綠色化學

化學反應

如果物質是一座大廈，那么原子就好比是磚頭。例如，一塊煤是由數十億個碳原子組成的，其化學符號為C。

分子和離子

原子通過組合，可以得到分子。例如，云是由水滴組成的，而一滴水里面含有數十億的水分子，化學式為H2O。每一個水分子由3個原子組成：2個氫原子（H）和1個氧原子（O）。在一定條件下，單獨的原子或原子的集合體形成了離子。例如，水壺或浴室的水垢，是一種含有數十億個鈣離子的固體，鈣離子的化學式為Ca2+，它還含有化學式為CO3 2-的碳酸根離子。

實驗：

-取一小塊白堊。

-加入兩湯匙酒精白醋。

-觀察：冒出了非常小的氣泡，然而白堊消失了。

你看到的不是魔法，而是化學反應。

反應物和產物

白堊沒有被溶解，不像一塊糖溶解在水中那樣。它其實是與醋發生了反應。更準確地說，是白堊和醋中含有的化學物質發生了反應：白堊中的碳酸鹽離子與醋中的醋酸發生了反應。碳酸根離子和醋酸稱為反應物，它們轉化成的其他化學物質，稱為產物。比如這個化學反應的產物是二氧化碳氣體，因此可以看到有氣泡冒出的現象。在上述實驗中，反應物直接得出產物：我們稱該反應為一次反應。在其他情況下，要得出產物需要經過幾個步驟，即為了從反應物中得到所需的產物，必須利用其他化學物質，而這些化學物質本身也會發生反應。

溶劑安排的約會！

為了發生反應，反應物必須要有良好的接觸。溶劑正是起到了這個作用，它讓反應物充分接觸。溶劑通常是大量的液體。在我們的實驗中，溶劑就是醋中含有的水。化學反應中還可以使用催化劑。有時一個化學反應的速度太慢，可能需要幾天甚至幾個月才能完成，為了加快它的速度，人們會使用催化劑。

實驗：

進行與上述相同的實驗，但這次要使用熱醋。

觀察：冒泡更為迅速。

通過觀察到的現象，我們可以判斷化學反應的發生速度較更快了。溫度是這個反應的催化劑。在某些情況下，起到催化劑作用的可能是一種新的物質，能給反應物提供一點幫助，使它們轉化為產物。

化學家的工具

當你生病或受傷時，父母會帶你去看醫生。醫生會根據你的癥狀，讓你去做X光、B超、驗血、核磁共振或CT掃描等檢查，找出你所患的疾病，并提出適合你的治療方法。同樣的，化學家也根據問題的不同而使用不同的分析方法。通常情況下，醫生需要進行多項檢查才能下診斷。化學家也是如此！

真的波爾多葡萄酒還是假的？

有一種叫作色譜分析的方法可以用來檢查藥物是否含有正確的組成成分。化學家通過這種方法來驗證最終得到的產物是否與所檢的藥物相符。同時，通過一種叫作RMN的方法，基于與核磁共振相同的原理，化學家也可以讓葡萄酒擁有“數字指紋”，從而打擊假酒（包括假的產地、年份、酒精含量等）。

叫停致癌布料

人們利用色譜分析的方法，可以將混合物中所包含的化學成分進行分離和識別。例如，在紡織品樣品上，化學家會識別出所有添加在布料上的化學物質。這樣，就能判斷出布料是否含有質量標準中所禁止的致癌染料，并決定是否要禁止該布料的銷售！利用色譜分析方法，還可以檢查香水或食品的成分與其標簽上所標識的內容是否相符。

檢測污染

和驗血可以了解病人的膽固醇水平是否正常類似，化學家利用他們的工具檢查核電站排入河流的水是否干凈，對人和魚類有沒有危險。他們還可以檢測大城市的空氣質量，在出現污染時向民眾發出警告。

綠色化學的原則

為了讓化學和生態和諧相處，全世界的化學家們制定了要遵守的原則。

1. 減少污染

化學家應當找到對人類和環境有害的化學品（特別是溶劑）的替代品。他們還應當幫助工廠減少廢物，避免工廠在再加工中浪費的時間、精力和金錢，從而降低工業生產對環境的污染。

2. 改良現有的化合物

化學家懂得如何合成對于日常生活非常有用的東西，如藥品、油漆、紡織品、肥皂等。有些化合物是20世紀發明的，大有改進的空間！ 為此，化學家可以嘗試設計具有針對作用的化學品，或者使用更好的催化劑。這樣，化學家在發明出更簡單、危險性更低的化合物的同時，也減少了現有化合物對環境的影響。

3. 節約資源

在化工行業，能源消耗往往很高，限制能源消耗有利于地球和您的錢包！化學家必須學會利用可再生資源：如果化學工業中使用的原材料是可再生的，那么我們就不用那么擔心有一天這種原材料會耗盡。

4. 利用所掌握的所有工具，實時控制污染源

具體方法參考《化學家的工具》一章。

5. 防患于未然

在設計化學產品之前，化學家必須考慮到產品的再處理問題：如果產品中所含有的化學物質在用完之后都能輕易降解，那事情就簡單多了！最后，化學家應當想辦法降低化學事故、爆炸和火災的風險，并從過去的錯誤中吸取教訓。