原理和方法。 ③从环境观点看，绿色化学是从源头上消除污染，保护环 从环境观点看，绿色化学是从源头上消除污染， 境的新科学和新技术方法。 境的新科学和新技术方法。 绿色化学是更高层次的化学 。
2.非溶剂化 2.非溶剂化 3.水作溶剂 3.水作溶剂 4.固定化溶剂 高分子溶剂 4.固定化溶剂—高分子溶剂 固定化溶剂 离子液体是室温离子液体的简称，由 离子液体是室温离子液体的简称， 是室温离子液体的简称 带正电的离子和带负电的离子构成。 带正电的离子和带负电的离子构成。
5.离子液体 5.离子液体
4. 绿色化学应用的原则
（1）防止污染优于污染治理； ）防止污染优于污染治理； （2）提高原子经济性； ）提高原子经济性； （3）尽量减少化学合成中的有毒原料、产物； ）尽量减少化学合成中的有毒原料、产物； （4）设计安全的化学品； ）设计安全的化学品； （5）使用无毒无害的溶剂和助剂； ）使用无毒无害的溶剂和助剂； （6）合理使用和节省能源； ）合理使用和节省能源；
二、消除辅助物质危害的方法
1. 采用超临界流体替代有机溶剂 超临界流体： 超临界流体：当流体的温度和压力处于他的临界温度和 压力以上时，称该流体为超临界流体。 压力以上时，称该流体为超临界流体。 超临界流体的特点： 超临界流体的特点： ① 其密度与液体接近 ② 黏度则与气体接近 这一流体具有可变性，其性质随温度和压强的变化而变化。 ③ 这一流体具有可变性，其性质随温度和压强的变化而变化。
三、几种常见反应的原子经济性
1. 化合反应 4. 取代反应 2. 加成反应 5. 消除反应 3. 重排反应
四、提高化学反应原子经济性的途径
1：开发新型催化剂 3：采用新的合成原料 2：简化合成步骤
第三章 无毒无害的绿色催化剂
一、催化剂的定义及作用
催化剂的定义：能改变反应速率，而本身的组成、 催化剂的定义：能改变反应速率，而本身的组成、质量和化 学性质在反应前后均不发生变化的物质叫做催化剂。 学性质在反应前后均不发生变化的物质叫做催化剂。 催化剂分类 ：1.均相催化剂 2.多相催化剂 3.生物催化剂 1.均相催化剂 2.多相催化剂 3.生物催化剂 催化剂的作用主要是： 催化剂的作用主要是： 1.加快反应速度。 2.降低温度、压力。 1.加快反应速度。 2.降低温度、压力。 加快反应速度 降低温度 3.提高选择性。 3.提高选择性。 提高选择性
二原子经济性与环境效益 环境因子（ 因子）：环境因子就是指的每生产1 环境因子（E因子）：环境因子就是指的每生产1公斤 ）：环境因子就是指的每生产 产品所伴生的副( 产物的数量。 产品所伴生的副(废)产物的数量。
对于原子利用率为100％的原于经济性反应， 对于原子利用率为100％的原于经济性反应，其环境影 100 响因子为0 响因子为0.
原子利用率达到100％的反应的特点: 原子利用率达到100％的反应的特点: 100 (1)最大限度地利用了反应原料．最大限度地节约了资源； (1)最大限度地利用了反应原料．最大限度地节约了资源； 最大限度地利用了反应原料 (2)最大限度地减少了废物排放(因达到了零废物排放)，因 最大限度地减少了废物排放(因达到了零废物排放) 而最大限度地减少了环境污染，或者说从源头— 而最大限度地减少了环境污染，或者说从源头—亡消除了 由化学反应副产物引起的污染。 由化学反应副产物引起的污染。 注意： 注意： 原子经济的反应√ ▲ 原子经济的反应√ 高的反应物转化率√ ▲ 高的反应物转化率√ 高的目标产物选择性√ ▲ 高的目标产物选择性√ 是实现资源合理利用、避免污染缺一不可的。 是实现资源合理利用、避免污染缺一不可的。