綠色化學理念與實驗

前言

綠色化學是從源頭根治環(huán)境污染的化學，即采用原子經(jīng)濟反應(yīng)，使原料中的每一個原子都進入產(chǎn)品中，不再產(chǎn)生廢物，從而實現(xiàn)廢物“零排放”。不使用有毒有害的原料、催化劑、溶劑等，同時生產(chǎn)環(huán)境友好的產(chǎn)品，使環(huán)境保護走上一條新的途徑，不再是先污染后治理。綠色化學的基本思想可應(yīng)用于化學化工的所有領(lǐng)域。隨著化學工業(yè)的飛速發(fā)展和不斷變化，環(huán)境污染問題日益嚴重，對綠色化學的需求已變得十分迫切。而預(yù)防化學污染，最關(guān)鍵的問題是培養(yǎng)具有環(huán)境保護意識的人。為了適應(yīng)這一發(fā)展要求，全國部分高等院校先后開設(shè)了綠色化學必修課或選修課，有的還開設(shè)了綠色化學實驗課。1996年8月，在中國科學院院士、中國科技大學校長朱清時的積極倡導下，中國科技大學開設(shè)了一門獨立的綠色化學新課程。其后，四川大學、中山大學、廈門大學也相繼開設(shè)了該課程。然而，綠色化學是一門新興的學科，盡管有多種國外和國內(nèi)版本的教材出版，但比起其他老學科來講，其教材的數(shù)量和質(zhì)量都有待進一步提高。所以，出版綠色化學相關(guān)教材，成為當務(wù)之急。為了使學生在了解綠色化學理念的同時，掌握綠色化學實驗操作技能，編寫了本書。本書分為三章：第一章闡述了綠色化學基本理論，簡單介紹了綠色化學的基本知識，使本書成為一本不附屬理論課、可獨立設(shè)課的實驗教科書，而不是單純地作為實驗指導書；第二章介紹了綠色化學實驗的基本知識，在學生開始實驗之前，對其進行全面的科學實驗教育；第三章依據(jù)綠色化學基本原則，綜合近十年綠色化學方面的科研成果，選編了31個體現(xiàn)綠色化學思想的實驗。在實驗教學過程中，教師不但要指導學生按照要求完成每一個實驗項目，更重要的是要通過該實驗向?qū)W生們展示綠色化學方法與傳統(tǒng)方法的區(qū)別，使學生理解和掌握綠色化學理念，學會評價整個過程的安全性及環(huán)境影響，為今后在工作中踐行綠色化學理論打下基礎(chǔ)。本書由王敏、宋志國、王秀麗共同編著，參加編寫工作的人員還有趙爽和萬鑫。我們發(fā)現(xiàn)，在開展綠色化學實驗的同時，除了可以使學生樹立環(huán)保意識外，還有一些意想不到的收獲，如學生不再簡單地認為所有的化學物質(zhì)都有毒性，而是學會了如何正確地評價化學物質(zhì)的毒性，從而消除了他們對化學負面性的看法。

內(nèi)容概要

綠色化學是一門從源頭上阻止污染的化學。推廣和實施綠色化學是教育界一項極其重要的教學主題及實踐活動。本書旨在培養(yǎng)學生綠色化學意識，建立綠色化理念，加強實驗操作技能，提高創(chuàng)新能力和科研素質(zhì)。本書分為3章，第1章闡述了綠色化學基本理論；第2章介紹了綠色化學實驗的基本知識；第3章選編了31個體現(xiàn)綠色化學思想的實驗，實驗內(nèi)容覆蓋無機化學、有機化學、分析化學、天然產(chǎn)物化學、高分子化學、材料化學、日用化學品化學、石油化工等各個領(lǐng)域。書末附有各類實驗參考數(shù)據(jù)，方便讀者查詢。    本書可作為高等院?；瘜W、化工及相關(guān)專業(yè)本科生的教材，也可供從事相關(guān)專業(yè)的技術(shù)人員參考使用。

書籍目錄

第1章  綠色化學基本理論  1.1  綠色化學概論    1.1.1  綠色化學的定義    1.1.2  綠色化學的核心    1.1.3  綠色化學的12條原則  1.2  化學實驗綠色化的途徑    1.2.1  化學實驗全程綠色化    1.2.2  劑量綠色化    1.2.3  末端處理綠色化    1.2.4  選用先進儀器和技術(shù)進行實驗    1.2.5  通過計算機輔助與多媒體仿真實現(xiàn)化學實驗綠色化  1.3  綠色化學化工過程的評估    1.3.1  原子經(jīng)濟性    1.3.2  環(huán)境因子和環(huán)境系數(shù)    1.3.3  質(zhì)量強度    1.3.4  成本關(guān)系    1.3.5  技術(shù)因素第2章  綠色化學實驗的基本知識  2.1  化學實驗常識    2.1.1  實驗室安全守則    2.1.2  事故的預(yù)防、處理和急救    2.1.3  實驗室環(huán)境保護  2.2  實驗常用儀器和設(shè)備簡介    2.2.1  常用的玻璃儀器    2.2.2  常用的設(shè)備    2.2.3  玻璃儀器的洗滌、干燥和保養(yǎng)  2.3  實驗預(yù)習、記錄和實驗報告第3章  綠色化學實驗    實驗1  氨基磺酸催化合成乙酸異戊酯    實驗2  環(huán)己烯的綠色合成    實驗3  正溴丁烷的制備    實驗4  H2O2氧化環(huán)己酮合成己二酸    實驗5  無溶劑固相研磨法合成乙酰丙酮鋁    實驗6  非催化條件下合成尿囊素    實驗7  甲基磺酸催化合成對叔丁基苯甲酸甲酯    實驗8  固體酸催化合成季戊四醇雙縮苯甲醛    實驗9  四苯基溴化膦的綠色合成    實驗10  氟化鉀催化合成肉桂酸    實驗11  無溶劑空氣氧化苯甲醇制苯甲酸    實驗12  查爾酮衍生物的綠色合成    實驗13  N-甲基二乙醇胺的綠色合成    實驗14  羥醛縮合反應(yīng)    實驗15  甲基橙的綠色合成    實驗16  2羥基4一正辛氧基二苯甲酮的綠色合成    實驗17  用維生素B，取代氰化物催化安息香縮合反應(yīng)    實驗18  親電芳香族化合物碘化反應(yīng)    實驗19  室溫離子液體(1-甲基.3丁基咪唑溴鹽)的制備    實驗20  離子液體催化的Knoevenage縮合反應(yīng)    實驗21  電化學法合成二茂鐵    實驗22  二茂鐵的乙?；磻?yīng)    實驗23  植物油脂交換法制備生物柴油    實驗24  從茶葉或茶葉下腳料中提取茶多酚    實驗25  微波輻射下二苯甲酮的綠色合成    實驗26  微波輻射下陽離子交換樹脂催化合成1萘乙酸甲酯    實驗27  超聲波輻射合成苯亞甲基苯乙酮    實驗28  超聲波輻射分子碘催化合成乙酰水楊酸    實驗29  超聲波輻射水溶液中取代對甲氧基苯甲醛縮氨基硫脲的合成    實驗30  溶膠-凝膠法制備納米SnO2/TiO2復(fù)合催化劑及光催化活性    實驗31  膜反應(yīng)法制備Sb摻雜SnO2納米半導體材料    附錄1  化學實驗操作規(guī)則    附錄2  化學試劑及藥品保管規(guī)則    附錄3  常用的無機干燥劑    附錄4  常用溶劑的沸點、溶解性和毒性    附錄5  常用試劑的性質(zhì)與純化    附錄6  化學試劑的特別保存    附錄7  關(guān)于有毒化學藥品的知識    附錄8  實驗室加熱和制冷技術(shù)    附錄9  常用化合物物性常數(shù)表    附錄10  常用酸堿溶液密度及百分組成表    附錄11  水的蒸氣壓表(0～100℃)    附錄12  二元共沸混合物組成表    附錄13  三元共沸混合物組成表    附錄14  常用酸、堿的濃度    附錄15  常用酸堿溶液的配制    附錄16  常用酸堿指示劑配制及變色范圍    附錄17  常用混合酸堿指示劑配制及變色范圍    附錄18  常用pH緩沖溶液的配制和pH值    附錄19  常用洗液的配制與適用范圍參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：化學實驗綠色化的途徑可以具體從以下幾個方面開展。1.2.1化學實驗全程綠色化根據(jù)綠色化學的原則，化學實驗全程綠色化包括原料綠色化、催化劑和溶劑綠色化、綠色合成工藝以及目標產(chǎn)物無公害。1.2.1.1原料綠色化主要表現(xiàn)在采用低毒或無毒無害的原料代替高毒原料以及利用可再生資源作為原料方面。選用可再生的自然物質(zhì)如生物質(zhì)（包括農(nóng)作物、野生植物）作原料，可從源頭上防止環(huán)境污染。如將農(nóng)副產(chǎn)品的廢棄物（稻草、麥秸、蔗渣）或野生纖維植物（樹枝、木屑、蘆葦）加工為酸、酮、醇類化學品和糠醛；將木質(zhì)素氧化轉(zhuǎn)換為苯醌；用糖作物生產(chǎn)乙酰丙酸或乳酸；用生物質(zhì)氣化制造氫氣等，都是“綠色”原料的典型例子。而用谷物和糖作物制得的葡萄糖，更是化學品優(yōu)良的替代原料。如己二酸的生產(chǎn)，傳統(tǒng)原料是苯（致癌物），改用葡萄糖作原料，利用的是微生物轉(zhuǎn)化途徑，大大提高了合成反應(yīng)的綠色化程度。1.2.1.2催化劑、溶劑綠色化目前，約90％以上的化學反應(yīng)要實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，必須采用催化劑提高其反應(yīng)速率。開發(fā)新型高效、無毒無害的催化劑是綠色化學工藝的方向之一。應(yīng)盡量避免使用有毒有害的物質(zhì)作催化劑，如重金屬離子、液態(tài)強酸堿、苯和苯胺等，采用環(huán)境友好的固體酸、堿及酶等作催化劑。盡可能避免使用溶劑、分離試劑等助劑，避免有毒有害和揮發(fā)性有機溶劑的使用，尤其是鹵代烴的使用。（1）綠色催化劑主要包括固體酸堿催化劑和生物催化劑。①固體酸堿催化劑固體酸堿催化劑性質(zhì)穩(wěn)定，同時也容易回收，可以多次使用。避免了無機酸、堿帶來的廢水處理、腐蝕設(shè)備等問題。②生物催化劑所謂生物催化劑，就是在生物細胞中形成可加速體內(nèi)化學反應(yīng)的物質(zhì)，通常以酶為主。酶具有反應(yīng)步驟少、催化效率高、副產(chǎn)物少和產(chǎn)物易分離純化等優(yōu)點。除了酶以外，微生物、植物細胞、動物細胞等也有類似的作用。（2）綠色溶劑主要包括超臨界流體、離子液體、水及無溶劑。①超臨界流體在無毒無害溶劑的研究中，最活躍的研究項目是開發(fā)超臨界流體：超臨界流體是溫度和壓力處于臨界條件以上的流體，它的密度接近液體而黏度卻接近氣體，擴散系數(shù)比液體大100倍左右。

編輯推薦

《綠色化學理念與實驗》是由化學工業(yè)出版社出版的。

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