举例说明提高原子利用率在绿色化学反应中的重要性
D: 利用氨水制碳酸氢铵:NH3+CO2+H2O=NH4HCO3
原子利用率是100%其他的都没有做到
一 分子筛催化剂 分子筛是一种多功能的催化剂,它可作为酸性催化剂,对反应原料和产物也有筛分作用。最初的分子筛是天然沸石,即Si和Al组成的晶体化合物;目前,分子筛还可以是杂原子分子筛,可以由P,B,Ti等和Si或Al组成,已广泛用于石油化工和精细化工生产中。 1 在萘的烷基化反应中 以丝光沸石为催化剂,不但可以避免传统催化剂AlCl3或磷酸对环境的污染,而且还可以取代传统的磷酸或AlCl3,使2,6-和2,7-二羧基萘异构体的比例从1:1提高到2.9:1。 2 ZSM-5分子筛催化 直接把苯气相氧化成苯酚。 产率可达99%,副产物是无毒害的氮气。旧工艺以异丙苯氧化成过氧化异丙苯,再经过酸水解成苯酚和丙酮,不但原子利用率低,而且产生大量含酚和含盐的废水。 3 钛硅分子筛催化剂 钛硅分子筛催化剂以及化学修饰的无机介孔材料,由于具有良好的热稳定性而成为新研究热点。 如环氧丙烷的生产,传统工艺为: 反应不仅以有毒的氯气为原料,而且还伴生大量的氯化钙废水。 以钛硅分子筛为催化剂,丙烯与H2O2可经一步反应生成环氧丙烷: 由于生成的副产物是水,因此不会污染环境。 二 石墨催化剂 石墨具有良好的热稳定性、膨胀性、层状结构及允许外来分子嵌入,已成功地用作取代、加成、重排和氧化还原等的催化剂。 1 烷基化 2 双烯加成 以石墨为支持剂,在微波作用下,Diels- Alder反应比传统反应条件温和,速度快,产率和立体选择性高。 3 还原反应 芳香族、脂肪族硝基化合物,在石墨催化下,用水合肼作还原剂,几乎定量生成相应的胺。
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在一般化学反应中,副产品通常是污染物的主要来源。反应完成后,也常须纯化分离手续,分离步骤中所使用的化学品,如溶剂,也是另一种污染源。清除了这两大污染源,绿色化学就跃然而出了。
若化学反应后没有副产品产生,不就没有污染物了吗?因此,化合物的绿色合成途径首先会考虑每个原子的利用,决不轻视它们的来去。所要的反应生成物中,若反应物里的原子数百分之百都得到了利用,那么,这个化学反应就没有废弃物产生。
绿色化学的核心内容之一是“原子经济性”,即充分利用反应物中的各个原子,因而既能充分利用资源,又能防止污染。原子经济性的概念是1991年美国著名有机化学家Trost(为此他曾获得了1998年度的总统绿色化学挑战奖的学术奖)提出的, 用原子利用率衡量反应的原子经济性,为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子,使之结合到目标分子中,达到零排放。绿色有机合成应该是原子经济性的。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。要提高化学反应中原子利用率,最佳方法即运用触媒(即催化剂),可使化学反应更有效率且更有特异性,有利于所要的生成物产生,而不需要的副产品大大减少甚至没有。因此,在21世纪的绿色化学制造业中,触媒将扮演极为重要的角色。
其次,绿色化学的目标是改用无害及可再生使用的化学药品或溶剂。例如,化学反应中常用的氧化剂如高锰酸钾、过硫酸钾、氧气等,都会带来大量有害副产品,而以过氧化氢为氧化剂的氧化反应副产品是水,因此,过氧化氢有“清洁先生”的称谓。此外,臭氧也是一种污染性小的氧化剂,但利用臭氧的设备成本高,较少使用。
现在,许多化工厂纷纷寻找没有污染的绿色溶剂,包括研究使用水当溶剂、使用新型离子液体取代现有的有机溶剂等。
最后,绿色化学的策略从根本上讲是师法自然。在大自然的物质循环里,各类植物是经过各种不同的生化反应后,产生各类蔬菜、水果供动物食用;而动物的排泄物、遗体再经由细菌分解而释回大自然,供应植物养分所需。化学反应物的循环利用--这就是最绿色的大自然的化学制造工艺。人类化学的最终目标就是要学习这种循环利用的方式。
绿色化学又称环境友好化学,它的主要特点是:
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,以减少废物向环境排放;
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。
举例说明提高原子利用率在绿色化学反应中的重要性
绿色有机合成应该是原子经济性的。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。要提高化学反应中原子利用率,最佳方法即运用触媒(即催化剂),可使化学反应更有效率且更有特异性,有利于所要的生成物产生,而不需要的副产品大大减少甚至没有。因此,在21世纪的绿色化学制造业中,...
化学中原子利用率为100%的例子
CH2=CH2 + Cl2 → CH2ClCH2Cl 在这个过程中,乙烯中的双键被两个氯原子加成,形成1,2-二氯乙烷。这个反应是亲电加成反应的一个例子,它展示了氯气作为亲电试剂与乙烯的双键发生反应的过程。
化学中原子利用率为100%的例子
如乙烯与氯气加成反应:CH2=CH2+Cl2---CH2ClCH2Cl(1,2—二氯乙烷)
原子经济性在化学中的应用例子
原子经济就是指原子的利用率问题,在实际生产中,还无法达到100%的例子;但有些行业的原子利用率就很高的,如在硫酸厂,在合成SO3过程中,反应是2SO2+3O2=(催)=2SO3,该反应的转化率很高,而且每一个原子都被利用起来了,没有副产物。这就是原子经济在化学中的应用例子!
如何提高原子的经济性?
实现反应的高原子经济性,就要通过开发新的反应途径、用催化反应代替化学计量反应等手段,1997年的新合成路线奖的获得者BCH公司的工作即是一个很好的例证。该公司开发了一种合成布洛芬的新工艺(布洛芬是一种广泛使用的非类固醇类的镇静、止痛药物),传统生产工艺包括6步化学计量反应,原子的有效利用率低于...
原子经济性详情
在实践中,重排反应和加成反应通常具有最高的原子经济性,接近100%。这意味着原料的利用率高,废物排放极少。例如,EniChem公司和BCH公司的研究都在探索更环保的反应途径,如催化氧化丙烯制环氧丙烷和合成布洛芬的新工艺,通过催化反应提高原子利用率,减少环境污染。当前,绿色化学研究的重点之一就是开发和...
列举绿色化学在生活中的应用实例
“原子经济”反应有利于节约资源和保护环境。3、采用新型、高效、对环境友好、可回收的催化剂:通过选择催化剂,可以提高反应的选择性,并避免副产物的生成,提高原子的利用率,减少有害物质对环境的排放。4、采用无毒、无害的溶剂:致力于开发无溶剂存在下的反应,如固态反应;开发和应用无毒、廉价、不...
简述原子能开发利用的现状及发展趋势
公众也对核能很感兴趣,不断飙升的油价,核能发电厂安全性的提高和符合京都议定书规定的低温室气体排放量使一些有影响的环境保护论者开始注意核能。有一些核反应堆已处于建造当中,几种新型核反应堆也在计划之中。关于核能的利用一直存在着争议,因为那些放射性核废料会被无限期保存起来,这就有可能造成...
原子核能应用举例
放射性同位素在医疗卫生和食品保鲜领域中的应用,体现了原子能应用的多样性。它们所放出的射线,能够进行精确的照射治疗癌症、消毒杀菌和延长食品保质期,展现出原子能的广泛潜力。核能的利用,通常通过铀、钚、钍等核燃料在核反应堆中发生核裂变释放热能,这一过程将水加热至高温高压蒸汽,进而驱动汽轮机...
高中化学里边如何判断原子利用率是否100%呢
1. 判断原子利用率是否为100%,首先需要确认所需元素是否完全转化入了目标代谢产物中。2. 若反应产生的气体废物中不含有目标元素,则该元素的利用率不会达到100%。例如,在乙炔不完全燃烧生成一氧化碳的情况下,若目标代谢产物是二氧化碳,但由于反应产生了CO,则碳的原子利用率小于100%。3. 如果反应的...
从霍可立: 原子利用率就是化学反应式中你想要的产物原子数之和比上所有反应原子数之和 在一般化学反应中,副产品通常是污染物的主要来源.反应完成后,也常须纯化分离手续,分离步骤中所使用的化学品,如溶剂,也是另一种污染源.清除了这两大...
南皮县13869216322: 在“绿色化学工艺”中,最好是反应物中原子全部转化为欲制得的产物,即原子的利用率为100%.在用C3H4(丙炔)合成C5H8O2(2 - 甲基丙烯酸甲酯)的过... - ?
从霍可立:[选项] A. CO和CH3OH B. CO2和H2O C. H2和CO D. CH3OH和H2
南皮县13869216322: \"绿色化学\"对反应原料的要求是 - ------:对反应过程的要求是-------对反应产物的要求是--------------- - ?
从霍可立: "绿色化学"对反应原料的要求是充分利用反应物中的各个原子,对反应过程的要求是在无毒、无害的条件下进行反应,对反应产物的要求是化学反应后没有副产品产生 绿色化学 污染物和废弃物的产生,是经由化学反应途径造成的.最佳的处...
南皮县13869216322: 绿色化学对反应原料的选择原则 - ?
从霍可立: 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...
南皮县13869216322: 原子利用率越高,是“绿色化学”的典范.下列反应中,符合以上“绿色化学”概念的是 - ?
从霍可立: D: 利用氨水制碳酸氢铵:NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 原子利用率是100%其他的都没有做到
南皮县13869216322: 什么是绿色化学品?怎样设计安全的化学品? - ?
从霍可立: 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“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”.它涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等...
南皮县13869216322: 绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率.原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比.在下列制备环 - ?
从霍可立: A.存在副产品CH3COOH,反应物没有全部转化为目标产物,原子利用率较低,故A错误;B.存在副产品CaCl2和H2O,反应物没有全部转化为目标产物,原子利用率较低,故B错误;C.反应物全部转化为目标产物,原子的利用率为100%,原子利用率最高,故C正确;D.存在副产品HOCH2CH2-O-CH2CH2OH和2H2O,反应物没有全部转化为目标产物,原子利用率较低,故D错误. 故选C.
南皮县13869216322: 充分利用能源、提高原子利用率、减少向环境排放废弃物等都是绿色化学基本要求.①在有机实验中,用溴的四 - ?
从霍可立: ①在有机实验中,有时必须用溴的四氯化碳溶液不能用溴的水溶液,不是从绿色化学角度考虑,故①错误;②用稀硝酸代替浓硝酸溶解、回收做银镜实验后试管内壁的银,能减少有害气体的排放,是从绿色化学角度考虑,故②正确;③用水浴加...
南皮县13869216322: 绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率.原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比.下列反应类型从理论上看原子利用率可达到1左左%的是() - ?
从霍可立:[选项] A. 加成反应 B. 分解反应 C. 酯化反应 D. 取代反应
南皮县13869216322: 有关绿色化学的知识 - ?
从霍可立: 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...