Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

2.6: Зелена хімія та синтетична хімія

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    19102

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Синтетична хімія є галуззю хімічної науки, яка займається розробкою засобів виготовлення нових хімічних речовин і розробкою вдосконалених способів синтезу існуючих хімічних речовин. Ключовим аспектом зеленої хімії є залучення синтетичних хіміків до практики хімії навколишнього середовища. Хіміки-синтетики, основною метою яких завжди було виготовлення нових речовин і зробити їх дешевшими і якіснішими, прийшли відносно пізно до практики хімії навколишнього середовища. Інші галузі хімії були залучені набагато довше у запобіганні забрудненню та охороні навколишнього середовища. З самого початку аналітична хімія була ключем до виявлення та моніторингу серйозності проблем забруднення. Фізична хімія зіграла сильну роль у поясненні та моделюванні хімічних явищ навколишнього середовища. Застосування фізичної хімії до атмосферних фотохімічних реакцій було особливо корисним для пояснення та запобігання шкідливим атмосферним хімічним впливам, включаючи утворення фотохімічного смогу та руйнування стратосферного озону. Інші галузі хімії зіграли важливу роль у вивченні різних екологічних хімічних явищ. Зараз настав час для синтетичних хіміків, тих, хто виробляє хімічні речовини і чия діяльність керує хімічними процесами, стати тісно залученими до виготовлення, використання та остаточної утилізації хімічних речовин як екологічно чистими, наскільки це можливо.

    До того, як питання екології та охорони здоров'я та безпеки набули своєї нинішньої популярності, економічні аспекти хімічного виробництва та розповсюдження були відносно простими та зрозумілими. До економічних факторів належать витрати на сировину, енергетичні потреби та товарність продукту. Однак тепер витрати повинні включати витрати, що виникають внаслідок дотримання нормативних вимог, відповідальності, обробки відходів кінця труби та витрат на утилізацію відходів. Усуваючи або значно зменшуючи використання токсичної або небезпечної сировини та каталізаторів та генерації небезпечних проміжних продуктів та побічних продуктів, зелена хімія усуває або значно зменшує додаткові витрати, які стали пов'язаними з виконанням екологічних вимог та безпеки звичайне хімічне виробництво.

    Як показано на малюнку\(\PageIndex{1}\), існує два загальні та часто взаємодоповнюючі підходи до впровадження зеленої хімії в хімічному синтезі, обидва з яких кидають виклик уяву та винахідливості хіміків та інженерів-хіміків. Перший з них полягає у використанні існуючої сировини, але зробити їх більш екологічно чистими, «екологічнішими» процесами. Другий підхід полягає в заміні іншої сировини, які виготовляються екологічно чистими засобами. У деяких випадках використовується комбінація двох підходів.

    clipboard_ed69fbcfdfd7c03ab11c4541a1a33ea16.png
    Малюнок 2.4. Два загальних підходи до впровадження зеленої хімії. Штиркові петлі зліва представляють альтернативні підходи до екологічно безпечних засобів забезпечення хімічними речовинами, які вже використовуються для хімічного синтезу. Другий підхід, де це застосовно, полягає в заміні зовсім іншої, екологічно безпечної сировини.

    Прибутковість і атомна економіка

    Традиційно синтетичні хіміки використовували вихід, який визначається як відсоток від ступеня, до якого хімічна реакція або синтез йде до завершення, щоб виміряти успішність хімічного синтезу. Наприклад, якщо хімічна реакція показує, що має бути вироблено 100 грам продукту, але виробляється всього 85 грам, вихід становить 85%. Синтез з високим виходом все ще може генерувати значну кількість непотрібних побічних продуктів, якщо реакція робить це як частина процесу синтезу. Замість врожайності зелена хімія підкреслює економію атомів, частку реактивного матеріалу, який фактично потрапляє в кінцевий продукт. При 100-відсотковій економії атомів весь матеріал, який йде в процес синтезу, включається в продукт. Для ефективного використання сировини найбільш бажаним є процес економії 100% атомів. Малюнок 2.7.1 ілюструє поняття врожайності та атомної економіки.