化學(xué) 人類(lèi) 生活 2

Chapter3

化學(xué)使人類(lèi)豐衣足食ChemistryandHumankind人口增長(zhǎng)：12000年前一千五百萬(wàn)1850年10億1970年50億2000年60億現(xiàn)在每天餓死2萬(wàn)多人人口越來(lái)越多，耕地越來(lái)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(guó)糧農(nóng)組織發(fā)布的最新消息，大約有3分之2的國(guó)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(wú)減。中國(guó)在戰(zhàn)勝饑餓方面顯然取得了令人囑目的成就，但在中國(guó)不能吃飽飯的人仍有1億1600萬(wàn)。

單從純數(shù)字統(tǒng)計(jì)角度看，中國(guó)的發(fā)展最為明顯：在90年代，營(yíng)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(duì)數(shù)字看，中國(guó)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(guó)人仍有1億1600萬(wàn)之眾。ChemistryandHumankind化學(xué)肥料氮、磷、鉀氮主管植物莖葉生長(zhǎng)，需求量最大，需求期最長(zhǎng)氮肥要求：氮含量高須溶于水制造工藝簡(jiǎn)單原料豐富、價(jià)格低廉NH3ChemistryandHumankind如何合成氨N2+3H2=2NH3NN非常強(qiáng)，需要極高的能量才能打開(kāi)，反應(yīng)幾乎不可能?。?！Acatalystisasubstancewhichincreasestherateatwhichachemicalsystemattainsequilibriumbyvirtueofitsuniquesurfacecharacteristics,andwhichisleftsubstantiallyunalteredatthefinishofthereaction.催化劑只有加速?zèng)]有減速，沒(méi)有負(fù)催化劑ChemistryandHumankindChemistryandHumankind催化反應(yīng)的特點(diǎn)1.催化劑參與反應(yīng)并起著一個(gè)周而復(fù)始的循環(huán)作用反應(yīng)物A催化劑C中間物A---C產(chǎn)物P反應(yīng)物BA+BP反應(yīng)ChemistryandHumankind2.只有熱力學(xué)上可能的反應(yīng)才能找到催化劑3.催化劑只能加速化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡的速度，但不能改變反應(yīng)體系的平衡狀態(tài)，即不能改變它的平衡點(diǎn)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(gè)催化劑都不能改變這個(gè)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(yīng)活化能R－氣體常數(shù)T－溫度反應(yīng)速率常數(shù)與反應(yīng)活化能直接相關(guān)。E越大，K就越小，反應(yīng)速率就越慢。要提高反應(yīng)速率就必須降低反應(yīng)活化能。催化劑幫助人類(lèi)解決了氮肥問(wèn)題，使人類(lèi)大大提高了生產(chǎn)糧食的能力ChemistryandHumankind氨具有強(qiáng)刺激性，濃度高時(shí)會(huì)傷及植物的莖和葉；使用時(shí)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(duì)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(duì)土壤無(wú)副作用ChemistryandHumankindChemistryandHumankindChemistryandHumankindChemistryandHumankind化學(xué)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(jī)氯－DDT第三代農(nóng)藥：有機(jī)磷－敵敵畏第四代農(nóng)藥：氨基甲酸酯和擬除蟲(chóng)菊酯新的除蟲(chóng)方法：保幼激素、性激素、植物生長(zhǎng)素LD50:使某生物群體50%死亡所需的藥劑量。常以每公斤動(dòng)物所需的量來(lái)計(jì)算。八字方針：低毒，有效，廣譜，價(jià)廉ChemistryandHumankind

（DDT）

（六六六）

（丙體六六六）

一、有機(jī)氯殺蟲(chóng)劑

這類(lèi)殺蟲(chóng)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(kāi)始很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，這類(lèi)殺蟲(chóng)劑曾大量、廣泛地被應(yīng)用于作物保護(hù)和滅除害蟲(chóng)。其中最重要的品種有滴滴涕和六六六ChemistryandHumankind若僅從應(yīng)用的角度考慮，氯代烴殺蟲(chóng)劑具有價(jià)廉、持效久的好處。但后來(lái)發(fā)現(xiàn)其中許多品種的殘留污染嚴(yán)重和有慢性毒性。許多有機(jī)氯殺蟲(chóng)劑都很難降解。由于殘留污染的原因，70年代開(kāi)始，各國(guó)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(lèi)殺蟲(chóng)劑已為數(shù)不多，如硫丹、毒殺芬（毒殺芬是非常復(fù)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(lèi)

（2）硫代磷酸酯類(lèi)

二、磷酸酯類(lèi)殺蟲(chóng)劑

40年代，滴滴涕等有機(jī)殺蟲(chóng)劑在防治水稻螟蟲(chóng)等農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)方面起著很重要的作用，但滴滴涕對(duì)蚜蟲(chóng)和螨類(lèi)防效很差，反而把這些害蟲(chóng)的天敵殺死，造成更嚴(yán)重的蟲(chóng)害。當(dāng)時(shí)問(wèn)世的磷酸酯類(lèi)殺蟲(chóng)劑被認(rèn)為是最高效的新農(nóng)藥，對(duì)蚜蟲(chóng)和螨類(lèi)（如棉蚜蟲(chóng)、紅蜘蛛等）的防效也很好，很快成為一大類(lèi)農(nóng)藥品種。ChemistryandHumankind（3）二硫代磷酸酯類(lèi)（4）氨基磷酸酯類(lèi)

甲胺磷乙酰甲胺磷ChemistryandHumankind三、氨基甲酸酯類(lèi)殺蟲(chóng)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(chēng)為毒扁豆堿。1930年英格哈特發(fā)現(xiàn)毒扁豆堿及其類(lèi)似物具有抑制膽堿酯酶的作用。從50年代后期開(kāi)始，人們陸續(xù)開(kāi)發(fā)了一系列具有N-甲基的氨基甲酸酯類(lèi)殺蟲(chóng)劑。

ChemistryandHumankind氨基甲酸酯類(lèi)殺蟲(chóng)劑特點(diǎn)（1）選擇性強(qiáng)這類(lèi)殺蟲(chóng)劑對(duì)咀嚼式害蟲(chóng)，例如棉紅鈴蟲(chóng)等具有特效。（2）殺蟲(chóng)譜廣如甲萘威和克百威均能防治上百種害蟲(chóng)，又如速來(lái)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(chóng)菊酯的增效劑亦可用于氨基甲酸酯類(lèi)殺蟲(chóng)劑的增效。氯化胡椒丁醚使甲萘威對(duì)家蠅的毒力可提高15倍。最近國(guó)外發(fā)現(xiàn)增效劑UC-76220，能使甲萘威對(duì)灰翅夜蛾類(lèi)的藥效提高27倍。ChemistryandHumankind（4）對(duì)人畜和魚(yú)類(lèi)低毒

由于氨基甲酸酯類(lèi)殺蟲(chóng)劑的母體化合物毒性較高，它們?cè)跍匮獎(jiǎng)游锱c昆蟲(chóng)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(jiǎn)單，易于合成

一種中間體或一套設(shè)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(lèi)農(nóng)藥的中間體。生產(chǎn)設(shè)備亦具有通用性。（6）新的品種不斷上市，應(yīng)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(chóng)激素型氨基甲酸酯類(lèi)結(jié)構(gòu)（如雙氧威）。ChemistryandHumankind2.主要品種

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

涕滅威

砜殺威

（3）氨基甲酸雜環(huán)酯類(lèi)殺蟲(chóng)劑ChemistryandHumankind四、擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)殺蟲(chóng)劑

除蟲(chóng)菊酯I：R＝CH3

除蟲(chóng)菊酯II：R=COOCH3）

ChemistryandHumankind擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)殺蟲(chóng)劑的藥效，一般比前面所述的普通殺蟲(chóng)劑高一個(gè)數(shù)量級(jí)。擬除蟲(chóng)菊酯對(duì)人畜的毒性一般很低，由于施藥量小，故對(duì)人畜基本無(wú)害。它較易降解，沒(méi)有殘留的問(wèn)題，對(duì)環(huán)境污染很輕，所以有人認(rèn)為它是繼無(wú)機(jī)農(nóng)藥、有機(jī)農(nóng)藥之后的第三代農(nóng)藥。但是，在這類(lèi)殺蟲(chóng)劑中，多數(shù)品種只有觸殺作用而無(wú)內(nèi)吸作用，魚(yú)毒較高，特效期過(guò)短，價(jià)格也較高。近年新開(kāi)發(fā)的品種逐漸克服老品種存在的問(wèn)題，有較強(qiáng)的殺螨功效，有的魚(yú)毒很低，有的有較強(qiáng)的熏蒸作用，耐光氧化的品種也越來(lái)越多。

ChemistryandHumankind1.菊酸酯類(lèi)擬除蟲(chóng)菊酯除蟲(chóng)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(chēng)為菊酸。由菊酸與各種醇制得的擬除蟲(chóng)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(cāng)貯等除蟲(chóng)用。

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

這類(lèi)擬除蟲(chóng)菊酯的耐光性較好，主要用于防治農(nóng)作物害蟲(chóng)。

氯菊酯

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

以上所述的擬除蟲(chóng)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(chóng)菊酯較類(lèi)似。人們?cè)谘芯可鲜銎贩N的工作基礎(chǔ)上，進(jìn)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(chóng)功效和低毒的性質(zhì)，這些產(chǎn)品也稱(chēng)為擬除蟲(chóng)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(zhǎng)調(diào)節(jié)劑

1.類(lèi)生長(zhǎng)素

3-吲哚乙酸

2.類(lèi)細(xì)胞激動(dòng)素

激動(dòng)素6-芐基氨基嘌呤

ChemistryandHumankind官能團(tuán)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(jiǎn)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(gè)(2-9)個(gè)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(kāi)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(dāng)，才有利于拉絲和保證足夠的強(qiáng)度。(104)。

3．分子鏈間要有較強(qiáng)的吸引力

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

1644年，英國(guó)科學(xué)家羅伯特·胡克撰文說(shuō)人類(lèi)應(yīng)該能夠仿效蠶蛾產(chǎn)絲的工序。但是，胡克并沒(méi)有沿著這一思路繼續(xù)深入下去。

走近這一問(wèn)題的發(fā)明家是英國(guó)科學(xué)家約瑟夫·斯旺。1883年，他正在進(jìn)行那項(xiàng)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(lái)”，或者說(shuō)強(qiáng)迫其流出，就能制造出纖維。人造纖維ChemistryandHumankind

斯旺本人并沒(méi)有認(rèn)識(shí)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(guó)的坎特·希拉勒·德·查東內(nèi)特也在通過(guò)孔眼擠出硝酸纖維素，來(lái)制造一種連續(xù)的細(xì)絲。查東內(nèi)特稱(chēng)他的纖維是“人造絲”。后來(lái)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(jiǎn)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(chēng)：錦綸（又稱(chēng)尼龍）、耐綸等③優(yōu)點(diǎn)：具有高強(qiáng)度，有一定的彈性、耐磨、耐油、耐腐蝕、耐細(xì)菌。④

缺點(diǎn)：耐光較差，長(zhǎng)期光照下強(qiáng)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(chēng)：滌綸、的確良等③

優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)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(jī)試劑及無(wú)機(jī)酸，絕緣性好。④

缺點(diǎn)：耐堿性稍差。⑤

例：的確良——聚對(duì)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(chēng)：腈綸（又稱(chēng)合成羊毛）③

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

缺點(diǎn)：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(chēng)：維綸③

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

單體：ChemistryandHumankind合成纖維反應(yīng)一.加聚nCH2＝CH2(CH2－CH2)n丙綸（聚丙?。?、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(yīng)如羧基和羥基縮合成酯脫水對(duì)苯甲酸乙二醇這個(gè)羧基能繼續(xù)和羥基縮合這個(gè)羥基能繼續(xù)和羧基縮合這樣經(jīng)過(guò)很多次的縮合反應(yīng)形成高分子長(zhǎng)鏈化合物。這樣的反應(yīng)叫縮聚反應(yīng)。ChemistryandHumankind加聚反應(yīng)加聚反應(yīng)是由不飽和的單體通過(guò)加成反應(yīng)形成高分子長(zhǎng)鏈化合物。比如由丙烯腈制聚丙烯腈：碳碳雙鍵打開(kāi)，每一個(gè)碳又分別和另一個(gè)分子中的碳成鍵。這樣連下去形成高分子化合物。加聚反應(yīng)與縮聚反應(yīng)不同的是：縮聚反應(yīng)中有小分子物質(zhì)生成，而加聚反應(yīng)沒(méi)有。ChemistryandHumankindTraditionalpolymersfromoilfeedstocksStrategictechnology–conservativecultureChemistryandHumankindChapter4

化學(xué)能保護(hù)和改善人類(lèi)賴(lài)以生存的環(huán)境ChemistryandHumankind一.水資源缺水1.整個(gè)地球缺水聯(lián)合國(guó)報(bào)告說(shuō)，到本世紀(jì)中葉，全球６０多個(gè)國(guó)家的７０億人口將陷入水資源供應(yīng)嚴(yán)重匱乏的困境。其中４８?jìng)€(gè)國(guó)家的２０億人口還面臨人口持續(xù)增長(zhǎng)、國(guó)內(nèi)政治動(dòng)蕩的威脅。報(bào)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(yán)重，其中對(duì)人體有害的細(xì)菌含量超過(guò)全球平均標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǎng)是人口增長(zhǎng)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(lèi)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