Номер 6, страница 143 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

6. Принципы зелёной химии:

Зелёная химия — это концепция разработки химических продуктов и процессов, которая направлена на уменьшение или полное исключение использования и образования вредных для окружающей среды и здоровья человека веществ. Её основы были заложены Полом Анастасом и Джоном Уорнером в виде 12 принципов.

1. Предотвращение отходов (Prevention)
Этот фундаментальный принцип гласит, что лучше предотвратить образование отходов, чем заниматься их переработкой или очисткой после их образования. Эффективное планирование химического синтеза позволяет минимизировать количество побочных продуктов и неиспользованных реагентов, что является наиболее предпочтительным подходом с экологической и экономической точек зрения.
Ответ: Главная цель — проектировать химические процессы так, чтобы отходов образовывалось как можно меньше или не образовывалось совсем.

2. Атомная экономия (Atom Economy)
Синтетические методы должны быть спланированы так, чтобы максимальное количество атомов из исходных материалов было включено в состав конечного продукта. Это мера эффективности реакции. Атомная экономия рассчитывается как отношение молярной массы целевого продукта к сумме молярных масс всех исходных реагентов. Чем выше этот показатель, тем «зеленее» процесс. $Атомная \ экономия (\%) = \frac{M_r(целевого \ продукта)}{\sum M_r(исходных \ веществ)} \times 100\%$
Ответ: Химические реакции должны быть максимально эффективными, чтобы большинство атомов исходных реагентов перешло в конечный продукт, а не в отходы.

3. Синтез менее опасных химических веществ (Less Hazardous Chemical Syntheses)
По возможности, методы синтеза должны быть разработаны таким образом, чтобы использовать и производить вещества, обладающие минимальной токсичностью или не обладающие ею вовсе для человека и окружающей среды. Это касается как реагентов, так и продуктов.
Ответ: Необходимо стремиться к использованию и получению веществ, которые не представляют опасности для здоровья и природы.

4. Создание более безопасных химических продуктов (Designing Safer Chemicals)
Химические продукты должны разрабатываться так, чтобы они эффективно выполняли свою предназначенную функцию, но при этом их токсичность была минимальной. Этот принцип направлен на проектирование конечных продуктов (лекарств, пестицидов, полимеров) с учётом их жизненного цикла и воздействия на живые организмы.
Ответ: Конечные химические продукты должны быть не только функциональными, но и максимально безопасными по своей химической природе.

5. Использование безопасных растворителей и вспомогательных веществ (Safer Solvents and Auxiliaries)
Следует избегать использования вспомогательных веществ (растворителей, агентов для разделения смесей), либо делать их применение безвредным. Если их использование необходимо, следует отдавать предпочтение безопасным альтернативам, таким как вода, сверхкритические жидкости (например, $CO_2$) или проведение реакций в безрастворительных условиях.
Ответ: Необходимо минимизировать или полностью исключить использование токсичных и летучих растворителей и других вспомогательных веществ.

6. Снижение энергозатрат (Design for Energy Efficiency)
Энергетические потребности химических процессов должны быть оценены с точки зрения их воздействия на окружающую среду и экономику и сведены к минимуму. В идеале, синтетические методы следует проводить при температуре окружающей среды и атмосферном давлении, чтобы сократить потребление энергии, получаемой из ископаемого топлива.
Ответ: Химические процессы должны быть энергоэффективными; в идеале их следует проводить при нормальных условиях (комнатная температура и давление).

7. Использование возобновляемого сырья (Use of Renewable Feedstocks)
Исходное сырьё для химического производства должно быть возобновляемым, а не исчерпаемым (как, например, нефть или природный газ), когда это технически и экономически целесообразно. В качестве такого сырья может выступать биомасса (растительные масла, целлюлоза, крахмал).
Ответ: Вместо ископаемых ресурсов (нефть, газ, уголь) в качестве сырья следует использовать возобновляемые источники, например, растительную биомассу.

8. Сокращение числа стадий (Reduce Derivatives)
Следует минимизировать или избегать излишних стадий в процессе синтеза, таких как введение и удаление защитных групп или временная модификация молекулы. Каждая дополнительная стадия требует дополнительных реагентов и приводит к образованию отходов, а также снижает общий выход продукта.
Ответ: Необходимо упрощать процессы синтеза, избегая ненужных промежуточных стадий, чтобы уменьшить количество отходов и повысить эффективность.

9. Катализ (Catalysis)
Использование каталитических реагентов (максимально селективных) предпочтительнее стехиометрических. Катализаторы ускоряют реакции, используются в малых количествах, могут быть регенерированы и повторно использованы, а также часто позволяют проводить реакции более избирательно, с меньшим количеством побочных продуктов.
Ответ: Каталитические процессы более предпочтительны, чем стехиометрические, так как они более эффективны, требуют меньше реагентов и производят меньше отходов.

10. Создание продуктов, способных к биодеградации (Design for Degradation)
Химические продукты должны быть спроектированы таким образом, чтобы по окончании срока их службы они не оставались в окружающей среде, а разлагались на безвредные вещества. Этот принцип лежит в основе создания биоразлагаемых пластиков, моющих средств и пестицидов.
Ответ: Продукты химии должны быть спроектированы так, чтобы после использования они разлагались на безопасные компоненты, не накапливаясь в природе.

11. Анализ в реальном времени для предотвращения загрязнений (Real-time analysis for Pollution Prevention)
Необходимо развивать аналитические методики, которые позволяют осуществлять мониторинг и контроль химического процесса в реальном времени. Это помогает предотвратить образование опасных побочных продуктов и избежать аварийных ситуаций до их возникновения.
Ответ: Необходимо внедрять методы анализа, позволяющие контролировать химический процесс непосредственно во время его протекания, чтобы вовремя предотвращать загрязнения.

12. Предотвращение аварий (Inherently Safer Chemistry for Accident Prevention)
Вещества и их физические формы (газ, жидкость, твёрдое тело), используемые в химическом процессе, должны выбираться таким образом, чтобы минимизировать вероятность химических аварий, включая утечки, взрывы и пожары. Например, предпочтение следует отдавать менее летучим и более стабильным реагентам.
Ответ: Выбор веществ и условий проведения процесса должен быть нацелен на максимальное снижение риска аварий, таких как взрывы, пожары и выбросы токсичных веществ.