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提高化學反應原子經濟性的途徑有哪些

發布時間:2022-09-11 11:34:11

① 下列最符合』綠色化學『原子經濟性要求的是

原子經濟性是綠色化學以及化學反應的一個專有名詞。
綠色化學的「原子經濟性」是指,在化學品合成過程中,合成方法和工藝應被設計成能把反應過程中所用的所有原材料盡可能多的轉化到最終產物中。
化學反應的「原子經濟性」(Atom economy)概念是綠色化學的核心內容之一,最早由美國斯坦福大學的B.M.Trost教授提出,他針對傳統上一般僅用經濟性來衡量化學工藝是否可行的做法,明確指出應該用一種新的標准來評估化學工藝過程,即選擇性和原子經濟性,原子經濟性考慮的是在化學反應中究竟有多少原料的原子進入到了產品之中,這一標准既要求盡可能地節約不可再生資源,又要求最大限度地減少廢棄物排放。理想的原子經濟反應是原料分子中的原子百分之百地轉變成產物,不產生副產物或廢物,實現廢物的「零排放」(Zero emission)。「原子經濟性」的概念目前也被普遍承認。B.M.Trost獲得1998年美國「總統綠色化學挑戰獎」的學術獎。
原子經濟反應是原子經濟性的現實體現。理想的原子經濟性的反應應該是原料分子中的原子百分之百地轉變成產物,不需要附加,或僅僅需要無損耗的促進劑,即催化劑,達到零排放(zero emission)。
如:A + B=C
原子經濟反應是最大限度利用資源、最大限度減少污染的必要條件,但不是充分條件。這是因為某些化學反應中:
1,反應平衡轉化率很低,反應物與產物分離困難,反應物難於循環使用;
2,生產目標產物的反應是原子經濟的,但反應物還能同時發生其他平行反應,生產不需要的副產物。
反應的原子經濟性、高轉化率、高選擇性是實現資源合理利用、避免污染缺一不可的。

化學反應的「原子經濟性」則是指在化學反應中究竟有多少原料的原子進入到產品之中。我們常用原子利用率來衡量化學過程的原子經濟性。在合成反應中,要減少廢物排放的關鍵是提高目標產物的選擇性和原子利用率,即化學反應中,到底有多少反應物的原子轉變到了目標產物中。
原子利用率的定義是目標產物的占反應物總量的百分比。即原子利用率=(預期產物的分子量/全部生成物的分子量總和)×100%
用原子利用率可以衡量在一個化學反應中,生產一定量目標產物到底會生成多少廢物。在化學反應中,一旦要利用的化學反應計量式被確定下來,則其最大原子利用率也就確定了。
一般狀況下,重排反應和加成反應的原子經濟性最高,為100%。其他類型反應院子經濟性則較低。
原子利用率達到100%的反應有兩個最大的特點:
1,最大限度地利用了反應原料,最大限度地節約了資源;
2,最大限度地減少了廢物排放(「零廢物排放」),因而最大限度地減少了環境污染,或者說從源頭上消除了由化學反應副產物引起的污染。
開發「原子經濟性」反應
近年來,開發原子經濟性反應已成為綠色化學研究的熱點之一。例如,環氧丙烷是生產聚氨酯塑料的重要原料,傳統上主要採用二步反應的氯醇法,不僅使用可能帶來危險的氯氣,而且還產生大量污染環境的含氯化鈣廢水,國內外均在開發催化氧化丙烯制環氧丙烷的原子經濟反應新方法。再如,EniChem公司採用鈦硅分子篩催化劑,將環己酮、氨、過氧化氫反應,可直接合成環己酮肟。對於已在工業上應用的原子經濟反應,也還需要從環境保護和技術經濟等方面繼續研究和改進。實現反應的高原子經濟性,就要通過開發新的反應途徑、用催化反應代替化學計量反應等手段,1997年的新合成路線獎的獲得者BCH公司的工作即是一個很好的例證。該公司開發了一種合成布洛芬的新工藝(布洛芬是一種廣泛使用的非類固醇類的鎮靜、止痛葯物),傳統生產工藝包括6步化學計量反應,原子的有效利用率低於40%,新工藝採用3步催化反應,原子的有效利用率達80%,如果再考慮副產物乙酸的回收利用,則原子利用率達到99%。

② 能體現『原子經濟性』原則的化學反應有哪些

化合反應1991年美國著名有機化學家B. M. Trost提出了原子經濟性(atom economy)的概念來評價化學反應的效率。 Trost認為,合成效率(synthetic-effciency)是當今合成方法學關注的焦點,合成效率包括兩個方面:一是選擇性(包括化學、區域、非對映和對映選擇性);另一個就是原子經濟性,即原料分子中究竟有百分之幾的原子轉化到產物中去了。用下列反應表示原子經濟性反應:
A + B → C + D (其中 D = 0)
原子經濟性/% =(被利用原子的質量/反應中所用全部反應物原子的質量)X 100
原子經濟性的常見反應:重排反應 ,加成反應 ,周環反應等。

③ 提高化學反應原子經濟性的主要途徑有哪些

盡可能使用化合反應,聚合反應。。。

④ 舉例說明提高原子利用率在綠色化學反應中的重要性

原子利用率就是化學反應式中你想要的產物原子數之和比上所有反應原子數之和

在一般化學反應中,副產品通常是污染物的主要來源。反應完成後,也常須純化分離手續,分離步驟中所使用的化學品,如溶劑,也是另一種污染源。清除了這兩大污染源,綠色化學就躍然而出了。

若化學反應後沒有副產品產生,不就沒有污染物了嗎?因此,化合物的綠色合成途徑首先會考慮每個原子的利用,決不輕視它們的來去。所要的反應生成物中,若反應物里的原子數百分之百都得到了利用,那麼,這個化學反應就沒有廢棄物產生。

綠色化學的核心內容之一是「原子經濟性」,即充分利用反應物中的各個原子,因而既能充分利用資源,又能防止污染。原子經濟性的概念是1991年美國著名有機化學家Trost(為此他曾獲得了1998年度的總統綠色化學挑戰獎的學術獎)提出的, 用原子利用率衡量反應的原子經濟性,為高效的有機合成應最大限度地利用原料分子的每一個原子,使之結合到目標分子中,達到零排放。綠色有機合成應該是原子經濟性的。原子利用率越高,反應產生的廢棄物越少,對環境造成的污染也越少。要提高化學反應中原子利用率,最佳方法即運用觸媒(即催化劑),可使化學反應更有效率且更有特異性,有利於所要的生成物產生,而不需要的副產品大大減少甚至沒有。因此,在21世紀的綠色化學製造業中,觸媒將扮演極為重要的角色。

其次,綠色化學的目標是改用無害及可再生使用的化學葯品或溶劑。例如,化學反應中常用的氧化劑如高錳酸鉀、過硫酸鉀、氧氣等,都會帶來大量有害副產品,而以過氧化氫為氧化劑的氧化反應副產品是水,因此,過氧化氫有「清潔先生」的稱謂。此外,臭氧也是一種污染性小的氧化劑,但利用臭氧的設備成本高,較少使用。

現在,許多化工廠紛紛尋找沒有污染的綠色溶劑,包括研究使用水當溶劑、使用新型離子液體取代現有的有機溶劑等。

最後,綠色化學的策略從根本上講是師法自然。在大自然的物質循環里,各類植物是經過各種不同的生化反應後,產生各類蔬菜、水果供動物食用;而動物的排泄物、遺體再經由細菌分解而釋回大自然,供應植物養分所需。化學反應物的循環利用--這就是最綠色的大自然的化學製造工藝。人類化學的最終目標就是要學習這種循環利用的方式。

綠色化學又稱環境友好化學,它的主要特點是:

1.充分利用資源和能源,採用無毒、無害的原料;

2.在無毒、無害的條件下進行反應,以減少廢物向環境排放;

3.提高原子的利用率,力圖使所有作為原料的原子都被產品所消納,實現「零排放」;

4.生產出有利於環境保護、社區安全和人體健康的環境友好的產品。

⑤ 提高化學反應的原子經濟性有什麼意義

提高化學反應的原子經濟性將是以後化學發展的方向。
原子的經濟性每提升1%,意味著合成的有用物質多1%,同時意味著減少1%的污染排放。其意義是非常重大的。現在提倡提高化學合成的原子經濟性,倡導綠色化學合成,對節能減排,減少環境污染具有重大意義。

⑥ 哪個有機反應類型中原子經濟性可達到百分百

①取代反應③酯化反應 ④水解反應三種反應生成物不止一種,有副產物產生.②加成反應和⑤加聚反應原料分子中的原子全部轉化成所需要的產物,不產生副產物,原子利用率高達100%.
故選:A.

⑦ 如何提高原子的經濟性

近年來,開發原子經濟性反應已成為綠色化學研究的熱點之一。例如,環氧丙烷是生產聚氨酯塑料的重要原料,傳統上主要採用二步反應的氯醇法,不僅使用可能帶來危險的氯氣,而且還產生大量污染環境的含氯化鈣廢水,國內外均在開發催化氧化丙烯制環氧丙烷的原子經濟反應新方法。再如,EniChem公司採用鈦硅分子篩催化劑,將環己酮、氨、過氧化氫反應,可直接合成環己酮肟。對於已在工業上應用的原子經濟反應,也還需要從環境保護和技術經濟等方面繼續研究和改進。實現反應的高原子經濟性,就要通過開發新的反應途徑、用催化反應代替化學計量反應等手段,1997年的新合成路線獎的獲得者BCH公司的工作即是一個很好的例證。該公司開發了一種合成布洛芬的新工藝(布洛芬是一種廣泛使用的非類固醇類的鎮靜、止痛葯物),傳統生產工藝包括6步化學計量反應,原子的有效利用率低於40%,新工藝採用3步催化反應,原子的有效利用率達80%,如果再考慮副產物乙酸的回收利用,則原子利用率達到99%。

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