化學 人類 生活 2

Chapter3

化學使人類豐衣足食ChemistryandHumankind人口增長：12000年前一千五百萬1850年10億1970年50億2000年60億現(xiàn)在每天餓死2萬多人人口越來越多，耕地越來越少

ChemistryandHumankind每天都有24000人因饑餓死亡

菲律賓兒童在垃圾堆尋找食物

據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織發(fā)布的最新消息，大約有3分之2的國家仍然存在饑餓現(xiàn)象，不僅如此，饑餓人數(shù)比10年前有增無減。中國在戰(zhàn)勝饑餓方面顯然取得了令人囑目的成就，但在中國不能吃飽飯的人仍有1億1600萬。

單從純數(shù)字統(tǒng)計角度看，中國的發(fā)展最為明顯：在90年代，營養(yǎng)不良者降低了76％，挨俄人口比例從16％降低到9％。然而，從絕對數(shù)字看，中國挨俄人口除印度外仍然是全球最多的，目前，不能吃飽飯的中國人仍有1億1600萬之眾。ChemistryandHumankind化學肥料氮、磷、鉀氮主管植物莖葉生長，需求量最大，需求期最長氮肥要求：氮含量高須溶于水制造工藝簡單原料豐富、價格低廉NH3ChemistryandHumankind如何合成氨N2+3H2=2NH3NN非常強，需要極高的能量才能打開，反應幾乎不可能?。?！Acatalystisasubstancewhichincreasestherateatwhichachemicalsystemattainsequilibriumbyvirtueofitsuniquesurfacecharacteristics,andwhichisleftsubstantiallyunalteredatthefinishofthereaction.催化劑只有加速沒有減速，沒有負催化劑ChemistryandHumankindChemistryandHumankind催化反應的特點1.催化劑參與反應并起著一個周而復始的循環(huán)作用反應物A催化劑C中間物A---C產(chǎn)物P反應物BA+BP反應ChemistryandHumankind2.只有熱力學上可能的反應才能找到催化劑3.催化劑只能加速化學反應達到平衡的速度，但不能改變反應體系的平衡狀態(tài)，即不能改變它的平衡點4.催化劑具有敏感的選擇性氫和氮以3:1在400oC和300atm下，生成氨的平衡濃度為35.87%(VOL),用任何一個催化劑都不能改變這個平衡濃度CO+H2CH4Ni催化劑CH3OHCu-Zn催化劑汽油Fe催化劑石蠟Ru催化劑乙烯Ni/K2O催化劑ChemistryandHumankind阿倫尼烏斯公式：K=Ae–E/RTK－速率常數(shù)A－指前常數(shù)E－反應活化能R－氣體常數(shù)T－溫度反應速率常數(shù)與反應活化能直接相關(guān)。E越大，K就越小，反應速率就越慢。要提高反應速率就必須降低反應活化能。催化劑幫助人類解決了氮肥問題，使人類大大提高了生產(chǎn)糧食的能力ChemistryandHumankind氨具有強刺激性，濃度高時會傷及植物的莖和葉；使用時容易揮發(fā)。固體氮肥：硫酸氨(NH4)2SO4硝酸氨NH4NO3氯化氨NH4Cl碳酸氫氨NH4HCO3第二代氮肥陰離子對土壤有影響尿素NH2-CO-NH2第三代氮肥含氮量高，47%水溶性好對土壤無副作用ChemistryandHumankindChemistryandHumankindChemistryandHumankindChemistryandHumankind化學農(nóng)藥第一代農(nóng)藥：配方式－波爾多液、格利森水第二代農(nóng)藥：有機氯－DDT第三代農(nóng)藥：有機磷－敵敵畏第四代農(nóng)藥：氨基甲酸酯和擬除蟲菊酯新的除蟲方法：保幼激素、性激素、植物生長素LD50:使某生物群體50%死亡所需的藥劑量。常以每公斤動物所需的量來計算。八字方針：低毒，有效，廣譜，價廉ChemistryandHumankind

（DDT）

（六六六）

（丙體六六六）

一、有機氯殺蟲劑

這類殺蟲劑主要是以苯或環(huán)戊二烯為原料合成的系列多氯化合物，也有其它原料合成的多氯代烴。從40年代開始很長一段時間內(nèi)，這類殺蟲劑曾大量、廣泛地被應用于作物保護和滅除害蟲。其中最重要的品種有滴滴涕和六六六ChemistryandHumankind若僅從應用的角度考慮，氯代烴殺蟲劑具有價廉、持效久的好處。但后來發(fā)現(xiàn)其中許多品種的殘留污染嚴重和有慢性毒性。許多有機氯殺蟲劑都很難降解。由于殘留污染的原因，70年代開始，各國陸續(xù)禁止這些品種的生產(chǎn)和使用。殘留污染小、現(xiàn)仍在使用的氯代烴類殺蟲劑已為數(shù)不多，如硫丹、毒殺芬（毒殺芬是非常復雜的混合物，由177種以上的C10多氯衍生物組成）等。

ChemistryandHumankind（1）酸酯類

（2）硫代磷酸酯類

二、磷酸酯類殺蟲劑

40年代，滴滴涕等有機殺蟲劑在防治水稻螟蟲等農(nóng)業(yè)害蟲方面起著很重要的作用，但滴滴涕對蚜蟲和螨類防效很差，反而把這些害蟲的天敵殺死，造成更嚴重的蟲害。當時問世的磷酸酯類殺蟲劑被認為是最高效的新農(nóng)藥，對蚜蟲和螨類（如棉蚜蟲、紅蜘蛛等）的防效也很好，很快成為一大類農(nóng)藥品種。ChemistryandHumankind（3）二硫代磷酸酯類（4）氨基磷酸酯類

甲胺磷乙酰甲胺磷ChemistryandHumankind三、氨基甲酸酯類殺蟲劑

從產(chǎn)自西非的毒扁豆堿提取的毒性成分是一種氨基甲酸酯，稱為毒扁豆堿。1930年英格哈特發(fā)現(xiàn)毒扁豆堿及其類似物具有抑制膽堿酯酶的作用。從50年代后期開始，人們陸續(xù)開發(fā)了一系列具有N-甲基的氨基甲酸酯類殺蟲劑。

ChemistryandHumankind氨基甲酸酯類殺蟲劑特點（1）選擇性強這類殺蟲劑對咀嚼式害蟲，例如棉紅鈴蟲等具有特效。（2）殺蟲譜廣如甲萘威和克百威均能防治上百種害蟲，又如速來威、滅多威和丁硫克百威等還有一定的內(nèi)吸性，且不傷害天敵。（3）增效劑可提高藥效用于擬除蟲菊酯的增效劑亦可用于氨基甲酸酯類殺蟲劑的增效。氯化胡椒丁醚使甲萘威對家蠅的毒力可提高15倍。最近國外發(fā)現(xiàn)增效劑UC-76220，能使甲萘威對灰翅夜蛾類的藥效提高27倍。ChemistryandHumankind（4）對人畜和魚類低毒

由于氨基甲酸酯類殺蟲劑的母體化合物毒性較高，它們在溫血動物與昆蟲體內(nèi)的代謝途徑不同，在前者體內(nèi)易水解，而在后者仍保持母體化合物的毒性。（5）化合物結(jié)構(gòu)簡單，易于合成

一種中間體或一套設備能生產(chǎn)多種產(chǎn)品。如甲基異氰酸酯可至少作為30種氨基甲酯類農(nóng)藥的中間體。生產(chǎn)設備亦具有通用性。（6）新的品種不斷上市，應用范圍不斷拓寬

已發(fā)現(xiàn)具有卓著除草和殺菌活性的化合物。此外，還出現(xiàn)了具有非殺滅性的昆蟲激素型氨基甲酸酯類結(jié)構(gòu)（如雙氧威）。ChemistryandHumankind2.主要品種

（1）氨基甲酸芳酯殺蟲劑ChemistryandHumankind（2）氨基甲酸肟酯殺蟲劑

涕滅威

砜殺威

（3）氨基甲酸雜環(huán)酯類殺蟲劑ChemistryandHumankind四、擬除蟲菊酯類殺蟲劑

除蟲菊酯I：R＝CH3

除蟲菊酯II：R=COOCH3）

ChemistryandHumankind擬除蟲菊酯類殺蟲劑的藥效，一般比前面所述的普通殺蟲劑高一個數(shù)量級。擬除蟲菊酯對人畜的毒性一般很低，由于施藥量小，故對人畜基本無害。它較易降解，沒有殘留的問題，對環(huán)境污染很輕，所以有人認為它是繼無機農(nóng)藥、有機農(nóng)藥之后的第三代農(nóng)藥。但是，在這類殺蟲劑中，多數(shù)品種只有觸殺作用而無內(nèi)吸作用，魚毒較高，特效期過短，價格也較高。近年新開發(fā)的品種逐漸克服老品種存在的問題，有較強的殺螨功效，有的魚毒很低，有的有較強的熏蒸作用，耐光氧化的品種也越來越多。

ChemistryandHumankind1.菊酸酯類擬除蟲菊酯除蟲菊酯Ⅰ水解所得羧酸，即2,2-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯基)環(huán)丙烷甲酸，稱為菊酸。由菊酸與各種醇制得的擬除蟲菊酯，在空氣中受光的作用分解很快，因此一般用作家居、畜舍、倉貯等除蟲用。

ChemistryandHumankind2.含鹵素基團的環(huán)丙烷羧酸酯類

這類擬除蟲菊酯的耐光性較好，主要用于防治農(nóng)作物害蟲。

氯菊酯

氯氰菊酯ChemistryandHumankind3.非經(jīng)典結(jié)構(gòu)的擬除蟲菊酯

以上所述的擬除蟲菊酯屬于烯基環(huán)丙烷羧酸的衍生物，結(jié)構(gòu)上和天然除蟲菊酯較類似。人們在研究上述品種的工作基礎(chǔ)上，進一步改變結(jié)構(gòu)，合成各種結(jié)構(gòu)上與上述品種差異較大的新產(chǎn)品，同樣具有優(yōu)良的殺蟲功效和低毒的性質(zhì)，這些產(chǎn)品也稱為擬除蟲菊酯

氰戊菊酯

ChemistryandHumankind氟氰菊酯

氟胺氰菊酯甲氰菊酯ChemistryandHumankind烴菊酯MTI-800醚菊酯MTI-500ChemistryandHumankind植物生長調(diào)節(jié)劑

1.類生長素

3-吲哚乙酸

2.類細胞激動素

激動素6-芐基氨基嘌呤

ChemistryandHumankind官能團ChemistryandHumankind人要衣裝纖維素和人造纖維單糖、低聚糖和多糖單糖－最簡單的不能再被水解的碳水化合物。如葡萄糖、果糖和核糖。低聚糖－有幾個(2-9)個單糖分子聚合而成，根據(jù)單糖的數(shù)目可分成二糖、三糖等。其中二糖最重要，如蔗糖、麥芽糖。多糖－由許多單糖分子聚合而成，如淀粉和纖維素。ChemistryandHumankind單糖的開鏈結(jié)構(gòu)和環(huán)狀結(jié)構(gòu)果糖FructoseChemistryandHumankindChemistryandHumankindChemistryandHumankindChemistryandHumankind一、成纖的基本條件

1．具有線型分子結(jié)構(gòu)，分子鏈排列規(guī)整。

2．分子量大小要適當，才有利于拉絲和保證足夠的強度。(104)。

3．分子鏈間要有較強的吸引力

4．能溶解或溶融。ChemistryandHumankind人造纖維的發(fā)展簡史

1644年，英國科學家羅伯特·胡克撰文說人類應該能夠仿效蠶蛾產(chǎn)絲的工序。但是，胡克并沒有沿著這一思路繼續(xù)深入下去。

走近這一問題的發(fā)明家是英國科學家約瑟夫·斯旺。1883年，他正在進行那項令人們?nèi)蘸蠡叵肫鹚陌l(fā)明—電燈泡。他嘗試種種供燈泡發(fā)光用的燈絲材料。他得出結(jié)論，如果把硝酸纖維素和醋酸混合，然后將混合物從一系列微小孔眼中“擠壓出來”，或者說強迫其流出，就能制造出纖維。人造纖維ChemistryandHumankind

斯旺本人并沒有認識到他的新纖維的重要性，仍繼續(xù)自己在燈泡發(fā)明方面的研究。但與此，法國的坎特·希拉勒·德·查東內(nèi)特也在通過孔眼擠出硝酸纖維素，來制造一種連續(xù)的細絲。查東內(nèi)特稱他的纖維是“人造絲”。后來它以“人造纖維”而聞名于世。右圖：硝酸纖維素浸透后置于酒精和醚中溶解，以形成一種叫做膠棉的物質(zhì)。它可擠壓成人造纖維。人造纖維的發(fā)展簡史ChemistryandHumankind人造纖維的制造方法將不能紡織的纖維素變成可以紡織的纖維天然纖維素堿纖維素纖維素黃原酸鈉紡絲粘膠纖維人造粘膠纖維NaOHCS2黃化稀NaOH老化噴絲H2SO4＋Na2SO4固化ChemistryandHumankind幾種重要的合成纖維1．聚酰胺纖維①

各鏈節(jié)以—CONH—相連結(jié)②

商品名稱：錦綸（又稱尼龍）、耐綸等③優(yōu)點：具有高強度，有一定的彈性、耐磨、耐油、耐腐蝕、耐細菌。④

缺點：耐光較差，長期光照下強度下降。⑤

例：ChemistryandHumankind

2．

聚酯纖維①

各鏈節(jié)以—COO—相連結(jié)②

商品名稱：滌綸、的確良等③

優(yōu)點：強度大、耐磨（僅次于聚胺纖維）、富有彈性、易皺、吸水性小、耐光、耐腐蝕、耐漂白劑、耐氧化劑、耐有機試劑及無機酸，絕緣性好。④

缺點：耐堿性稍差。⑤

例：的確良——聚對苯二甲酸乙二酯纖維ChemistryandHumankind3．

聚丙烯腈纖維①

單體：是丙烯腈②

商品名稱：腈綸（又稱合成羊毛）③

優(yōu)點：柔軟蓬松，強度、保曖性及彈性比羊毛好，是優(yōu)良的天然代用品。④

缺點：耐磨性能不及羊毛好。⑤

合成：ChemistryandHumankind4．

聚乙烯醇縮甲醛纖維②

商品名稱：維綸③

特點：外觀、手感、吸濕性均極似棉花，有“合成棉花”之稱。其耐磨性、強度都比棉花好。①

單體：ChemistryandHumankind合成纖維反應一.加聚nCH2＝CH2(CH2－CH2)n丙綸（聚丙稀）、氯綸（聚氯乙?。?、維尼綸（聚乙烯醇縮甲醛）、腈綸（聚丙稀腈）二.縮聚nH2N(CH2)4NH2+nHOOC(CH2)6COOH[HN(CH2)6NHOC(CH2)6CO]n

滌綸<的確涼>（聚酯纖維）、尼龍<錦綸>（聚酰胺）ChemistryandHumankind縮聚反應如羧基和羥基縮合成酯脫水對苯甲酸乙二醇這個羧基能繼續(xù)和羥基縮合這個羥基能繼續(xù)和羧基縮合這樣經(jīng)過很多次的縮合反應形成高分子長鏈化合物。這樣的反應叫縮聚反應。ChemistryandHumankind加聚反應加聚反應是由不飽和的單體通過加成反應形成高分子長鏈化合物。比如由丙烯腈制聚丙烯腈：碳碳雙鍵打開，每一個碳又分別和另一個分子中的碳成鍵。這樣連下去形成高分子化合物。加聚反應與縮聚反應不同的是：縮聚反應中有小分子物質(zhì)生成，而加聚反應沒有。ChemistryandHumankindTraditionalpolymersfromoilfeedstocksStrategictechnology–conservativecultureChemistryandHumankindChapter4

化學能保護和改善人類賴以生存的環(huán)境ChemistryandHumankind一.水資源缺水1.整個地球缺水聯(lián)合國報告說，到本世紀中葉，全球６０多個國家的７０億人口將陷入水資源供應嚴重匱乏的困境。其中４８個國家的２０億人口還面臨人口持續(xù)增長、國內(nèi)政治動蕩的威脅。報告特別提到，亞洲境內(nèi)的河流受到污染的程度在全球最嚴重，其中對人體有害的細菌含量超過全球平均標準的３倍。由於受到工業(yè)廢水的污染，其水源中鉛含量超出正常標準２０倍。

淡水占地球水量的2.53%可以利用的淡水源僅為0.3%淡水消耗增長是人口增長速度的2倍ChemistryandHumankind水資源的概念廣義：地球上水圈內(nèi)的水量總體狹義：目前技術(shù)條件下，可供人類利用的那一部分淡水資源

（包括河流水、淡水湖泊水、淺層地下水）ChemistryandHuma