绿色化学(公选)教学大纲

绿色化学(Ⅱ)教学大纲

（非化学类专业用）

四川大学化学学院

绿色化学课程组

2004.10

一、课程基本信息

课程名称（中、英文）：绿色化学(Ⅱ)-1（Green Chemistry(Ⅱ)-1）

课程号（代码）：20318620

课程类别：公共选修课

学时：36 学分：2

二、课程的目的和任务

“绿色化学(Ⅱ)”是非化学类（文管等类）本科生的素质教育选修课程，总学时数36学时，一学期完成。

绿色化学是20世纪90年代中期才产生的一门新兴学科，是研究如何节约资源、开发新资源和从源头上消除污染的化学，是实现循环经济和可持续发展的重要科学技术基础。在大学生中普及绿色化学基本知识，培养绿色化学意识，普及如何利用科学技术实现可持续发展知识，对提高学生的综合素质，增强社会责任感十分重要。

本课程面对全校非化学类学生开出，通过本课程学习，学生将系统学习绿色化学的基本概念、基本原理和发展规律。了解如何通过发展科学技术从而实现资源的有效使用、节约使用和循环使用，以提高资源的利用率，延长现有资源的使用时间；了解如何通过科学技术的发展实现新资源的开发与利用；以实现循环经济和可持续发展。课程以循环经济和可持续发展思想为主线，通过绿色化学发展的实例的讲解，让学生掌握基本的普通化学的基本原理、基本方法和基本技术，以及如何利用这些基本原理、基本方法、基本技术解决人类面临的主要挑战，创造更加美好的生活。通过课堂讲授、专题讲座、课堂讨论、演算习题、自学和课程小论文等教学环节达到本课程的教学目的。

三、讲授内容、要求及学时分配

第一章绪论（10学时）

第一节化学是中心的、适用的、创造性的学科

化学是中心的、适用的、创造性的学科；化学与人类社会的进步与发展；由猿到人――火（燃烧化学反应的利用）；铜器时代（还原反应的利用）；铁器时代（还原反应、合金技术的利用）；聚合物时代（聚合反应的发明与使用）；可持续发展时代（绿色化学）。

英国的发达与化学，德国的发达与化学，美国的发达与化学，日本战后的发展与化学。

化学与生命科学，疾病的防治，基因工程；化学与信息科学，硅革命与计算机的发展，分子器件，量子计算机；

第二节人类目前面临的环境危机与化学

造成目前人类社会环境问题、资源问题的原因；全球气候变暖对人类社会的影响，全球气候变暖的原因；核冬天的威胁；臭氧层破坏对人类社会的影响，臭氧层破坏的化学本质；光化学烟雾的化学本质；大气污染的化学本质及其危害；酸雨及其危害；生物多样性锐减；森林的破坏；荒漠化。

第三节人类面临的资源问题与化学

能源问题，能源对国民经济和人类社会的重要作用；石油、煤和天然气的有效使用与化学，生物质资源与化学。

其他资源问题，矿产资源，土地资源。

第四节人类面临的健康问题与化学

现代医药的发展与化学，手性分子的概念，治疗目前不治之症的新药的开发与化学，分子修饰的概念及其在药物研究中的应用，减少药

物副作用，增强药物疗效，延缓衰老药物的研究。

第五节可持续发展问题与化学

传统发展观及其局限性，可持续发展观，化学工作者对可持续发展的思考，绿色化学的诞生。

本章基本要求

①了解绿色化学这门新兴交叉学科产生的背景。了解化学学科发展的规律。

②弄清人类社会目前面临的主要挑战，资源和环境的挑战及其化学本质。

③掌握可持续发展观的科学内涵。

第二章绿色化学（7学时）

第一节什么是绿色化学

绿色化学的内涵，绿色化学的目标，绿色化学的科学意义，绿色化学的经济意义，绿色化学的环境意义，绿色化学可同时给出资源与环境危机的解决方案。

绿色化学是可以实现的理想。

绿色化学与传统环境保护的异同。

第二节为什么要大力发展绿色化学

发展绿色化学是人类社会进步和实现可持续发展的需要。

发展绿色化学是科学技术发展的必然。

本章基本要求

①掌握绿色化学的基本概念、绿色化学的内涵和绿色化学的目标。

②掌握绿色化学与环境治理的区别和联系。

③了解发展绿色化学的重要意义。

第三章化学反应的原子经济性（5学时）

第一节原子利用率

废物的概念，化学反应原子利用率的计算，化学反应的原子经济性，原子经济化学反应的特点，原子经济反应举例，如何设计原子经济反应。第二节原子经济性与环境效益

环境因子，各不同行业的环境因子，环境商。

第三节节约资源、不产生污染的充要条件

提高化学反应反应物的转化率，提高化学反应产物的选择性。

本章基本要求

①掌握原子利用率和原子经济性的基本概念。

②学会计算化学反应的原子利用率。

③掌握设计原子经济性反应的基本方法。

④掌握环境因子、环境商的基本概念及其与环境污染的关系。

⑤掌握节约资源、不产生污染的方法。

第四章绿色化学的研究领域（5学时）

第一节设计安全有效的目标分子

根据新的需要设计全新的分子，设计新的安全有效分子来取代现行的有效但不安全的分子，结构与性能的关系，寻找功能分子的传统方法和分子设计方法。

第二节寻找安全有效的反应原料

用安全的分子取代现行有效但不安全的反应原料，二氧化碳取代光气，氧化羰化合成碳酸二甲酯，改变方法消除氢氰酸的使用，改变原料合成己二酸，改变原料合成苯乙酸。

寻找新的可再生的、能循环使用的原料，生物质的组成，生物质的结构特点，生物质转化的科学问题，生物质转化的技术难点，生物质转化实例。

第三节寻找安全有效的合成路线

理想的合成路线，合成路线改进实例，计算机辅助合成路线设计。第四节寻找新的转化方法

非传统转化方法，催化等离子体，电化学转化，光化学转化和其他辐射转化。

第五节寻找安全有效的反应条件

安全有效催化剂，催化剂的负载化，用固体酸替代液体酸；安全有效的反应介质，超临界流体，水溶液反应。

本章基本要求

①了解安全有效发展设计基本概念和方法。

②掌握化学反应原料对绿色化学与的重要性。

③掌握合成路线对化学反应的重要性，了解设计合成路线的方法。

④熟悉非传统方法在化学反应中的应用及其对化学反应的影响。

⑤掌握典型的绿色反应条件。

第五章绿色化学十二原则（3学时）

第一节不让废物产生而不是让其生成后再处理

正常成本，原料浪费，分离提纯，废物处理。

第二节设计化学反应和化学过程，最大限度地提高反应的原子经济性

重排反应，加成反应，取代反应，消去反应，封闭循环。

第三节不生产、不使用对人类健康和对环境有毒有害的物质

减少与危险品的接触，消除危险品的使用。

第四节最大限度地设计安全有效的化学品

设计更加安全的化学品是可能的；设计更加安全化学品的方法，结构变化，分子修饰，除去分子中的毒性基团，减少分子的生物药效。

第五节尽可能不使用辅助物质，如须使用则应为无毒无害的

辅助物质面临的困境，溶剂的普遍使用，溶剂问题，溶剂对环境的影响；消除辅助物质危害的方法，采用超临界流体，非溶剂化，水作溶剂，固定化。

第六节尽可能降低能耗

化学工业中能量的普遍使用，预反应过程使用能量，用热能加速化学反应，用冷却方法控制化学反应，分离提纯需要能量；新的能量利用方式，微波法，声纳，光化学反应和辐射促进化学反应；优化反应条件使能耗最小。

第七节使用可再生资源

可再生的生物质资源，可再生资源的判断。

第八节避免衍生反应

合成化学受到的挑战及对策，保护基团，成盐，加上一个离去功能团。第九节使用性能优异的催化剂

催化剂提高化学反应的选择性，催化剂降低化学反应的能耗。

第十节设计可降解的化学品

塑料在环境中的持久性，杀虫剂，把降解作为一个功能加以设计，生物降解性设计。

第十一节发展绿色分析化学

不产生污染的分析方法，现场检测，现时检测，分析控制。

第十二节减少化学事故的发生

毒性，爆炸性，可燃性。

本章基本要求

①了解绿色化学12 原则的基本思想。

第六章几个典型问题的绿色化学答案（4学时）

第一节水污染及其处理

水的分布，硬水的处理，海水的处理，检测废水的方法和指标体系，废水的处理，不产生废水。

第二节空气污染及其预防

大气圈概述，大气圈的层次，大气污染，大气污染的根源，治理大气污染的方法，预防大气污染。

第三节保护环境和资源

保护环境，保护资源，实现可持续发展。

本章基本要求

①了解如何在实际工作中利用绿色化学思想和方法。

四、教材

暂无（正在组织编写）

五、主要参考书目

1：胡常伟，李贤均，《绿色化学原理及应用》

北京：中国石化出版社，2002，4

2：Anastas P.T., Williamson T.C.

Green Chemistry, Theory and Practice

London: Oxford University Press,1998

3：陆光华等，绿色生活与未来

化学工业出版社，北京，2001

4：孙胜龙等，环境污染与控制

化学工业出版社，北京，2001

5: 仲崇立编著，《绿色化学导论》，

北京，化学工业出版社，2000

6：闵恩泽，吴巍编著，《绿色化学与化工》，

北京，化学工业出版社，2000

7：朱宪编著，《绿色化学工艺》，

北京，化学工业出版社，2001

六、本课程学生学习质量评定

对学生实行综合素质评定，包括完成平时作业（每章作业8-10题），开卷综合测试，半期考试和期末考试几个部分，按比例计入总成绩。