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提高化学反应原子经济性的途径有哪些

发布时间:2022-09-11 11:34:11

① 下列最符合’绿色化学‘原子经济性要求的是

原子经济性是绿色化学以及化学反应的一个专有名词。
绿色化学的“原子经济性”是指,在化学品合成过程中,合成方法和工艺应被设计成能把反应过程中所用的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中。
化学反应的“原子经济性”(Atom economy)概念是绿色化学的核心内容之一,最早由美国斯坦福大学的B.M.Trost教授提出,他针对传统上一般仅用经济性来衡量化学工艺是否可行的做法,明确指出应该用一种新的标准来评估化学工艺过程,即选择性和原子经济性,原子经济性考虑的是在化学反应中究竟有多少原料的原子进入到了产品之中,这一标准既要求尽可能地节约不可再生资源,又要求最大限度地减少废弃物排放。理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物,不产生副产物或废物,实现废物的“零排放”(Zero emission)。“原子经济性”的概念目前也被普遍承认。B.M.Trost获得1998年美国“总统绿色化学挑战奖”的学术奖。
原子经济反应是原子经济性的现实体现。理想的原子经济性的反应应该是原料分子中的原子百分之百地转变成产物,不需要附加,或仅仅需要无损耗的促进剂,即催化剂,达到零排放(zero emission)。
如:A + B=C
原子经济反应是最大限度利用资源、最大限度减少污染的必要条件,但不是充分条件。这是因为某些化学反应中:
1,反应平衡转化率很低,反应物与产物分离困难,反应物难于循环使用;
2,生产目标产物的反应是原子经济的,但反应物还能同时发生其他平行反应,生产不需要的副产物。
反应的原子经济性、高转化率、高选择性是实现资源合理利用、避免污染缺一不可的。

化学反应的“原子经济性”则是指在化学反应中究竟有多少原料的原子进入到产品之中。我们常用原子利用率来衡量化学过程的原子经济性。在合成反应中,要减少废物排放的关键是提高目标产物的选择性和原子利用率,即化学反应中,到底有多少反应物的原子转变到了目标产物中。
原子利用率的定义是目标产物的占反应物总量的百分比。即原子利用率=(预期产物的分子量/全部生成物的分子量总和)×100%
用原子利用率可以衡量在一个化学反应中,生产一定量目标产物到底会生成多少废物。在化学反应中,一旦要利用的化学反应计量式被确定下来,则其最大原子利用率也就确定了。
一般状况下,重排反应和加成反应的原子经济性最高,为100%。其他类型反应院子经济性则较低。
原子利用率达到100%的反应有两个最大的特点:
1,最大限度地利用了反应原料,最大限度地节约了资源;
2,最大限度地减少了废物排放(“零废物排放”),因而最大限度地减少了环境污染,或者说从源头上消除了由化学反应副产物引起的污染。
开发“原子经济性”反应
近年来,开发原子经济性反应已成为绿色化学研究的热点之一。例如,环氧丙烷是生产聚氨酯塑料的重要原料,传统上主要采用二步反应的氯醇法,不仅使用可能带来危险的氯气,而且还产生大量污染环境的含氯化钙废水,国内外均在开发催化氧化丙烯制环氧丙烷的原子经济反应新方法。再如,EniChem公司采用钛硅分子筛催化剂,将环己酮、氨、过氧化氢反应,可直接合成环己酮肟。对于已在工业上应用的原子经济反应,也还需要从环境保护和技术经济等方面继续研究和改进。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40%,新工艺采用3步催化反应,原子的有效利用率达80%,如果再考虑副产物乙酸的回收利用,则原子利用率达到99%。

② 能体现‘原子经济性’原则的化学反应有哪些

化合反应1991年美国着名有机化学家B. M. Trost提出了原子经济性(atom economy)的概念来评价化学反应的效率。 Trost认为,合成效率(synthetic-effciency)是当今合成方法学关注的焦点,合成效率包括两个方面:一是选择性(包括化学、区域、非对映和对映选择性);另一个就是原子经济性,即原料分子中究竟有百分之几的原子转化到产物中去了。用下列反应表示原子经济性反应:
A + B → C + D (其中 D = 0)
原子经济性/% =(被利用原子的质量/反应中所用全部反应物原子的质量)X 100
原子经济性的常见反应:重排反应 ,加成反应 ,周环反应等。

③ 提高化学反应原子经济性的主要途径有哪些

尽可能使用化合反应,聚合反应。。。

④ 举例说明提高原子利用率在绿色化学反应中的重要性

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年美国着名有机化学家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。

⑤ 提高化学反应的原子经济性有什么意义

提高化学反应的原子经济性将是以后化学发展的方向。
原子的经济性每提升1%,意味着合成的有用物质多1%,同时意味着减少1%的污染排放。其意义是非常重大的。现在提倡提高化学合成的原子经济性,倡导绿色化学合成,对节能减排,减少环境污染具有重大意义。

⑥ 哪个有机反应类型中原子经济性可达到百分百

①取代反应③酯化反应 ④水解反应三种反应生成物不止一种,有副产物产生.②加成反应和⑤加聚反应原料分子中的原子全部转化成所需要的产物,不产生副产物,原子利用率高达100%.
故选:A.

⑦ 如何提高原子的经济性

近年来,开发原子经济性反应已成为绿色化学研究的热点之一。例如,环氧丙烷是生产聚氨酯塑料的重要原料,传统上主要采用二步反应的氯醇法,不仅使用可能带来危险的氯气,而且还产生大量污染环境的含氯化钙废水,国内外均在开发催化氧化丙烯制环氧丙烷的原子经济反应新方法。再如,EniChem公司采用钛硅分子筛催化剂,将环己酮、氨、过氧化氢反应,可直接合成环己酮肟。对于已在工业上应用的原子经济反应,也还需要从环境保护和技术经济等方面继续研究和改进。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40%,新工艺采用3步催化反应,原子的有效利用率达80%,如果再考虑副产物乙酸的回收利用,则原子利用率达到99%。

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