第 4章 能源和绿色化学
(能源化学 )
化学电池
阳极 (anode),负极,Zn,氧化，
阴极 (cathode),正极,Cu2+,还原
水溶液中的 标准电极电势 （ Standard potential ）
氢标,H++ e ?? 1/2H2 E?=0
氧化剂 还原剂
Li++ e ?? Li E?= ?3.03V
Na++ e ?? Na E?= ?2.71V
Zn2++ 2e ?? Zn E?= ?0.76V
Fe 2++ 2e ?? Fe E?= ?0.45V
H++ e ?? 1/2H2 E?=0
Cu2++ 2e ?? Cu E?= 0.34 V
Cl2+ 2e ?? 2Cl? E?= 1.36V
F2+ 2e ?? 2F? E?= 2.87V
一．电极电势和 Nernst 方程
电池反应：
Zn + Cu2+ ?? Zn2++ Cu（ 化学镀 ）
E?(cell) = E?(正极 )－ E?(负极 )＝ 0.34 ? (?0.76) ＝ 1.1 V
2Fe3+ + Cu ?? 2 Fe 2++ Cu2+ （ 烂板液 ）
E?(cell) = E?(正极 )－ E?(负极 )＝ 0.77 ? (0.34) ＝ 0.33 V
K与电池的电动势 E?的关系
??G?= nE? F (F为法拉第常数 ）
??G?=RTlnK
nE? F =RTlnK,lnK= nE? F/RT
2Fe3+ + Cu ?? 2 Fe 2++ Cu2+ 反应的平衡常数 K为：
lnK = 2?96500?0.33/8.314?297= 25.7
K=1.5 ?1011
由电动势得到氧化还原反应的平衡常数 K,电池的电动势越大,
则 K也越大, 氧化还原反应进行得越彻底 。
铁钉可以镀铜，铁钉可以镀锌吗？
Fe + Cu 2+ ?? Fe 2++ Cu
E?(cell) = E?(正极 )－ E?(负极 ) ＝ 0.34 ? （ ? 0.45)
＝ 0.79 V
Fe + Zn 2+ ?? Fe 2++ Zn
E?(cell) = E?(正极 )－ E?(负极 ) ＝ （ ? 0.76) ? （ ? 0.45)
= ? 0.31
Nernst 方程, 浓度 对电极电势 E（非标准态）的影响
对于电极反应 a oxidation + n e? b reduction
a,b为 mol数,n 为电子数
a
°
b
a
°
b
RT ( )
E= E + l n
nF ( )
RT ( ox)
E= E + l n
nF ( r e d)
氧化型浓度
还原型浓度
Nernst方程为：
或者：
例如：电极反应 Fe3+ + e =Fe2+
3+
2+
3+
2+
R T ( F e )
E= 0.77+ l n
F ( F e )
8.314 298 ( F e )
=0,77+ l n
965 00 ( F e )
?
括号中为 Fe3+和 Fe2+的任意浓度
一次性电池,可充电电池, 可逆电池
放电－原电池
充电－电解
一次性电池
1,酸性锌锰电池 （ 普通干电池 ）
正极：石墨棒, MnO2,炭
负极,Zn,ZnCl2,NH4Cl,Zn ?? Zn2++2e
电池反应：
2 NH4+(aq)+2MnO2(s)+2e ?? Mn2O3(s)+H2O(l)+2NH3(aq)
生成的 NH3与 Zn2+生成配离子
二,电池 （化学能转变为电能）
普通干电池的结构和化学反应
碱性锌锰电池
电解液为 KOH
负极反应,Zn(s)+2OH?(aq)?? Zn(OH)2(s)+2e
正极反应,2MnO2(s)+H2O(l)+2e?? Mn2O3(s)+2OH?(aq)
电池反应：
Zn(s)＋ 2MnO2(s) +H2O(l) ?? Mn2O3(s)+ Zn(OH)2(s)
纽扣电池的结构和反应
2,纽扣电池 (汞电池 )
可充电电池, 二次电池
(Rechargeable battery,secondary battery)
1,可充电的镍镉干电池
放电：
负极反应,Cd(s)+2OH?(aq) Cd(OH)2+2e
正极反应,NiOOH(s)+ H2O(l)+2e Ni(OH)2+OH?(aq)???
???
??????
可充电的镍镉干电池的结构和反应
2,镍氢电池 ( 与镍镉电池类似,Cd?H）
负极为 H的储氢材料,LaNi5,H以单原子填入晶格）
负极反应,MH(s)+ OH?(aq) M（ s)+ H2O+e
正极反应,NiOOH(s)+ H2O(l)+ e Ni(OH)2+OH?(aq)
净反应,MH(s)+ NiOOH(s) M(s) +Ni(OH)2
c ha r ge
dis c ha r ge
?????? ????
c ha r ge
dis c ha r ge
?????? ????
c ha r ge
dis c ha r ge
?????? ????
3,锂（离子）电池（ Lithium ion battery)
特点：能量密度高 重量轻
电压高 Ecell=3.4V,无记忆功能
金属锂插入导电石墨层
负极反应,Li(s石墨层 ) Li+(石墨层 )+e 氧化反应
正极反应,Li+(在 CoO2) +e + CoO2 Li CoO2 还原反应
总反应：
Li(s ) + CoO2 Li CoO2
cha rge
dis cha rge??????????
cha rge
dis cha rge??????????
cha rge
dis cha rge??????????
燃料电池
发电装置, 两个电极上的氧化剂和还原剂源源不断输入电池, 电
池反应产物不断排除电池, 还原剂提出为燃料,H2,H2－ CO，
CH4等, 氧化剂为空气 。 电解质可以是水溶液, 熔融盐或固体电
解质 。
负极,H2?? 2H＋ ＋ 2e
正极,2H＋ +1/2O2+2e?? H2O
总反应,H2+1/2O2 ?? H2O
宇航用的氢－氧燃料电池 30％ KOH水溶液为电解质,H2(l ),O2(l)贮
存于高压容器。反应产物水供宇航员饮用。 30－ 40个单电池组合，
可形成 30伏的电压，化学能转化为电能的效率为 60－ 80％，其余能
量以热的形式释放。因此，可供电能，热能和水。
Eo= -?Go/nF=237.2/2?96500
=1.229V
热效率＝ ?Gf?/?H?f = -237.2/-286.0=0.83
三, 电能转变为化学能 — 电解 ( electrolysis)
LaNi5
六方晶系, 一个晶胞中含 6个四面体空隙和 3个八面体空隙
空隙全部填满 H可形成 LaNi5H9,通常形成 LaNi5H6
氢气的化学键在 LaNi5表
面断裂为原子
四, 氢能源，储氢材料
H2的 ??1s与 Ni的 dxy对称性匹配, 形成化学键, 使 H?H键
断裂
特点：氢气密度高于液氢, 室温和 0.3-0.4 Mpa（ 3～ 4大气
压 ） 可能存贮和释放氢气
LaNi5 + 3H2 LaNi5H6
H2 (l),0.07g/cm3氢
LaNi5H6,0.111g/cm3氢
??????
The branch of chemistry that is concerned with the rates of
change in the concentration of reactants in a chemical
reaction.
五、催化作用 ---动力学过程 (kinetics)
两种不同的反应历程
（一）, 催化剂的作用
1,改变反应速率,不影响平衡位置,降低反应的活化能 Ea
均相催化
CH3CH2OH + CH3CH2OH ?? (H2SO4催化 ) ?? CH3CH2OCH3CH2
C
H
C H 3
H
H
+
O H O
H
C
H
C H 3
H
H
+
C
+
H
C H 3
H
+ H 2 O
C H 3 C H 2 O H
C
H
C H 3
H
O
H
+
C H 2 C H 3
- H
+
C 2 H 5
O
C 2 H 5
2,催化剂的选择性
C
2
H
4
+ 1 /2 O
2
A g/ A l
2
O
3
C H
2 C H 2
O
O
2
1 /2+C
2
H
4
C u C l
2 P d C l 2
C H
3
C H O
O
2
+C 2 H 4 H
2
OC O 23 +2
3,催化剂的应用举例
催化加氢 (多相催化 )
多相催化加成反应示意图
多项催化剂的载体 — 分子筛的笼状结构
催化剂颗粒被吸附在硅胶上
汽车尾气的处理装置 (NO转换 )
汽车尾气的处理装置
化学加热器 的热力学和动力学原理
镁粉 +5%铁粉 ?? 烧结压片
食盐一包
Mg(s) + 2H2O(l) ?? Mg(OH)2(s)+H2(g) ?rHo = -352.96kJ/mol
（ 1mol Na与水的反应 ?rHo = -183.76kJ/mol）
NaCl的作用,Cl-破坏钝化的 Mg(OH)2，形成复杂的碱式氯化物
Fe的作用：电催化剂，降低 H2在 Mg表面的超电势
刘绪良, 大学化学, 2002,17(5):52； W.B,Jenson J,Chem,
Edu.2000,77(6); 713
化学反应的自发性 Reaction Spontaneity
1,热力 Thermodynamics
2,动力学 kinetics
Chapt,20.2
( Ref,Real-World Cases in Green Chemistry,by Michael C,Cann,
M,E,Connelly,University of Scranton
环境友好化学, 在化学过程中减少和消除有害物质 。
(1) 绿色化学的 12条原则：
1,设计的合成方法要考虑最大限度地利用参与反应的物质来得到
最后的产品,原子经济 (atom economy)原则, 即提高 原子利用率,
2,尽量避免废物的生成, 而不是生成废物后再去设法清除,
3,原材料和生成物中尽量避免对环境和人体有害的物质,
4,化学产物的设计应该在降低毒性的同时而保持有效功能,
六, 绿色化学 (Green Chemistry)
5,反应添加剂 （ 溶剂, 分离剂等 ） 尽量不用, 如一定要使用, 要
尽可能无毒无害
6,能量 消耗少, 合成方法尽量在常温, 常压下进行
7,尽量使用可再生 (renewable)的起始物
8,避免衍生现象 （ 站位基团, 保护和去保护, 暂时的物理和化学
修饰 ）
9,使用选择性高的催化剂
10,产物的作用完成后, 能降解为无害物质
11,使用时时监控的分析方法, 控制有害物质的生成
12,化学过程中生成的物质应不易发生突发事故 （ 泄漏, 爆炸, 着
火 ）
(2) 原子经济原则 （ Atom Economy）
％ 原子利用率 = ?100
很多化学反应不知道副产物, 因此不能得到原子利用率, 类似的,
可用原子经济率替代：
%原子经济率 = ?100
普通的有机反应中, 加成反应, 重排反应原子经济率最高, 可达
100％, 取代反应次之, 消除反应原子经济率最低 。
加成反应,CH3HC=CH2 +H2CH3CH2CH3
原子全部利用, 原子经济率为 100％
的式量产物＋副产物
产物的式量
)(
反应物的总式量
已利用的原子的式量
制备丙烯的消除反应：
H 3 C
C H 2
H C
H
C H 3
N
C H 3
H 3 C
+
H 3 C
N C H
3 +
H 2 O
C H 3
C H
C H 2 H
3 C
+
O H
-
H e a t
原子经济率为,42.08/119.2=35.3%
例：
Ibuprofen ( 解热止痛药的主要成分 )的合成, BHC公司的合成方法
分为 3步, 原子经济率为 77％ ； BOOTS公司的合成方法分为 5步,
原子经济率为 40％ ( Green Chemistry p.10 )
(3) 绿色化学的重要应用实例
1,船底抗污剂的改进
原来用 TBTO(tributyltin oxide) 等有机锡化合物, 但涂层容易渗入
海水, （ 12－ 18个月只留下原来的 1/4）, 环境中的浓度低于动物
体内的浓度, 容易发生生物富集, 使非目标海洋动物慢性中毒；
能长期存在,经济 。
Rohm and Haas 公司改用噻唑的衍生物 DCOI( 4,5-dichloro-2-n-
octyl-4-isothiazolin3-one),商品名为 Sea-Nine-211,在船底附着紧,
在海水中能降解；非目标动物不易在体内富集, 微生物的新陈代谢
产物无毒, 而且反应不可逆 。 缺点是必须 3年更新一次 （ TBTO可 5
年更新一次 ） 。
C l
S
N
O
C l
C H 3
2,造纸工业中的纸浆氧化剂 （ 除木质素和漂白 ）
通常用氯气作氧化剂, 产生有机氯副产品, 如 dioxins(二恶英 ）
和呋喃类化合物, 此类物质极性低, 可产生生物富集和生物放
大作用, 引起人类的健康问题, 如致癌, 破坏免疫功能等 。
O
O C l
C l
C l
C l
O Cl X
Cl X
dioxin 呋喃类型化合物
用 O3 代替 Cl2
H2O2代替 Cl2（ 或者 ClO2） 作氧化剂, 用 TAML（ tetraamido -
macrocyclic ligand） 作氧化剂的活化剂 （ 催化剂 ）, 可提高氧化能
力 。
TAML
缺点：与氯气比较, 氧化时间长, 温度高, 产量低, 纸张强度低
3,CO2取代 VOC（ volatile organic compounds） 作为环境友好的
聚苯乙烯塑料发泡剂
CFC和 HCFC对臭氧层的破坏和很强的温室效应, HCFCD C l
C
F
F
H
H C F CC F C
C l
C
F
F
C l
4,聚酯塑料 (PET)的再生
饮料瓶, 食品包装, 汽车, 轮船, 薄膜 （ 磁带 ）, 纺织品等
原材料来自石油产品 (非再生物质 )
再生的方法：
a,循环使用, 缺点：杂质含量高, 不能用于食品包装
b,在一定的溶剂中分解为单体, 重新聚合
DuPont 从 1996年开始转变聚合物为单体,
讨论：
举例说明化学热力学和化学动力学在化学
变化中如何起作用？举例如何判断一个化
学反应是否能发生？
(能源化学 )
化学电池
阳极 (anode),负极,Zn,氧化，
阴极 (cathode),正极,Cu2+,还原
水溶液中的 标准电极电势 （ Standard potential ）
氢标,H++ e ?? 1/2H2 E?=0
氧化剂 还原剂
Li++ e ?? Li E?= ?3.03V
Na++ e ?? Na E?= ?2.71V
Zn2++ 2e ?? Zn E?= ?0.76V
Fe 2++ 2e ?? Fe E?= ?0.45V
H++ e ?? 1/2H2 E?=0
Cu2++ 2e ?? Cu E?= 0.34 V
Cl2+ 2e ?? 2Cl? E?= 1.36V
F2+ 2e ?? 2F? E?= 2.87V
一．电极电势和 Nernst 方程
电池反应：
Zn + Cu2+ ?? Zn2++ Cu（ 化学镀 ）
E?(cell) = E?(正极 )－ E?(负极 )＝ 0.34 ? (?0.76) ＝ 1.1 V
2Fe3+ + Cu ?? 2 Fe 2++ Cu2+ （ 烂板液 ）
E?(cell) = E?(正极 )－ E?(负极 )＝ 0.77 ? (0.34) ＝ 0.33 V
K与电池的电动势 E?的关系
??G?= nE? F (F为法拉第常数 ）
??G?=RTlnK
nE? F =RTlnK,lnK= nE? F/RT
2Fe3+ + Cu ?? 2 Fe 2++ Cu2+ 反应的平衡常数 K为：
lnK = 2?96500?0.33/8.314?297= 25.7
K=1.5 ?1011
由电动势得到氧化还原反应的平衡常数 K,电池的电动势越大,
则 K也越大, 氧化还原反应进行得越彻底 。
铁钉可以镀铜，铁钉可以镀锌吗？
Fe + Cu 2+ ?? Fe 2++ Cu
E?(cell) = E?(正极 )－ E?(负极 ) ＝ 0.34 ? （ ? 0.45)
＝ 0.79 V
Fe + Zn 2+ ?? Fe 2++ Zn
E?(cell) = E?(正极 )－ E?(负极 ) ＝ （ ? 0.76) ? （ ? 0.45)
= ? 0.31
Nernst 方程, 浓度 对电极电势 E（非标准态）的影响
对于电极反应 a oxidation + n e? b reduction
a,b为 mol数,n 为电子数
a
°
b
a
°
b
RT ( )
E= E + l n
nF ( )
RT ( ox)
E= E + l n
nF ( r e d)
氧化型浓度
还原型浓度
Nernst方程为：
或者：
例如：电极反应 Fe3+ + e =Fe2+
3+
2+
3+
2+
R T ( F e )
E= 0.77+ l n
F ( F e )
8.314 298 ( F e )
=0,77+ l n
965 00 ( F e )
?
括号中为 Fe3+和 Fe2+的任意浓度
一次性电池,可充电电池, 可逆电池
放电－原电池
充电－电解
一次性电池
1,酸性锌锰电池 （ 普通干电池 ）
正极：石墨棒, MnO2,炭
负极,Zn,ZnCl2,NH4Cl,Zn ?? Zn2++2e
电池反应：
2 NH4+(aq)+2MnO2(s)+2e ?? Mn2O3(s)+H2O(l)+2NH3(aq)
生成的 NH3与 Zn2+生成配离子
二,电池 （化学能转变为电能）
普通干电池的结构和化学反应
碱性锌锰电池
电解液为 KOH
负极反应,Zn(s)+2OH?(aq)?? Zn(OH)2(s)+2e
正极反应,2MnO2(s)+H2O(l)+2e?? Mn2O3(s)+2OH?(aq)
电池反应：
Zn(s)＋ 2MnO2(s) +H2O(l) ?? Mn2O3(s)+ Zn(OH)2(s)
纽扣电池的结构和反应
2,纽扣电池 (汞电池 )
可充电电池, 二次电池
(Rechargeable battery,secondary battery)
1,可充电的镍镉干电池
放电：
负极反应,Cd(s)+2OH?(aq) Cd(OH)2+2e
正极反应,NiOOH(s)+ H2O(l)+2e Ni(OH)2+OH?(aq)???
???
??????
可充电的镍镉干电池的结构和反应
2,镍氢电池 ( 与镍镉电池类似,Cd?H）
负极为 H的储氢材料,LaNi5,H以单原子填入晶格）
负极反应,MH(s)+ OH?(aq) M（ s)+ H2O+e
正极反应,NiOOH(s)+ H2O(l)+ e Ni(OH)2+OH?(aq)
净反应,MH(s)+ NiOOH(s) M(s) +Ni(OH)2
c ha r ge
dis c ha r ge
?????? ????
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3,锂（离子）电池（ Lithium ion battery)
特点：能量密度高 重量轻
电压高 Ecell=3.4V,无记忆功能
金属锂插入导电石墨层
负极反应,Li(s石墨层 ) Li+(石墨层 )+e 氧化反应
正极反应,Li+(在 CoO2) +e + CoO2 Li CoO2 还原反应
总反应：
Li(s ) + CoO2 Li CoO2
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燃料电池
发电装置, 两个电极上的氧化剂和还原剂源源不断输入电池, 电
池反应产物不断排除电池, 还原剂提出为燃料,H2,H2－ CO，
CH4等, 氧化剂为空气 。 电解质可以是水溶液, 熔融盐或固体电
解质 。
负极,H2?? 2H＋ ＋ 2e
正极,2H＋ +1/2O2+2e?? H2O
总反应,H2+1/2O2 ?? H2O
宇航用的氢－氧燃料电池 30％ KOH水溶液为电解质,H2(l ),O2(l)贮
存于高压容器。反应产物水供宇航员饮用。 30－ 40个单电池组合，
可形成 30伏的电压，化学能转化为电能的效率为 60－ 80％，其余能
量以热的形式释放。因此，可供电能，热能和水。
Eo= -?Go/nF=237.2/2?96500
=1.229V
热效率＝ ?Gf?/?H?f = -237.2/-286.0=0.83
三, 电能转变为化学能 — 电解 ( electrolysis)
LaNi5
六方晶系, 一个晶胞中含 6个四面体空隙和 3个八面体空隙
空隙全部填满 H可形成 LaNi5H9,通常形成 LaNi5H6
氢气的化学键在 LaNi5表
面断裂为原子
四, 氢能源，储氢材料
H2的 ??1s与 Ni的 dxy对称性匹配, 形成化学键, 使 H?H键
断裂
特点：氢气密度高于液氢, 室温和 0.3-0.4 Mpa（ 3～ 4大气
压 ） 可能存贮和释放氢气
LaNi5 + 3H2 LaNi5H6
H2 (l),0.07g/cm3氢
LaNi5H6,0.111g/cm3氢
??????
The branch of chemistry that is concerned with the rates of
change in the concentration of reactants in a chemical
reaction.
五、催化作用 ---动力学过程 (kinetics)
两种不同的反应历程
（一）, 催化剂的作用
1,改变反应速率,不影响平衡位置,降低反应的活化能 Ea
均相催化
CH3CH2OH + CH3CH2OH ?? (H2SO4催化 ) ?? CH3CH2OCH3CH2
C
H
C H 3
H
H
+
O H O
H
C
H
C H 3
H
H
+
C
+
H
C H 3
H
+ H 2 O
C H 3 C H 2 O H
C
H
C H 3
H
O
H
+
C H 2 C H 3
- H
+
C 2 H 5
O
C 2 H 5
2,催化剂的选择性
C
2
H
4
+ 1 /2 O
2
A g/ A l
2
O
3
C H
2 C H 2
O
O
2
1 /2+C
2
H
4
C u C l
2 P d C l 2
C H
3
C H O
O
2
+C 2 H 4 H
2
OC O 23 +2
3,催化剂的应用举例
催化加氢 (多相催化 )
多相催化加成反应示意图
多项催化剂的载体 — 分子筛的笼状结构
催化剂颗粒被吸附在硅胶上
汽车尾气的处理装置 (NO转换 )
汽车尾气的处理装置
化学加热器 的热力学和动力学原理
镁粉 +5%铁粉 ?? 烧结压片
食盐一包
Mg(s) + 2H2O(l) ?? Mg(OH)2(s)+H2(g) ?rHo = -352.96kJ/mol
（ 1mol Na与水的反应 ?rHo = -183.76kJ/mol）
NaCl的作用,Cl-破坏钝化的 Mg(OH)2，形成复杂的碱式氯化物
Fe的作用：电催化剂，降低 H2在 Mg表面的超电势
刘绪良, 大学化学, 2002,17(5):52； W.B,Jenson J,Chem,
Edu.2000,77(6); 713
化学反应的自发性 Reaction Spontaneity
1,热力 Thermodynamics
2,动力学 kinetics
Chapt,20.2
( Ref,Real-World Cases in Green Chemistry,by Michael C,Cann,
M,E,Connelly,University of Scranton
环境友好化学, 在化学过程中减少和消除有害物质 。
(1) 绿色化学的 12条原则：
1,设计的合成方法要考虑最大限度地利用参与反应的物质来得到
最后的产品,原子经济 (atom economy)原则, 即提高 原子利用率,
2,尽量避免废物的生成, 而不是生成废物后再去设法清除,
3,原材料和生成物中尽量避免对环境和人体有害的物质,
4,化学产物的设计应该在降低毒性的同时而保持有效功能,
六, 绿色化学 (Green Chemistry)
5,反应添加剂 （ 溶剂, 分离剂等 ） 尽量不用, 如一定要使用, 要
尽可能无毒无害
6,能量 消耗少, 合成方法尽量在常温, 常压下进行
7,尽量使用可再生 (renewable)的起始物
8,避免衍生现象 （ 站位基团, 保护和去保护, 暂时的物理和化学
修饰 ）
9,使用选择性高的催化剂
10,产物的作用完成后, 能降解为无害物质
11,使用时时监控的分析方法, 控制有害物质的生成
12,化学过程中生成的物质应不易发生突发事故 （ 泄漏, 爆炸, 着
火 ）
(2) 原子经济原则 （ Atom Economy）
％ 原子利用率 = ?100
很多化学反应不知道副产物, 因此不能得到原子利用率, 类似的,
可用原子经济率替代：
%原子经济率 = ?100
普通的有机反应中, 加成反应, 重排反应原子经济率最高, 可达
100％, 取代反应次之, 消除反应原子经济率最低 。
加成反应,CH3HC=CH2 +H2CH3CH2CH3
原子全部利用, 原子经济率为 100％
的式量产物＋副产物
产物的式量
)(
反应物的总式量
已利用的原子的式量
制备丙烯的消除反应：
H 3 C
C H 2
H C
H
C H 3
N
C H 3
H 3 C
+
H 3 C
N C H
3 +
H 2 O
C H 3
C H
C H 2 H
3 C
+
O H
-
H e a t
原子经济率为,42.08/119.2=35.3%
例：
Ibuprofen ( 解热止痛药的主要成分 )的合成, BHC公司的合成方法
分为 3步, 原子经济率为 77％ ； BOOTS公司的合成方法分为 5步,
原子经济率为 40％ ( Green Chemistry p.10 )
(3) 绿色化学的重要应用实例
1,船底抗污剂的改进
原来用 TBTO(tributyltin oxide) 等有机锡化合物, 但涂层容易渗入
海水, （ 12－ 18个月只留下原来的 1/4）, 环境中的浓度低于动物
体内的浓度, 容易发生生物富集, 使非目标海洋动物慢性中毒；
能长期存在,经济 。
Rohm and Haas 公司改用噻唑的衍生物 DCOI( 4,5-dichloro-2-n-
octyl-4-isothiazolin3-one),商品名为 Sea-Nine-211,在船底附着紧,
在海水中能降解；非目标动物不易在体内富集, 微生物的新陈代谢
产物无毒, 而且反应不可逆 。 缺点是必须 3年更新一次 （ TBTO可 5
年更新一次 ） 。
C l
S
N
O
C l
C H 3
2,造纸工业中的纸浆氧化剂 （ 除木质素和漂白 ）
通常用氯气作氧化剂, 产生有机氯副产品, 如 dioxins(二恶英 ）
和呋喃类化合物, 此类物质极性低, 可产生生物富集和生物放
大作用, 引起人类的健康问题, 如致癌, 破坏免疫功能等 。
O
O C l
C l
C l
C l
O Cl X
Cl X
dioxin 呋喃类型化合物
用 O3 代替 Cl2
H2O2代替 Cl2（ 或者 ClO2） 作氧化剂, 用 TAML（ tetraamido -
macrocyclic ligand） 作氧化剂的活化剂 （ 催化剂 ）, 可提高氧化能
力 。
TAML
缺点：与氯气比较, 氧化时间长, 温度高, 产量低, 纸张强度低
3,CO2取代 VOC（ volatile organic compounds） 作为环境友好的
聚苯乙烯塑料发泡剂
CFC和 HCFC对臭氧层的破坏和很强的温室效应, HCFCD C l
C
F
F
H
H C F CC F C
C l
C
F
F
C l
4,聚酯塑料 (PET)的再生
饮料瓶, 食品包装, 汽车, 轮船, 薄膜 （ 磁带 ）, 纺织品等
原材料来自石油产品 (非再生物质 )
再生的方法：
a,循环使用, 缺点：杂质含量高, 不能用于食品包装
b,在一定的溶剂中分解为单体, 重新聚合
DuPont 从 1996年开始转变聚合物为单体,
讨论：
举例说明化学热力学和化学动力学在化学
变化中如何起作用？举例如何判断一个化
学反应是否能发生？
