绿色化学

绿色化学——更高层次的化学

摘要：绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿。本文结合了当今国内外对绿色化学的研究，从绿色化学的产生、发展、内容、特点和应用等多方面解释了它为什么是更高层次的化学，并且与传统化学做了比较，展示了其广泛的应用前景和未来。

关键词：绿色化学产生更高层次未来

1绿色化学的产生和定义

化学是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一，它是一门历史悠久而又富有活力的学科，它的成就是社会文明的重要标志，化学是一门中心的、实用的科学。但是在为人类创造美好生活的同时也带来了十分严重的污染,十大环境危机都与化学有关，2009年的三鹿奶粉等社会热点事件更让人们对化学品产生了误解。化学正受到严重的挑战，为了从根本上预防和治理环境污染，实现人类的可持续发展，化学学术届提出了“绿色化学”这个全新的观念。

“总统绿色化学挑战奖”的产生和世界第一本绿色化学杂志——《绿色化学》的创办标志着绿色化学的诞生。

绿色化学友称可持续发展化学、环境友好化学、清洁化学，即用化学技术和方法把使用和生产对人类健康和安全、生态环境有害的原材料、产物及副产物减少到最低限度。绿色化学的出现让人们重新审视了化学。

绿色化学同时是化学发展趋势的必然选择。从目前化学的应用技术来看,绝对多数的化学工艺都是二十多年前开发的,因而其本身的化学工艺缺乏一定的科学性,对人体及环境损害所采取的措施有限。有关资料显示,以美国20世纪90年代的某一年365天中进行排放的有毒有害化学物质进行测算,其化学工业有害物质的排放量应为13.6×109kg,如此估算出来的化学工业排放有害物质将导致废物控制、事故责任赔偿等诸多方面的经济成本。从这些数据得出来的结果应用于我国的经济发展,就需要在经济发展中倡导可持续发展,也就是说可持续发展已经成了不可逆转的发展趋势,国家正大力研究在化学开发利用的起源上做到减少有害物质的发展,绿色化学就是在这种背景下应运而生的。[1]绿色化学是更高层次的化学。

2绿色化学的目的

绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革传统化学,从而使我们对环境的治理从治标转向治本，“预防优于治理”观点贯穿始终。

在绿色化学的设计中，最重要的一项是避免原料和试剂的浪费。因为当浪费原料的时候，实际上是在付出双份的价钱：一份是支付原料的费用，另一部分是支付废物处理的费

用，而人们却没有从该物质上获得任何有用的东西。所以在绿色化学的实际中，预防的观念成为重中之重。[2]传统化学并没有考虑到这些。

这里不得不说一下绿色化学与环保的区别，绿色化学与通常意义上的环境保护是属于两个不同的层次。绿色化学强调的是对环境的友善相处，是人类追求自然完美的一种高级阶段,它更注重人和自然的尊重及人与自然的和谐关系。而环境保护实际是带有一种被动色彩,是在已经对环境造成破坏的前提下,迫使人们去反思,是一种不得已而为之的被动行为。因此，绿色化学更注重于控制化学污染源、减少或消除有害物质，提高原料的使用率和副产品的再利用，实现污染的预防。它所提出的观点实际体现了古朴的哲学思想——即防患于未然，从生产一开始就不产生有毒物质和有毒产品。[3]绿色化学的优越性由此可见。

3绿色化学的原理和特点

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B.M.Trost教授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、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。这也是绿色化学的理想。绿色化学的核心内容之二，其内涵主要体现在五个“R”[4]上，第一是Reduction—“减量”，即减少“三废”排放；第二是Reuse—“重复使用”，诸如化学工业过程中的催化剂、载体等，这是降低成本和减废的需要；第三是Recycling—“回收”，可以有效实现“省资源、少污染、减成本“的要求；第四是Regeneration—“再生”，即变废为宝，节省资源、能源，减少污染的有效途径；第五是Rejection—“拒用”，指对一些无法替代，又无法回收，有毒副作用及污染作用明显的原料，拒绝在化学过程中使用，这是杜绝污染的根本方法。

绿色化学实现了从注重产率到注重原子经济性的转变，从这方面讲，它无疑是化学更高层次的体现。

4绿色化学的主要内容和应用

绿色化学是一门新兴的学科，它的内容和应用也是极其广泛的，并且在不断增加。现在主要有反应经济化、原料绿色化、试剂绿色化、产品绿色化、反应条件温和化、溶剂绿色化、催化剂绿色化、能量绿色化和过程绿色化等多方面，这里简单介绍一下原料、试剂和催化剂的绿色化。这些内容都体现了绿色化学与传统化学的区别。

4.1原料的绿色化

在绿色化学的应用中,绿色化选择原料是应用的基础。通过原料的选择可以有效的降低化学过程对环境所带来的消极影响。举例来说将将植物油应用在动力中取代汽油或

者柴油,将玉米浆应用为青霉素的发酵剂,青霉素也是羟氨苄青霉素的起始原料。通过选择葡萄糖作为原料,得到己二酸、邻和对苯二酚等产品。简而言之,通过原料的绿色化,来实现绿色化学在应用中环保型效应。[5]

4.2溶剂的绿色化

在绿色化学的应用中还可通过选用溶剂的绿色化来实现对环境的保护,降低对人体的各类伤害。绿色化的溶剂安全性强,能够最大限度的减少化学品应用所带来的毒性。水,从其本身所具有的特性来看,是绝好的绿色化溶剂,同时离子液体的出现与不断发展给予绿色化学新的发展趋势,离子液体可以作为绿色溶剂,从20世纪40年代开始离子溶剂就化学家们所倡导,离子液体对于诸多的有机和无机化合物都有较好的溶解性,离子液体的应用也非常广泛,有的离子液体还可以不通过催化剂的作用就能发生催化反应。4.3催化剂的绿色化

从催化剂绿色化的层面上来看,采用固相催化剂是一个不错的选择,固相催化剂从其特性来看,有着容易分离的特点,同时固相催化剂还可以反使用,对于固相催化剂的应用除了可以采用直接制备的方式外,还可以通过均相催化剂所采用的固定化技术方式来实现催化的循环实用。在催化剂的绿色化中还可以通过采用新的催化材料的角度入手,绿色化学的研究者们分别从杂多酸和超强酸等等诸多的新型材料进行研究不断的发展绿色催化剂的应用技术。

绿色化学的广泛应用领域是很多其它学科在应用中无法取代的。为了倡导对人类、社会经济生活、环境保护诸多方面的积极进步,绿色化学已经成为化学发展的必然趋势,是化学在发展进步的历程中必要要面对的研究和实践课题之一。绿色化学的进步和发展必然会给社会经济的发展起到不可低估的推动作用。

5总结

从科学观点来看，绿色化学是化学科学基础内容的更新；从环境观点来看，它是从源头上消除污染；从经济观点来看，它合理利用资源和能源、降低生产成本，符合可持续发展的要求[6]。绿色化学就像一个刚出生的婴儿，正以自己无穷的生命力，改变着人们的观念，指导着化学及相关行业面向绿色而蓬勃发展。

绿色化学是化学高度发展及社会对化学科学发展作用的产物，使化学发展到了一个新的阶段。绿色化学不但有重大的社会、环境和经济效益，而且说明化学的负作用是可以避免的，显示了人的能动性。绿色化学不是把人看成是自然的主宰者，而是看作自然界普通的一员，追求的是人对自然的尊重，人与自然的和谐发展。人类在向自然界索取、创造富裕生活的同时，不能以牺牲人类自身生存环境作为代价。[7]

综上所述，绿色化学改变了人们对化学的看法，解决了现如今很多化工生产及相关行业在环境方面的问题。绿色化学无疑是化学更高层次的体现。