北京大學(xué)-應(yīng)用化學(xué)基礎(chǔ)【第一章】應(yīng)用化學(xué)及應(yīng)用化學(xué)品

1、1應(yīng)用化學(xué)基礎(chǔ)褚泰偉化學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系Email地址：twchu辦公電話：627543192015年3月6日2課程特點(diǎn)注重應(yīng)用性 緊密聯(lián)系生產(chǎn)、生活與環(huán)境的實(shí)際 啟發(fā)性、趣味性強(qiáng) 基于該課程涉及知識(shí)面較廣，學(xué)生應(yīng)該“了解一部分、理解一部分、掌握一部分”。 3基本教學(xué)內(nèi)容第一章 應(yīng)用化學(xué)及應(yīng)用化學(xué)品第二章 應(yīng)用化學(xué)研究方法第三章 表面活性劑應(yīng)用基礎(chǔ)第四章 食品添加劑第五章 染料與顏料第六章 化妝品4基本教學(xué)內(nèi)容第七章 放射性與放射防護(hù)第八章 標(biāo)記化合物第九章 放射性在化學(xué)中的應(yīng)用第十章 放射性藥物化學(xué)5應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1 雪花膏護(hù)膚化妝品的制備實(shí)驗(yàn)2 潤(rùn)膚露護(hù)膚化妝品的制備實(shí)驗(yàn)3 防曬霜護(hù)膚化妝品

2、的制備實(shí)驗(yàn)4 粉刺霜護(hù)膚化妝品的制備實(shí)驗(yàn)5 洗面奶護(hù)膚化妝品的制備實(shí)驗(yàn)6 強(qiáng)力中泡洗衣液的制備實(shí)驗(yàn)7 無(wú)磷洗衣液的制備實(shí)驗(yàn)8 餐具洗滌劑的制備6主要參考資料 1應(yīng)用化學(xué)吳洪,曲鳳玉,閻紅編著，哈爾濱，東北林業(yè)大學(xué)出版社，2001。2精細(xì)化學(xué)品合成化學(xué)與應(yīng)用趙德豐等編著，北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2001。3食品添加劑實(shí)用大全劉程,周汝忠主編，北京，北京工業(yè)大學(xué)出版社，1994。5核化學(xué)與放射化學(xué)王祥云，劉元方編著。6.放射化學(xué)劉元方等編著。7.核藥物化學(xué)范我等編著。7考核方式 考勤（20%）閉卷筆試(80%) 考題分類：填空題、問(wèn)答題、選擇題等 考題范圍：課堂講授的部分重要內(nèi)容8PPT文件存放位置

3、/chutaiwei/化學(xué)院教師FTP-應(yīng)化系-褚泰偉用戶名：twchu密碼：150150/APPLIED_CHEMISTRY/目錄中9第一章 應(yīng)用化學(xué)及應(yīng)用化學(xué)品101.1.1.應(yīng)用化學(xué)產(chǎn)生的社會(huì)淵源1.1 應(yīng)用化學(xué)的歷史及其意義公元前7000年人們已開(kāi)始制陶10公元前3500年已有冶銅11商代人面紋銅鼎高38.5厘米，口長(zhǎng)29.8厘米，口寬23.7厘米 1959年寧鄉(xiāng)黃材出春秋牛角形耳云紋銅鼎通高22.8厘米，口徑19.8厘米1982年湘鄉(xiāng)何家灣出土公元前2500年開(kāi)始制造玻璃12玻璃作坊的工人首先把一些由碳酸鹽和石英粉混合而成的原料放在可能是回收的容器里進(jìn)行再加熱。第二步工序是對(duì)玻璃進(jìn)行

4、著色處理，通常情況下是通過(guò)加入銅，放在特制坩堝的里高溫加熱，使玻璃變成紅色圓錠，接著被送到其他車間再進(jìn)行加熱，最后制成飾品?？脊艑W(xué)家們表示，這些玻璃器皿常常被用作香水瓶和其他液體的容器。五代時(shí)期，北洞山漢墓出土的玻璃杯北燕鴨形玻璃注北燕時(shí)代的玻璃公元前2000年左右已有染色、釀酒和煉鐵的工藝13公元前印度制成靛藍(lán)以麯發(fā)酵釀酒是中國(guó)祖先獨(dú)特的技術(shù)，歷史可以追溯到公元前1600年的中國(guó)商代。古代中國(guó)人最早發(fā)明煉鐵技術(shù)并用于制造工具、武器和炊具。14宋代沈括(10311095) 的夢(mèng)溪筆談中則介紹了“石油”,他自己動(dòng)手用其煙制成墨。另外他還介紹了提煉膽礬、煉制純銅以及用鐵置換制銅的方法,并首次鑒定了

5、隕石的主要成分是鐵。151596年問(wèn)世的李時(shí)珍所著本草綱目,世界上最早的藥物化學(xué)的百科全書。161637年出版的宋應(yīng)星所著天工開(kāi)物,世界上最早的藥物化學(xué)和化學(xué)工藝的百科全書。17 在化學(xué)作為科學(xué)出現(xiàn)以前,對(duì)食品、染料、冶金、醫(yī)藥的實(shí)際探索已經(jīng)總結(jié)出了大量的知識(shí)并推動(dòng)和指導(dǎo)了生產(chǎn)和生活的實(shí)踐活動(dòng),并由此而孕育了現(xiàn)代化學(xué)的產(chǎn)生。1818世紀(jì)初期以三酸二堿(硫酸、硝酸、鹽酸、燒堿、純堿)為基礎(chǔ)的化學(xué)工業(yè)開(kāi)始蓬勃發(fā)展。1918世紀(jì)后期以紡織工業(yè)的出現(xiàn)19世紀(jì)中期以苯胺染料的生產(chǎn)為代表的有機(jī)合成工業(yè)的出現(xiàn)種類不斷增多的大規(guī)模的化學(xué)品生產(chǎn)所需要的化學(xué)知識(shí)促成了應(yīng)用化學(xué)從化學(xué)中脫胎而出。201840年德國(guó)化

6、學(xué)家李比希出版的化學(xué)在農(nóng)業(yè)和生理學(xué)中的應(yīng)用一書不僅是應(yīng)用化學(xué)的第一部名著,而且也是近代科學(xué)史上科學(xué)理性地應(yīng)用于生產(chǎn)的首次范例。逐漸成熟的化學(xué)理論和知識(shí),已開(kāi)始向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化,越來(lái)越多的化學(xué)家從事著與生產(chǎn)有關(guān)的實(shí)際工作而成為“實(shí)用化學(xué)家”,應(yīng)用化學(xué)的發(fā)展也就成為一種歷史的必然。1888年德國(guó)化學(xué)會(huì)創(chuàng)辦的化學(xué)工業(yè)雜志不久即改名為應(yīng)用化學(xué)(Angewandte Chemie) 正是反映了這一歷史。211.1.2.應(yīng)用化學(xué)教育的歷史淵源1886年應(yīng)用化學(xué)作為一個(gè)高等學(xué)校的專業(yè)名稱是在東方出現(xiàn)的。日本頒布帝國(guó)大學(xué)令,首次將應(yīng)用化學(xué)作為工業(yè)專門學(xué)校中工藝科的一門專業(yè)。其教學(xué)內(nèi)容大多圍繞工業(yè)化學(xué),重點(diǎn)培養(yǎng)冶金

7、、炸藥、染料等化工專門人才。221903年北洋工藝學(xué)堂(1904年改名直隸高等工業(yè)學(xué)堂,1951年并入天津大學(xué)) 在其本科設(shè)有應(yīng)用化學(xué)專業(yè)。23北京大學(xué)化學(xué)系的前身是京師大學(xué)堂格致科化學(xué)門，1910年首次招生。1923-1924學(xué)年化學(xué)系開(kāi)設(shè)有普通化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、定性分析、定量分析、物理化學(xué)，高等無(wú)機(jī)、高等分析、高等有機(jī)、高等物化、應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)工程、膠體化學(xué)、電化學(xué)、 化學(xué)史等21門課。24在化工產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中,可以大致分為3個(gè)基本階段基礎(chǔ)研究應(yīng)用研究化學(xué)工程設(shè)計(jì)與施工1.1.3.應(yīng)用化學(xué)的意義25基礎(chǔ)研究則是化學(xué)科學(xué)的任務(wù),主要包括無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、高分子化

8、學(xué)和生物化學(xué)等。而化學(xué)工程學(xué)則是完成化學(xué)工程設(shè)計(jì)與施工的工程科學(xué)。應(yīng)用化學(xué)定義為根據(jù)化學(xué)的基本原理和方法對(duì)人類生產(chǎn)、生活實(shí)踐中與化學(xué)有關(guān)的問(wèn)題進(jìn)行應(yīng)用基礎(chǔ)理論和方法的研究以及實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)研究的一門技術(shù)科學(xué)。26 應(yīng)用化學(xué)是化學(xué)學(xué)科的重要組成部分，也是化學(xué)在應(yīng)用領(lǐng)域不斷取得持續(xù)發(fā)展的不竭動(dòng)力。 應(yīng)用化學(xué)的研究對(duì)象主要不是化學(xué)學(xué)科本身的基本原理和規(guī)律，而是化學(xué)實(shí)際應(yīng)用的基礎(chǔ)，屬于應(yīng)用基礎(chǔ)研究的范疇。 應(yīng)用化學(xué)也不同于化工，化工主要從宏觀上研究特定化學(xué)的工藝和設(shè)備。 27 應(yīng)用化學(xué)是從微觀分子水平上，進(jìn)行新產(chǎn)品和新技術(shù)路線的實(shí)驗(yàn)室研發(fā)和工藝流程的原理性研究，促進(jìn)化學(xué)基礎(chǔ)研究成果向工業(yè)應(yīng)用的轉(zhuǎn)化，并為化工

9、生產(chǎn)提供理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。 因此，應(yīng)用化學(xué)是化學(xué)由實(shí)驗(yàn)室走向大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中間的一座橋梁。281.1.4.應(yīng)用化學(xué)的5個(gè)特點(diǎn)明顯的目的性和領(lǐng)域性:應(yīng)用化學(xué)是基于已知的化學(xué)理論和方法去解決實(shí)際問(wèn)題。綜合性和邊緣性:應(yīng)用化學(xué)不僅綜合了各類化學(xué)知識(shí)而且必須吸收非化學(xué)學(xué)科的理論基礎(chǔ)和研究方法。功利性:應(yīng)用化學(xué)著重研究大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)化工產(chǎn)品的具體方法, 以取得實(shí)際社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益為根本目的。29研究成果的應(yīng)用范圍較基礎(chǔ)科學(xué)要小,保密性強(qiáng),實(shí)現(xiàn)較快。由于重視實(shí)際效益,特別是經(jīng)濟(jì)效益成為應(yīng)用化學(xué)研究成果的生命力的基本指標(biāo)。因此,應(yīng)用化學(xué)的研究中特別重視原料的來(lái)源、價(jià)格、運(yùn)輸、貯存,反應(yīng)的可操作性,工藝過(guò)程

10、的可行性,產(chǎn)品的商品化及工藝和產(chǎn)品的社會(huì)相容性及社會(huì)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)(包括環(huán)境評(píng)價(jià)) 。301.1.5.應(yīng)用化學(xué)研究的方向和對(duì)象 按研究的對(duì)象來(lái)分可包括無(wú)機(jī)化學(xué)品化學(xué)、冶金化學(xué)、石油化學(xué)、煤化學(xué)、天然氣化學(xué)、精細(xì)化學(xué)品化學(xué)、材料化學(xué)、應(yīng)用有機(jī)化學(xué)、食品化學(xué)、能源化學(xué)、光源化學(xué)、海洋化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、地球化學(xué)、生物化學(xué)、藥物化學(xué)、助劑化學(xué)、放射化學(xué)、應(yīng)用電化學(xué)、應(yīng)用光化學(xué)、應(yīng)用膠體及界面化學(xué)、應(yīng)用動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)、萃取化學(xué)、分離過(guò)程化學(xué)、工業(yè)分析化學(xué)、農(nóng)業(yè)化學(xué)等。 目前看來(lái)一般認(rèn)為應(yīng)用化學(xué)研究的主要對(duì)象是化學(xué)品的生產(chǎn)原理、工藝流程、操作條件、生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用方法。311.2 應(yīng)用化學(xué)品分類應(yīng)用化學(xué)品一般包括通

11、用化學(xué)品和精細(xì)化學(xué)品兩類。1.2.1 通用化學(xué)品（重化學(xué)品） 具有一定的化學(xué)式和理化常數(shù)的單一化學(xué)物質(zhì)或大量生產(chǎn)的、廣泛通用的混合物。 單一有機(jī)化合物如：苯、二氯甲烷、三硝基甲苯等。 單一無(wú)機(jī)化合物如：硫酸鈉，三氯化鋁、硫代硫酸鈉等。 混合物如：汽油，柴油等都屬于通用化學(xué)品的范疇。32通用化學(xué)品特點(diǎn) 不同廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品，只要規(guī)格相同，均可通用于同一用途。 進(jìn)行通用化學(xué)品技術(shù)研發(fā)，其目的主要是改進(jìn)分離方法或制備路線，改進(jìn)生產(chǎn)工藝和設(shè)備，而不存在更新品種的問(wèn)題。 通用化學(xué)品一般來(lái)說(shuō)工藝生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)量都非常大，生產(chǎn)設(shè)備的專用性和連續(xù)化生產(chǎn)程度高。331.2.2 精細(xì)化學(xué)品 精細(xì)化學(xué)品相對(duì)通用化學(xué)品

12、來(lái)說(shuō)，其生產(chǎn)規(guī)模較小、生產(chǎn)量較少，而技術(shù)壟斷性較強(qiáng)，是一類具有專用性能或特定功能的化工產(chǎn)品。 例如醫(yī)藥、涂料、印刷油墨、香精、洗滌用品、化妝品、感光材料、采礦浮選劑、水質(zhì)處理劑、防菌防霉劑等。功能性精細(xì)化學(xué)品，如抗氧劑、紫外線吸收劑、阻燃劑、增塑劑、催化劑等。醫(yī)藥涂料34印刷油墨香精洗滌用品化妝品35精細(xì)化學(xué)品的特點(diǎn)：（1）不是作為化學(xué)物質(zhì)，而是作為具有功能的產(chǎn)品進(jìn)行交易的。（2）品種多、產(chǎn)量相對(duì)較小，多以間歇分批方式生產(chǎn)。（3）價(jià)格高，利潤(rùn)大。（4）在應(yīng)用技術(shù)方面，制造方需具有與用戶同等的或更多的知識(shí)。（5）精細(xì)化學(xué)品相當(dāng)一部分為復(fù)配混合型產(chǎn)品，配方、生產(chǎn)工藝，設(shè)備等決定產(chǎn)品的性能。（6）很

13、多以商品名的形式進(jìn)行交易，重視技術(shù)服務(wù)。（7）一般要求不斷進(jìn)行新產(chǎn)品的技術(shù)開(kāi)發(fā)，更新?lián)Q代。36 精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)要求精細(xì)化學(xué)品需要不斷進(jìn)行產(chǎn)品的更新?lián)Q代，以滿足不同的需求或追求更完美的功能。為了追求更完美的功能，許多精細(xì)化學(xué)品是以輔助成分配合主要活性成分加工而成的，因此配方技術(shù)成為這些產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。不同廠家生產(chǎn)的同類產(chǎn)品，其應(yīng)用性能互有差別，甚至使用功效有天壤之別。精細(xì)化學(xué)品的技術(shù)壟斷性很強(qiáng)。同時(shí)由于市場(chǎng)變化的需要，許多精細(xì)化學(xué)的更新周期較短，品種多，產(chǎn)量相對(duì)較小。因此，要求不斷改變制備技術(shù)和工藝設(shè)備。37 精細(xì)化學(xué)品的分類(1) 農(nóng)藥 (2) 染料 (3) 涂料（包括油漆和油墨） (4)

14、顏料 (5) 試劑和高純品 (6) 信息化學(xué)品（包括感光材料、磁性材料等能 接收電磁波的化學(xué)品） (7) 食品和飼料添加劑 (8) 粘和劑 (9) 催化劑和各種助劑 (10) 化學(xué)合成藥品（原料藥）(11) 日用化學(xué)品(12) 高分子聚合物中的功能性高分子材料（包括可降解高分子材料、功能膜、感光材料等）38舉例：催化劑和各種助劑 (1)催化劑：煉油用催化劑、石油化工用催化劑、各種化學(xué)工業(yè)用催化劑、環(huán)保用（如尾氣處理用）催化劑及其它用途催化劑。(2)印染助劑：凈洗劑、分散劑、勻染劑、固色劑、柔軟劑、抗靜電劑、各種涂料印花助劑、熒光增白劑、滲透劑、助溶劑、消泡劑、纖維用阻燃劑、防水劑等。(3)塑料

15、助劑：增塑劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、紫外線吸收劑、發(fā)泡劑、偶聯(lián)劑、塑料用阻燃劑等。(4)橡膠助劑：硫化劑、硫化促進(jìn)劑、防老劑、塑解劑、再生活化劑等。(5)水處理劑：絮凝劑、緩蝕劑、阻垢分散劑、殺菌滅藻劑等。(6)纖維抽絲用油劑：滌綸長(zhǎng)絲用油劑、滌綸短絲用油劑、錦綸用油劑、腈綸用油劑、丙綸用油劑、維綸用油劑、玻璃絲用油劑等。39(7)有機(jī)抽提劑：吡咯烷酮系列、脂肪烴系列、乙腈系列、糖醛系列等。(8)高分子聚合添加劑：引發(fā)劑、阻聚劑、終止劑、調(diào)節(jié)劑、活化劑。(9)表面活性劑：除家用洗滌劑以外的陽(yáng)離子型、陰離于型、非離子型和兩性表面活性劑。(10)皮革助劑：合成鞣劑、加脂劑、涂飾劑、光亮劑、軟皮油。(11

16、)農(nóng)藥用助劑：乳化劑、增效劑、穩(wěn)定劑等。(12)油田用化學(xué)品：泥漿用化學(xué)品、二次、三次采油用化學(xué)品、水處理用化學(xué)品、油田用破乳劑、絮凝劑、殺菌滅藻劑。(13)混凝土添加劑：減水劑、防水劑、速凝劑、緩凝劑、引氣劑、泡沫劑等。40(14)機(jī)械、冶金用助劑：防銹劑、清洗劑、電鍍用助劑、焊接用助劑、滲碳劑、滲氮?jiǎng)?、汽車等機(jī)動(dòng)車輛防凍劑等。(15)油品添加劑：分散清凈添加劑、抗磨添加劑、抗氧化添加劑、抗腐蝕添加劑、抗靜電添加劑、粘度調(diào)節(jié)添加劑、降凝劑、抗爆震添加劑、液壓傳動(dòng)添加劑、變壓器油添加劑等。(16)炭黑：高耐磨、色素等各種功能炭黑。(17)吸附劑：稀土分子篩系列、氧化鋁系列、膨潤(rùn)土系列、天然沸石

17、系列、活性白土系列。(18)電子工業(yè)專用化學(xué)品：顯像管用碳酸鉀、氟化物、熒光劑、防眩防靜電防輻射納米助劑等。(19)紙張用添加劑：施膠劑、增強(qiáng)劑、助留劑、防水劑等。(20)其他助劑。411.3 應(yīng)用化學(xué)品在現(xiàn)代生活中的地位和作用 應(yīng)用化學(xué)品幾乎滲透到一切領(lǐng)域?？梢哉f(shuō)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門，現(xiàn)代工業(yè)的一切產(chǎn)品，人們的衣、食、住、用，現(xiàn)代國(guó)防和高新科技，環(huán)境保護(hù)、醫(yī)療保健等都與應(yīng)用化學(xué)品有關(guān)。應(yīng)用化學(xué)的研究成果及應(yīng)用化學(xué)品的技術(shù)開(kāi)發(fā)，不僅滿足了人們生產(chǎn)和生活中日新月異的需求，而且能提高相關(guān)工業(yè)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。42 從20世紀(jì)遺留下來(lái)的5大全球性難題來(lái)看，也可以看出應(yīng)用化學(xué)的重要性

18、。五大難題是：1.人口問(wèn)題計(jì)劃生育與人體保??；2.資源問(wèn)題資源保護(hù)與充分利用；3.能源問(wèn)題能源開(kāi)發(fā)與節(jié)能；4.糧食問(wèn)題開(kāi)發(fā)新品種，增加產(chǎn)量；5.環(huán)境問(wèn)題凈化、美化、優(yōu)化環(huán)境。 仔細(xì)思考這五大難題，就會(huì)發(fā)現(xiàn)似乎都與應(yīng)用化學(xué)有關(guān)。 舉例：應(yīng)用化學(xué)與衣、食、住、行 （1）“衣” 各種合成纖維的制品琳瑯滿目，聚丙烯腈制成的人造羊毛和噴鍍鋁鈦金屬反射膜制成的絮片，俗稱“太空棉”，具有高于鴨絨的保暖性。 而在穿的方面如果注意不夠，化學(xué)也會(huì)帶來(lái)危害。就是穿棉布衣服，也同樣離不開(kāi)應(yīng)用化學(xué)。棉布的整理和著色都離不開(kāi)應(yīng)用化學(xué)。今后的新型面料將向健康、阻燃、輕暖以及芳香型發(fā)展。這些都離不開(kāi)應(yīng)用化學(xué)。44（2）.“食” 要想糧食豐收，當(dāng)然離不開(kāi)化肥、農(nóng)藥、植物生長(zhǎng)激素和除草劑等化學(xué)藥品。 如今人造蛋白、合成糖就是以小分子單體經(jīng)聚合而得到的人工合成的高分子食物，合成的食用奶油就是成功的例子。21世紀(jì)，人造食品將會(huì)有大發(fā)展。 食品添加劑（特別是防腐劑、抗氧化劑）：改進(jìn)食物的儲(chǔ)存加工方法，以減少不安全因素，保持有益成分等，都是應(yīng)用化學(xué)研究的重要內(nèi)容。45（3）“住” 在近代的建筑中，從建筑材料到室內(nèi)外的裝飾（如塑料壁紙、地板、家具以及各種化學(xué)涂料等）都離不開(kāi)應(yīng)用化學(xué)。 耐熱塑料46（4）“行” 在飛機(jī)、火車、輪船和汽車等重要交