现代化进展与中学化学ppt课件.pptx

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1、2013国培计划国培计划-河南河南1现代化学进展与中学化学现代化学进展与中学化学2013年年10月月21日日张张志国志国 副教授副教授2013国培计划国培计划-河南河南自觉、主动、积极参与自觉、主动、积极参与收集、阅读相关资料收集、阅读相关资料研究性学习研究性学习本课程的学习要求本课程的学习要求2013国培计划国培计划-河南河南现代化学与中学化学现代化学与中学化学中学中学化学现代内容研究与设计化学现代内容研究与设计主主 编编：王明召：王明召出出 版版 社社：北京师范大学出版社：北京师范大学出版社出版时间：出版时间：20112011年年6 6月月1 1日日3推荐书籍推荐书籍2013国培计划国培计

2、划-河南河南4化学进展丛书化学进展丛书推荐书籍推荐书籍2013国培计划国培计划-河南河南本课程的主要内容本课程的主要内容一、化学与生命一、化学与生命二、化学与能源二、化学与能源三、化学与材料三、化学与材料四、化学与环境四、化学与环境五、化学与五、化学与生活生活六、对中学化学教育的六、对中学化学教育的思考思考5徐徐光光宪宪:如如没没有有发发明明合合成成氨氨、合合成成尿尿素素和和第第一一、第第二二、第第三三代代新新农农药药的的技技术术，世世界界粮粮食食产产量量至至少少要要 减半，减半，60亿人口亿人口中的中的30亿亿就会因饥饿而死亡。就会因饥饿而死亡。合合成成氨氨技技术术是是哈哈勃勃(Haber)

3、在在1909年年发发明明，在在1918年年因因而而获获得得诺诺贝贝尔尔化化学学奖奖。人人们们把把哈哈勃勃的的合合成成氨氨技技术术评评为为20世世纪纪最最重重要要的的发发明明。一、化学与生命一、化学与生命2013国培计划国培计划-河南河南药物化学药物化学在过去对人类健康有哪些贡献在过去对人类健康有哪些贡献?没没有有发发明明合合成成各各种种抗抗生生素素和和大大量量新新药药物物的的技技术术，人类平均寿命要缩短人类平均寿命要缩短25年年。1900年年在在美美国国出出生生的的一一名名男男子子的的期期望望寿寿命命只只有有47岁岁，但但是是上上世世纪纪末末出出生生的的美美国国男男子子的的期期望望寿寿命命大大

4、约约是是75。这这个个难难以以置置信信的的进进步步相相当当程程度度上上要要归归功功于于药药物物化化学家的贡献。其中最重要的例子是学家的贡献。其中最重要的例子是抗菌素抗菌素的开发。的开发。一、化学与生命一、化学与生命2013国培计划国培计划-河南河南青霉素使人类平均寿命延长了约青霉素使人类平均寿命延长了约十年十年 20世世纪纪人人类类的的期期望望寿寿命命大大大大延延长长，这这在在相相当当程程度度上上得得益益于于化化学学家家一一方方面面协协助助实实现现了了诸诸如如青青霉霉素素类类抗抗菌菌素素的的化化工工规规模模的的批批量量生生产产，有有人人估计，仅青霉素一个药物的使用便使人类的平均寿命延长了大约估

5、计，仅青霉素一个药物的使用便使人类的平均寿命延长了大约10年年。弗莱明弗莱明 钱恩钱恩 他们于他们于1945年共同获得诺贝尔年共同获得诺贝尔医学和生理学医学和生理学奖奖一、化学与生命一、化学与生命弗洛里弗洛里与原子弹、雷达并称为第二次世界大战中的三大与原子弹、雷达并称为第二次世界大战中的三大发明！发明！2013国培计划国培计划-河南河南1939年年诺贝尔生理学和医学奖授予多诺贝尔生理学和医学奖授予多马克马克 二二十十世世纪纪三三十十年年代代以以前前，发发生生细细菌菌感感染染经经常常是是致致命命的的。当当时时，化化学学们们合合成成了了许许多多化化工工产产品品如如染料，包括磺胺类产品。染料，包括磺

6、胺类产品。德德国国科科学学家家Gerhard Domagk 采采用用各各种种新新的的方方法法制制备备这这些些化化学学产产品品，期期望望它它们们能能有有杀杀菌菌功功能能，1932年年发发现现了了红红棕棕色色染染料料Prontosil(百百浪浪多多息息偶偶氮氮磺磺胺胺：世世界界上上第第一一种种商商品品化化的的合合成成抗抗菌菌药药)。一、化学与生命一、化学与生命GerhardDomagk2013国培计划国培计划-河南河南人类已经清楚磺胺能杀菌同时对人无毒的原因人类已经清楚磺胺能杀菌同时对人无毒的原因 人人和和细细菌菌的的生生物物化化学学是是不不同同的的。细细菌菌要要制制造造基基本本的的维维生生素素叶

7、叶酸酸，而而磺磺胺胺能能够够阻阻碍碍细细菌菌中中制制造造叶叶酸酸的的酶酶；没没有有叶叶酸酸，细细菌菌不不能能存存活活。人人体体内内没没有有这这种种酶酶，我我们们可可从从食食物物中中获获取取叶叶酸酸。从从某某种种意意义义上上来来看看，因因为为人人在在生生物物化化学学方方面面的的缺缺陷陷(我我们们不不能能制制造造一一种种重重要要的的维维生素生素,但是我们可以从食物中得到它但是我们可以从食物中得到它)，反而使人得到安全。，反而使人得到安全。一、化学与生命一、化学与生命2013国培计划国培计划-河南河南Random screening vs rational drug design 发发现现磺磺胺胺药

8、药物物的的过过程程称称做做随随机机筛筛选选过过程程。称称之之为为随随机机，是是因因为为不不存存在在任任何何合合乎乎逻逻辑辑的的理理由由，可可以以期期望望一一种衣用染料会是一种选择性的杀菌剂。种衣用染料会是一种选择性的杀菌剂。Random screening is still used extensively today.但但是是，如如果果有有了了更更多多的的生生物物化化学学信信息息，药药物物化化学学家家也也越越来来越越多多地地用用另另一一种种称称之之为为合合理理药药物物设设计计的的方方法法，用以设计和制造具有所期望的生物效应的特殊分子。用以设计和制造具有所期望的生物效应的特殊分子。一、化学与生

9、命一、化学与生命2013国培计划国培计划-河南河南紫杉醇紫杉醇:由紫杉树皮及针叶提取到全合成由紫杉树皮及针叶提取到全合成 紫紫杉杉醇醇(Taxol)是是从从太太平平洋洋红红豆豆杉杉中中分分离离出出来来的的化化合合物物，1971年年报报道道了了其其结结构构。该该化化合合物物于于1992年年被被美美国国食食品品和和药药品品管管理理局局(FDA)批批准准为为抗抗乳乳腺腺癌癌和和抗抗卵卵巢巢癌癌的的药药物物。紫紫杉杉醇醇在在红红豆豆杉杉树树皮皮中中含含量量很很低低，又又表表现现出出独独特特的的抗抗癌癌机机制制。可可以以不不用用紫紫杉杉树树皮皮，而而用用其其针针叶叶作作原原料料合合成成。Nicolaou

10、小小组组和和Holton小小组组于于1994年年率率先先报报道道了了其其全全合成。合成。一、化学与生命一、化学与生命2013国培计划国培计划-河南河南有的人看到已经发生的事情，问有的人看到已经发生的事情，问：“为什么为什么会会这样这样?”我却梦想我却梦想从未有过的事物，然后从未有过的事物，然后追问追问：“为什么为什么不能不能这样这样?”萧伯萧伯纳纳 爱尔兰爱尔兰剧作家剧作家一步化学合成一步化学合成反应，反应，如同如同棋手的一步棋手的一步棋棋！一、化学与生命一、化学与生命2013国培计划国培计划-河南河南天然产物合成进入天然产物合成进入”艺术期艺术期”Woodward一段经常被引用的话一段经常被

11、引用的话:“有有机机合合成成中中有有激激动动、有有探探险险、也也有有挑挑战战，也也可可包包含含着着伟伟大大的的艺艺术术，仅仅这这些些已足以令人赞叹已足以令人赞叹.”.一、化学与生命一、化学与生命2013国培计划国培计划-河南河南15从天然植物药物到现代化学药物从天然植物药物到现代化学药物人类与疟疾的抗争：西方医药的光辉实例与中国故事人类与疟疾的抗争：西方医药的光辉实例与中国故事 疟疟疾疾是是最最严严重重的的传传染染病病之之一一，全全球球每每年年有有2亿亿-3亿亿感感染染者者，死亡死亡200万万-300万。万。1995年年蒿蒿甲甲醚醚被被WHO(世世界界健健康康组组织织)列列入入国国际际药药典典

12、，这这是我国第一个被国际公认的独创新药。是我国第一个被国际公认的独创新药。2001年年，世世界界卫卫生生组组织织向向恶恶性性疟疟疾疾流流行行的的所所有有国国家家推推荐荐以青蒿素为基础的联合疗法。以青蒿素为基础的联合疗法。一、化学与生命一、化学与生命2013国培计划国培计划-河南河南16公公元元前前2700年年，中中国国的的古古典典医医书书黄黄帝帝内内经经描描述述了了疟疟疾疾(瘴气瘴气)的相关症状：发热、寒颤、出汗退热等。的相关症状：发热、寒颤、出汗退热等。公公元元前前4世世纪纪，疟疟疾疾广广为为希希腊腊人人所所知知;印印度度古古代代医医学学经经典典苏苏斯斯鲁鲁塔塔集集认认为为，疟疟疾疾的的发发

13、热热病病症症与与某某种种昆昆虫虫的的叮叮咬咬有关。有关。中中国国古古代代称称疟疟疾疾为为“瘴瘴气气”,意意大大利利语语称称疟疟疾疾为为“malaria”,意思是意思是“坏空气坏空气”,表明中西方对这种疾病有相似的认识。表明中西方对这种疾病有相似的认识。一、化学与生命一、化学与生命2013国培计划国培计划-河南河南1717世世纪纪时时，印印第第安安人人开开始始用用一一种种树树皮皮治疗疟疾。这种树就是金鸡纳树治疗疟疾。这种树就是金鸡纳树。1826年年法法国国化化学学家家皮皮埃埃尔尔佩佩尔尔蒂蒂埃埃(Pierre Pelletier)和和 约约 瑟瑟 夫夫 卡卡 文文 顿顿(Joseph Caven

14、tou)从从金金鸡鸡纳纳树树皮皮中中提提取出奎宁。取出奎宁。1907年年，德德国国化化学学家家P拉拉比比推推导导出出奎奎宁的化学结构式。宁的化学结构式。从从金金鸡鸡纳纳(cinchona)到到奎奎宁宁，从从提提取取到到合合成成：西西方方科科学学致致力于解开植物治疟的秘密力于解开植物治疟的秘密一、化学与生命一、化学与生命2013国培计划国培计划-河南河南18中国的青蒿比西方的金鸡纳早得多中国的青蒿比西方的金鸡纳早得多青青蒿蒿（黄黄花花蒿蒿）在在中中国国民民间间又又称称作作臭臭蒿蒿和和苦苦蒿蒿，属属菊菊科科一年生草本植物。一年生草本植物。公公元元前前2世世纪纪，中中国国先先秦秦医医方方书书五五十十

15、二二病病方方已已经经对对植物青蒿有所记载；植物青蒿有所记载；公公元元前前340年年，东东晋晋的的葛葛洪洪在在肘肘后后备备急急方方中中，首首次次描述了青蒿的退热功能；描述了青蒿的退热功能；李时珍的李时珍的本草纲目本草纲目则说它能则说它能“治疟疾寒热治疟疾寒热”。一、化学与生命一、化学与生命2013国培计划国培计划-河南河南192011年屠呦呦教授获得了年屠呦呦教授获得了“拉斯克奖拉斯克奖”中的临床医学奖。中的临床医学奖。颁奖词：颁奖词：此此为为奖奖励励她她发发现现青青蒿蒿素素药药物物，救救治治了了全全球球，特特别别是是发展中国家的成千上万疟疾发展中国家的成千上万疟疾患者！患者！诗经诗经：“呦呦鹿

16、鸣呦呦鹿鸣，食，食野之蒿野之蒿”一、化学与生命一、化学与生命2013国培计划国培计划-河南河南20现今的能源现今的能源状态状态二、化学与能源二、化学与能源石油石油(1万万亿亿桶桶)煤炭煤炭(1万万亿亿吨吨)天然气天然气(120万万亿亿立方米立方米)化石燃料化石燃料现现状状能量来源能量来源化石燃料化石燃料 90%其他燃料其他燃料 10%2013国培计划国培计划-河南河南21二、化学与能源二、化学与能源250200150100500石油 46年天然气 65年煤炭 219年储储量有限的化石燃料量有限的化石燃料2013国培计划国培计划-河南河南22二、化学与二、化学与能源能源新能新能源源水能水能风能风

17、能氢能氢能生物质生物质能能地热能地热能潮汐能潮汐能核能核能太阳能太阳能2013国培计划国培计划-河南河南231、能源之母、能源之母太阳能太阳能二、化学与二、化学与能源能源2013国培计划国培计划-河南河南24太阳能的太阳能的优点：优点：不不产产生生的的有有害害气气体体和和废废渣渣，不不污污染染环环境境，被称作被称作“干净能源干净能源”。使用使用方便、安全。方便、安全。成本成本低廉，可以再生。低廉，可以再生。二、化学与二、化学与能源能源2013国培计划国培计划-河南河南25二、化学与二、化学与能源能源A、对可见光的利用、对可见光的利用2013国培计划国培计划-河南河南26二、化学与能源二、化学与

18、能源太阳能电池染料敏化太阳能电池染料敏化太阳能电池功能高分子太阳能电池功能高分子太阳能电池无机太阳能电池无机太阳能电池硅太阳能电池硅太阳能电池 2013国培计划国培计划-河南河南27染料敏化太阳能电池样机染料敏化太阳能电池样机二、化学与二、化学与能源能源2013国培计划国培计划-河南河南28太阳能电池的发展方向太阳能电池的发展方向材料与器件结构的研究与开发材料与器件结构的研究与开发n各种太阳能电池材料研究各种太阳能电池材料研究n杂质与缺陷的转换效率及稳定性影响杂质与缺陷的转换效率及稳定性影响n使用薄膜技术和剥离技术。使用薄膜技术和剥离技术。n大规模生产技术的开发大规模生产技术的开发跟踪与聚光跟

19、踪与聚光储电及并网发电结合储电及并网发电结合n并网发电并网发电n以建成多个兆瓦级的电站，以建成多个兆瓦级的电站，100MW规模太阳能热发电站规模太阳能热发电站与建筑物结合与建筑物结合n架设太阳电池组件架设太阳电池组件o日本：日本：1994-2000年年 2万套屋顶光伏系统万套屋顶光伏系统185MW；七万屋顶计划；七万屋顶计划 280MWo美国：美国：19972010年年 百万屋顶计划百万屋顶计划 3025MW 发电成本发电成本6美分美分n集成在建筑材料上集成在建筑材料上o曲线形屋顶瓦、垂直幕墙、窗用玻璃曲线形屋顶瓦、垂直幕墙、窗用玻璃二、化学与二、化学与能源能源2013国培计划国培计划-河南河

20、南29B、对红外线的利用、对红外线的利用光热转换，即光热转换，即把太阳能直接转变成热能。把太阳能直接转变成热能。热利用分为热利用分为：低温热利用、中温热利用和高温热利用：低温热利用、中温热利用和高温热利用。二、化学与二、化学与能源能源2013国培计划国培计划-河南河南30C、对紫外线的利用、对紫外线的利用二、化学与二、化学与能源能源2013国培计划国培计划-河南河南31 “可可燃燃冰冰”的的主主要要成成分分是是甲甲烷烷与与水水分分子子，学学名名为为“天天然然气气水水合合物物”，又又称称“笼笼形形包包合合物物”，分分子子结结构构式式为为：CH4H2O。天天然然气气水水合合物物是是在在一一定定条条

21、件件（合合适适的的温温度度、压压力力、气气体体饱饱和和度度、水水的的盐盐度度、PH值值等等）下下，由由气气体体或或挥挥发发性性液液体体与与水水相相互互作作用用过过程程中中形形成成的的白白色色固固态态结结晶晶物物质，外观像冰质，外观像冰。2、可燃冰、可燃冰未来的新能源未来的新能源二、化学与二、化学与能源能源2013国培计划国培计划-河南河南32开采是柄开采是柄“双刃剑双刃剑”天天然然“可可燃燃冰冰”埋埋藏藏于于海海底底的的岩岩石石中中，和和石石油油、天天然然气气相相比比，它它不不易易开开采采和和运运输输，世世界界上上至至今今还还没没有有完完美美的的开开采采方方案案。中中国国科科学学院院院院士士、

22、中中国国地地球球物物理理学学会会理理事事汪汪集集在在一一份份资资料料上上认认为为，首首先先是开采这种水合物会给生态造成一系列严重问题。是开采这种水合物会给生态造成一系列严重问题。二、化学与二、化学与能源能源2013国培计划国培计划-河南河南33已已建成核电建成核电项目项目6个个在建核电项目在建核电项目10个个拟拟建核电项目建核电项目27个个3、魔鬼与、魔鬼与天使天使核能核能二、化学与二、化学与能源能源2013国培计划国培计划-河南河南34在建设中的中国快堆在建设中的中国快堆下一代核电站下一代核电站“快堆快堆”（魔炉）（魔炉）“燃料燃料”越烧越多的越烧越多的“魔炉魔炉”天然天然铀资源的利用率：铀

23、资源的利用率：热堆：热堆：1%2%；快堆：快堆：60%-70%；利用率可以增加利用率可以增加3560倍！倍！二、化学与二、化学与能源能源2013国培计划国培计划-河南河南35蓄电池蓄电池1905年年,第一个蓄电池用于汽车照明第一个蓄电池用于汽车照明;1914年年,第一次将启动型蓄电池用于汽车第一次将启动型蓄电池用于汽车;1922年年,第第一一个个BOSCH摩摩托托车车用用蓄蓄电电池池出出现在摩托车上现在摩托车上;1926年年,第一台蓄电池充电器问世第一台蓄电池充电器问世;1927年年以以后后,Bosch公公司司开开发发出出汽汽车车用用蓄蓄电电池。池。干电池干电池4、化学、化学电池电池实用实用的

24、能源的能源1887年年,英英国国人人赫赫勒勒森森(Wilhelm Hellesen)发发明了最早的干电池。明了最早的干电池。2011年年我我国国干干电电池池行行业业的的资资产产总总额额为为880.91亿亿元元，实实现现销销售售收收入入965.15亿元亿元!二、化学与能源二、化学与能源2013国培计划国培计划-河南河南36锂电池锂电池镍氢电池（高压镍氢电池）镍氢电池（高压镍氢电池）二、化学与能源二、化学与能源2013国培计划国培计划-河南河南37燃料电池燃料电池二、化学与二、化学与能源能源2013国培计划国培计划-河南河南385、环境友好、环境友好-氢能源氢能源氢能经济的背景氢能经济的背景大大气

25、气中中二二氧氧化化碳碳逐逐年年增增加加，地地球球不不断断变变暖暖，生生态态环环境境恶恶化化，自自然然灾灾害害频频发发，造造成成的的损损失失逐逐年增加。年增加。化石能源储量有限，消耗加快。化石能源储量有限，消耗加快。能源结构单一，过渡依赖化石能源。能源结构单一，过渡依赖化石能源。经济增长、环境保护和社会发展的压力。经济增长、环境保护和社会发展的压力。氢：储量大，分布广，清洁无氢：储量大，分布广，清洁无污染！污染！二、化学与二、化学与能源能源2013国培计划国培计划-河南河南39氢能社会构想氢能社会构想终端用户终端用户再生能再生能源制氢源制氢天然气制氢天然气制氢燃料电池工厂燃料电池工厂CO2处理处

26、理加氢站加氢站电厂电厂二、化学与能源二、化学与能源2013国培计划国培计划-河南河南40氢气的储存氢气的储存 类类 型型典型技术典型技术体积密度体积密度重量密度重量密度(wt)备备 注注物理物理方法方法液态氢液态氢71/37 g/l5%20K,能耗大能耗大高压氢高压氢39/24 g/l3.3%RT,70MPa大比表吸附剂大比表吸附剂1%80K纳米碳管纳米碳管100 g/l4%30%NaBH4溶液溶液二、化学与能源二、化学与能源2013国培计划国培计划-河南河南41硼氢化合物贮氢硼氢化合物贮氢硼氢化物硼氢化物氢含量氢含量 wt%研究者研究者formulareactionLiBH418.213.5

27、 Zutel et al.NaBH410.510.5Millennium Cell et al.NH3BH319.519.5Wolf et al.NH4BH424.524.5Unstable-20Al(BH4)316.8Potential chemical substance for H2 storageMg(BH4)214.8LiAlH2(BH4)215.2二、化学与能源二、化学与能源2013国培计划国培计划-河南河南42B99N99C186 nanotubesBN纳米结构贮氢纳米结构贮氢二、化学与二、化学与能源能源2013国培计划国培计划-河南河南三三、化学与、化学与材料材料43材料发展历

28、史材料发展历史 人人类类文文明明的的发发展展史史就就是是一一部部利利用用材材料料、制制造造材材料料和和创创造材料的造材料的历史。历史。在在人人类类社社会会的的发发展展和和进进步步过过程程中中，材材料料是是一一个个带带有有时时代和文明标志的基础代和文明标志的基础。2013国培计划国培计划-河南河南44天然材料天然材料 陶瓷陶瓷 青铜青铜 铁铁 钢钢 有色金属有色金属 高分子材料高分子材料 新型材料新型材料材料发展的历史演进材料发展的历史演进三三、化学与、化学与材料材料2013国培计划国培计划-河南河南45什么是新型材料？主要有什么特点？什么是新型材料？主要有什么特点？新新型型材材料料:通通常常是

29、是指指对对现现代代化化科科学学技技术术进进步步和和国国民民经经济济发发展展以以及及提提高高综综合合国国力力有有重重大大推推动动作作用用的的最最新新发发展展或或正正在在发发展展的的材材料料。这这些些材材料料和和传传统统材材料料相相比比具具有有优优异异的的性性能能和和特特定定的的功功能能，是是发发展展信信息息、航航天天、生生物物、能能源源等等高高技技术术的的重重要物质基础。要物质基础。三、化学与材料三、化学与材料2013国培计划国培计划-河南河南46为什么要发展新型材料？为什么要发展新型材料？新新型型材材料料能能够够促促使使生生产产力力得得到到极极大大的的提提高高，推推动动人人类社会的发展类社会的

30、发展新型材料是现代国民经济各行业发展的基础新型材料是现代国民经济各行业发展的基础新型材料是国防现代化的保证新型材料是国防现代化的保证新型材料是科技进步的关键新型材料是科技进步的关键 没没有有材材料料科科学学的的发发展展，没没有有新新材材料料的的出出现现，就就不不会会有有高高新新技技术术产产品品的的出出现现，也也就就失失去去了了人人类类社社会会进进步步的物质基础。的物质基础。三、化学与材料三、化学与材料2013国培计划国培计划-河南河南47新型材料有那些种类？新型材料有那些种类？1.纳米材料纳米材料2.超导材料超导材料3.形状记忆合金形状记忆合金4.梯度功能材料梯度功能材料5.非晶态合金材料非晶

31、态合金材料6.信息材料信息材料7.新能源材料新能源材料8.光学材料光学材料 9.新型高分子材料新型高分子材料10.新型无机非金属材料新型无机非金属材料11.智能材料智能材料12.磁性材料磁性材料13.生物医用材料生物医用材料14.环境材料环境材料15.航空材料航空材料 三、化学与材料三、化学与材料2013国培计划国培计划-河南河南48新材料化学科学新材料化学科学新材料的研究主要有以下几个方面：新材料的研究主要有以下几个方面：复合型材料复合型材料新型能源材料新型能源材料可生物降解高分子材料可生物降解高分子材料有机物体系膜分离及膜材料的研究有机物体系膜分离及膜材料的研究生物材料化学生物材料化学三、

32、化学与材料三、化学与材料2013国培计划国培计划-河南河南管中窥豹管中窥豹从假牙制作史看材料发展史从假牙制作史看材料发展史49第一代镶牙材料就采用了人或动物的第一代镶牙材料就采用了人或动物的牙齿牙齿河马牙齿河马牙齿象牙象牙牛牙牛牙三、化学与材料三、化学与材料2013国培计划国培计划-河南河南第二代假牙是金属第二代假牙是金属假牙假牙50三、化学与材料三、化学与材料2013国培计划国培计划-河南河南第三代是以陶瓷为代表的无机非金属材料第三代是以陶瓷为代表的无机非金属材料51三、化学与材料三、化学与材料2013国培计划国培计划-河南河南5220世世纪纪前前材材料料进进步步主主要要依依靠靠人人们们经经

33、验验积积累累和和技技巧巧，发发展展缓缓慢慢在在于于人人们们还还没没能能对对材材料料在在科科学学上上有有深深刻刻的的认认识识和理解，缺乏科学对材料发展的指导。和理解，缺乏科学对材料发展的指导。20世世纪纪科科学学突突破破成成功功揭揭示示了了微微观观世世界界的的基基本本规规律律，加加速速了了人人们们对对声声、光光、电电、磁磁、热热现现象象以以及及材材料料内内部部结结构构的的认认识识，这这既既促促使使多多种种新新材材料料的的诞诞生生，也也开开辟辟了了一一系列重大科学技术突破系列重大科学技术突破。科科学学引引导导和和高高技技术术产产业业发发展展推推动动的的双双重重作作用用，诞诞生生各各种各样的新材料，

34、构成种各样的新材料，构成21世纪人类文明的基础。世纪人类文明的基础。材料发展历史小结材料发展历史小结三三、化学与、化学与材料材料2013国培计划国培计划-河南河南53四四、化学与、化学与环境环境532013国培计划国培计划-河南河南54 54四四、化学与、化学与环境环境2013国培计划国培计划-河南河南55四四、化学与、化学与环境环境2013国培计划国培计划-河南河南56四四、化学与、化学与环境环境2013国培计划国培计划-河南河南公公元元前前707年年到到1935年年，共共发发生生蝗蝗灾灾769次次,即即每每3-5年一次。年一次。山东蝗灾曾使大量灾民迁移到大连。山东蝗灾曾使大量灾民迁移到大连

35、。1845-1849年年，因因土土豆豆病病害害绝绝收收150万万爱爱尔尔兰兰人人迁迁移到美国。移到美国。第第一一次次世世界界大大战战因因军军中中虱虱子子导导致致4000万万人人患患斑斑疹疹伤寒，伤寒，500万人死亡。蚊虫造成疟疾流行。万人死亡。蚊虫造成疟疾流行。57四四、化学与、化学与环境环境2013国培计划国培计划-河南河南1990年年，美美国国国国会会通通过过了了“防防止止污污染染法法案案”，明明确确提提出出了了防防止止污污染染这这一一概概念念。它它包包括括废废弃弃物物的的清清除除、处处理理、回回收收、减减少少和和杜杜绝绝污污染染源源。其其中中“杜杜绝绝污污染染源源”代代表表了预防污染这一

36、概念的最终目标。了预防污染这一概念的最终目标。1991年年，“绿绿色色化化学学”由由美美国国化化学学会会首首次次提提出出，并并成成为为美美国国环环保保局局的的中中心心口口号号，从从而而确确立立了了绿绿色色化化学学的的重重要地位。要地位。绿色化学的诞生绿色化学的诞生四四、化学与、化学与环境环境582013国培计划国培计划-河南河南 绿绿色色化化学学又又称称环环境境无无害害化化学学或或环环境境友友好好化化学学或或清清洁洁化化学学，即即是是利利用用新新的的工工艺艺和和方方法法，减减少少或或消消除除有有害害物物质质的的使使用用，避避免免有有害害产产物物、副副产产物物的的产产生生，实实现现“零零排排放放

37、”，从从而而保保护护人人类类健健康康、社社会会安安全全和和生生态态环环境境的的化化学学。绿绿色色化化学学的的理理想想在在于于不不再再使使用用有有毒毒、有有害害的的物物质质，不不再再产生废物，不再处理废物。产生废物，不再处理废物。始端始端始端始端预防预防预防预防，胜，胜，胜，胜于于于于终端终端终端终端控制！控制！控制！控制！四四、化学与、化学与环境环境基本概念基本概念592013国培计划国培计划-河南河南绿色化学研究的中心内容绿色化学研究的中心内容原子经济性、高选择性反应原子经济性、高选择性反应 产品的绿色化产品的绿色化（环境（环境友好的友好的产品）产品）催化剂、溶剂的催化剂、溶剂的绿色化绿色化

38、 原料无毒、无害原料无毒、无害 可再生资源可再生资源为原料为原料 美美国国Stanford 大大学学的的B.M.Trost 教教授授在在1991年年首首次次提提出出了了反反应应的的“原原子子经经济济性性”新新概概念念。即即反反应应中中绝绝大大多多数数甚甚至至全全部部的的反反应应物物原原子子都都被被引引入入目目标标产产物物，产产生生极极少少甚甚至至不不产生副产物，以达到产生副产物，以达到“零排放零排放”的目的。的目的。四、化学与环境四、化学与环境602013国培计划国培计划-河南河南61 绿绿色色化化学学作作为为一一门门新新的的学学科科，经经过过10多多年年的的研研究究与与发发展展，该该领领域域

39、的的先先驱驱研研究究者者已已总总结结出出绿绿色色化化学学的的一一些些理理论论和和原原则则，为为绿绿色色化化学学今今后后的的研研究究工工作作奠奠定定了了基基础础。P.T.Anstas和和J.C.Waner提提出出的的12条条绿绿色色化化学学原原则则，目目前前为为国国际际化化学学界界所所公公认认，它它既既反反映映了了绿绿色色化化学学发发展展以以来来的的多多方方面面的的研研究究工工作作内内容容，也也指指明了绿色化学未来的发展方向。明了绿色化学未来的发展方向。John C.WarnerPaul T.Anastas绿色化学十二条原则绿色化学十二条原则四、化学与环境四、化学与环境2013国培计划国培计划-

40、河南河南1、污染污染领域：领域：防止污染的产生优于治理产生的污染。防止污染的产生优于治理产生的污染。2、原原子子经经济济：设设计计的的合合成成方方法法应应使使生生产产过过程程中中所所采采用用的的原原料料最最大大量地转移到最终产品中。量地转移到最终产品中。3、不不那那么么有有害害的的化化学学合合成成：设设计计合合成成方方法法时时，只只要要可可能能，应应最最大大限度地使用产生无毒或毒性小的物质。限度地使用产生无毒或毒性小的物质。4、设设计计较较安安全全的的化化学学物物质质：设设计计化化学学产产品品时时应应尽尽量量保保持持其其功功效效而而降低降低 其毒性。其毒性。5、较较安安全全的的溶溶剂剂和和辅辅

41、料料：应应尽尽可可能能避避免免使使用用溶溶剂剂，分分离离试试剂剂等等助助剂，如不可避剂，如不可避 免，也要选用无毒无害的助剂。免，也要选用无毒无害的助剂。6、设设计计考考虑虑能能源源效效率率：合合成成方方法法必必须须考考虑虑过过程程中中能能耗耗对对成成本本与与环环境的影响境的影响，设法，设法降低能耗，最好采用在常温压条件下的合成。降低能耗，最好采用在常温压条件下的合成。四四、化学与、化学与环境环境62绿色化学十二条原则绿色化学十二条原则2013国培计划国培计划-河南河南7、使使用用可可再再生生原原料料：在在经经济济合合理理和和技技术术可可行行的的前前提提下下，应应选选用用可可再生资源代替消耗能

42、源。再生资源代替消耗能源。8、减减少少衍衍生生物物：在在可可能能的的前前提提下下，尽尽量量不不用用不不必必要要的的衍衍生生物物，如如限制性基因，保护和去保护基因等。限制性基因，保护和去保护基因等。9、催催化化：合合成成方方法法采采用用高高选选择择性性的的催催化化剂剂比比用用化化学学计计量量助助剂剂更更优优越。越。10、设设计计考考虑虑可可降降解解性性：化化学学品品应应设设计计成成使使用用后后容容易易降降解解为为无无害害物物质。质。11、对对污污染染预预防防进进行行实实时时分分析析，分分析析方方法法应应能能真真正正实实现现在在浅浅检检测测，在有害物质生成前加以控制。在有害物质生成前加以控制。12

43、、安安全全的的化化学学过过程程：选选择择化化学学生生产产过过程程的的物物质质，使使化化学学意意外外事事故（爆炸、火灾、渗透等）的危险性降低到最小程度。故（爆炸、火灾、渗透等）的危险性降低到最小程度。四四、化学与、化学与环境环境63绿色化学十二条原则绿色化学十二条原则2013国培计划国培计划-河南河南建立绿色观念，加强环境保护意识建立绿色观念，加强环境保护意识政府：绿色政策政府：绿色政策个人：绿色行动个人：绿色行动2007年年度度，诺诺贝贝尔尔和和平平奖奖授授予予美美国国前前副副总总统统戈戈尔尔与联合国政府间气候变化小组。与联合国政府间气候变化小组。1995年年3月月16日日，美美国国总总统统克

44、克林林顿顿设设立立了了“总总统统绿绿色色化化学学挑挑战战奖奖”，下下设设奖奖项项有有：1、改改变变合合成成路路线线奖奖；2、改改变变溶溶剂剂/反反应应条条件件奖奖；3、设设计计更更安安全全化化学品奖学品奖；4、小、小企业奖企业奖；5、学术、学术奖。奖。四四、化学与、化学与环境环境642013国培计划国培计划-河南河南治理白色污染：治理白色污染：日常生活日常生活少用，禁用；少用，禁用；使用使用环境友好包装材料；环境友好包装材料；水溶性水溶性包装薄膜；包装薄膜；可可降解性包装薄膜降解性包装薄膜。绿色生活改变世界，实现可持续发展绿色生活改变世界，实现可持续发展四四、化学与、化学与环境环境65 为了为

45、了为了为了一个共同目的：一个共同目的：一个共同目的：一个共同目的：绿色健康绿色健康绿色健康绿色健康家园家园家园家园！2013国培计划国培计划-河南河南衣衣 没没有有尼尼龙龙、聚聚酯酯(的的确确良良)、人人造造羊羊毛毛等等大大量量合合成成纤纤维维的的生生产产，很很难难顺顺利利解解决决人人类类的的穿穿衣衣问问题。题。66五五、化学与、化学与生活生活2013国培计划国培计划-河南河南67进口旧衣服进口旧衣服(洋垃圾洋垃圾)染料脱色染料脱色衣物引起皮肤病衣物引起皮肤病五五、化学与、化学与生活生活2013国培计划国培计划-河南河南68食食 目目前前人人类类的的基基本本食食物物供供应应要要靠靠农农药药和和

46、肥肥料料的的使使用用来来保障供应。保障供应。五五、化学与、化学与生活生活2013国培计划国培计划-河南河南69食食面面埋埋伏伏五五、化学与、化学与生活生活2013国培计划国培计划-河南河南70地沟油地沟油瘦肉精瘦肉精毒奶粉毒奶粉苏丹红苏丹红塑化剂塑化剂食品安全食品安全食品安全食品安全五五、化学与、化学与生活生活打蜡大米打蜡大米2013国培计划国培计划-河南河南荷兰荷兰航空来青岛采购地沟航空来青岛采购地沟油带走油带走2020吨样品吨样品试飞试飞 荷荷兰兰地地沟沟油油航航班班运运营营方方委委派派商商务务代代表表附附青青采采购购样样品品，提提出出从从青青岛岛带带走走2020吨吨地地沟沟油油样样品品回

47、回去去试试飞飞。如如果果可可以以使使用用，将将每每年年从从中中国国采采购购1212万万吨吨地地沟沟油油。是是什什么么技技术术让让地地沟沟油油变变成成了了航航空空燃燃油油？商商务务代代表表嘿嘿嘿嘿一一笑笑，对对于于技技术术，老老外外显显然然不不愿愿透透漏漏半字半字。71五、化学与生活五、化学与生活2013国培计划国培计划-河南河南最高人民法院：食品安全犯罪从重判最高人民法院：食品安全犯罪从重判 目目前前危危害害食食品品安安全全犯犯罪罪案案件件数数量量明明显显增增长长，危危害害食食品品安安全全的的犯犯罪罪行行为为涉涉及及相相关关多多个个罪罪名名的的，要要按按最最重重罪罪名名处处罚罚。危危害害食食品

48、品安安全全犯犯罪罪可可适适用用多多个个罪罪名名，但但法法院院会会选选择择处处罚罚较较重重的的生生产产、销销售售伪伪劣劣产产品品罪罪甚甚至至是是以以危危险险方方法法危危害害公公共共安安全全罪罪等等定罪处罚。定罪处罚。72五、化学与生活五、化学与生活2013国培计划国培计划-河南河南住住 没没有有发发展展出出许许多多高高性性能能、高高强强度度及及低低自自重重的的合合成成建建筑筑材材料料，难难以以修修建建价价格格低低廉廉、性能优良的各项建筑。性能优良的各项建筑。73五五、化学与、化学与生活生活2013国培计划国培计划-河南河南甲醛、苯等超标甲醛、苯等超标74五、化学与生活五、化学与生活2013国培计

49、划国培计划-河南河南行行 没没有有石石油油的的开开采采及及加加工工成成有有优优良良燃燃烧烧性性能能的的各各项项产产品品，从从而而便便利利了了交交通通，很很难难使使人人类类在在较较短短时时间间内内到达世界各地到达世界各地。75五五、化学与、化学与生活生活2013国培计划国培计划-河南河南绿色出行绿色出行76五、化学与生活五、化学与生活化学品的安全使用化学品的安全使用日日用用化化学学品品-洗洗涤涤剂剂（例例：肥肥皂皂、洗洗衣衣粉粉）、消消毒毒剂剂（例例：氯氯系系消消毒毒剂剂、过过氧氧乙乙酸酸）染染发发剂剂-的的合合理理使用使用化化肥肥（N、P、K、复复合合肥肥）、农农药药（有有机机氯氯、有有机机磷

50、）的安全使用磷）的安全使用联联系系化化学学品品的的性性质质、作作用用机机理理，了了解解如如何何防防止止对对人人体体、环环境境、洗洗涤涤物物品品的的危危害害，防防止止浪浪费费，提提高高使使用用效果效果一些实例一些实例五、化学与生活五、化学与生活 洗洗洁洁精精的的主主要要成成分分是是表表面面活活性性剂、微量盐和香精。剂、微量盐和香精。餐餐具具洗洗涤涤剂剂的的主主要要成成分分是是多多种种表表面面活活性性剂剂和和助助洗洗剂剂，包包括括烷烷基基苯苯磺磺酸酸钠钠、脂脂肪肪醇醇聚聚氧氧乙乙烯烯醚醚、椰椰油油酸酸二二乙乙醇醇胺胺及及三三乙乙醇醇胺胺等等。这这些些物物质质无无毒毒，在在正正常常流流水水清清洗洗过