《生活中的化学》课件

生活中的化学欢迎大家来到《生活中的化学》课程！本课程将带领大家探索我们日常生活中无处不在的化学现象和原理从早晨起床刷牙使用的牙膏，到晚上照明的灯泡，化学都在默默地为我们服务LED在接下来的课程中，我们将一起了解食品、医药、能源、材料等多个领域中的化学原理，揭开这些看似普通物品背后的科学奥秘通过这门课程，你将会发现，化学不仅仅存在于实验室中，更是与我们的日常生活息息相关无论你是化学爱好者还是初学者，这门课程都能帮助你用科学的眼光重新认识这个多彩的世界！化学科学简介化学的定义化学是研究物质的组成、结构、性质以及物质变化规律的自然科学它关注原子、分子层面的物质变化与能量转换发展简史从古代炼金术发展而来，经历了拉瓦锡的氧化理论、道尔顿的原子论、门捷列夫的元素周期表等重大突破现代化学现代化学已细分为有机化学、无机化学、物理化学、分析化学等多个分支，成为连接物理、生物等学科的核心科学化学与工业化学为医药、材料、能源等领域提供基础支撑，是推动现代工业文明发展的重要力量化学与自然科学化学与物理学化学与生物学化学研究的物质变化基于物理学的基本规律，生物化学探索生命过程中的化学本质，包括如量子力学解释分子键合蛋白质结构和功能物理化学成为两者的重要交叉点，研究化学分子生物学和基因工程都建立在对生物大分反应的能量变化和动力学子化学性质的理解基础上环境科学材料科学化学在解析环境污染机制和提供治理方案方化学为材料科学提供理论基础和合成方法，面发挥重要作用创造具有特定功能的新材料绿色化学理念促进了可持续发展和环境保护纳米材料、高分子材料等新兴领域都依赖化的融合学原理的应用物质的组成元素由相同原子构成的纯净物质化合物2由不同元素按固定比例化合形成混合物不同物质的物理混合，成分可变元素是化学中最基本的物质形式，如氧气₂、氮气₂等，它们不能再分解为更简单的物质目前已知的元素共有种，其中种在自然界ON11892中存在，其余是人工合成的化合物是由两种或多种元素以化学键结合形成的物质，如水₂、二氧化碳₂等化合物具有与组成元素完全不同的性质，且组成元素的比例是固定的H OCO混合物中的各组分保持各自的化学性质，通过物理方法可以分离，如空气、土壤等混合物在我们的日常生活中极为常见水最重要的化学物质水的分子结构水的溶解性与日常清洁水分子由两个氢原子和一个氧原子通过共价键连接而成，呈现物以类聚的原则在水的溶解性中得到体现极性物质易溶于水，V形结构，键角约为°由于氧原子的电负性大于氢原子，如食盐、糖；非极性物质难溶于水，如油脂正是基于这一原理，

104.5使水分子呈现出极性，形成氢键我们使用肥皂和洗涤剂清洁油污这种特殊的分子结构赋予了水许多独特的物理和化学性质，如高肥皂分子具有亲水基和亲油基两部分，能够将难溶于水的油污包沸点、高比热容、高表面张力等，这些性质对生命活动至关重要裹起来，形成可被水冲走的微小液滴，从而实现清洁目的这种疏水亲水的双重特性是现代洗涤剂设计的基本原理空气的化学氮气₂N占空气体积的左右，化学性质不活泼氮气是蛋白质等生物大分子的重要组78%成元素，通过固氮作用进入生物循环系统在工业上，氮气被广泛用于食品包装、电子工业和化肥生产氧气₂O约占，是生物呼吸和燃烧所必需的氧气支持生命活动中的能量释放过程，21%同时也是工业生产中重要的氧化剂在医疗领域，氧气被用于辅助呼吸治疗二氧化碳₂CO浓度约为，是植物光合作用的原料作为温室气体，₂浓度上升导致全

0.04%CO球气候变暖在日常生活中，它被用于碳酸饮料和灭火器等空气污染物包括颗粒物、硫氧化物、氮氧化物等这些污染物主要来源于工业排放PM

2.5和机动车尾气，可能导致呼吸系统疾病和心血管问题，是现代城市面临的重要环境挑战日常金属材料铁铜铝Fe CuAl最常用的金属材料，主要用于建筑、机械优良的导电、导热性能使铜成为电线和热密度低、强度高的铝被广泛用于航空航天、和交通工具制造纯铁较软，但添加碳和交换器的理想材料铜还具有良好的抗腐包装和建筑领域铝表面会迅速形成一层其他元素后形成钢，强度大幅提高蚀性，在潮湿环境中形成的铜绿碱式碳酸致密的氧化膜，防止进一步腐蚀，这使其铜可保护内部金属特别适合在潮湿环境中使用铁在潮湿环境中容易生锈，形成氧化铁这种腐蚀过程是一种电化学反应，涉及氧铜及其合金如黄铜、青铜广泛应用于电子铝的提取需要大量电力，但回收再利用仅气、水和电子转移通过镀锌、涂漆等方设备、水管和装饰品铜也是许多重要酶需原始能耗的左右，因此铝罐和铝制品5%法可以防止铁制品锈蚀的组成部分，是人体必需的微量元素的回收具有重要的环保和经济价值无机非金属材料玻璃主要成分是二氧化硅₂，添加碱金属氧化物降低熔点具有透明、SiO耐腐蚀、绝缘等特性，用于窗户、器皿和光学设备陶瓷由粘土等非金属矿物高温烧制而成具有耐高温、耐腐蚀、绝缘等特性，广泛应用于建筑、电子和日用品领域水泥主要由石灰石和粘土熟料组成水化硬化后形成坚固结构，是现代建筑的基础材料，常与砂石混合成混凝土使用这些无机非金属材料在我们的日常生活和现代建设中扮演着不可替代的角色它们通常由地壳中丰富的元素组成，经过特定的加工工艺制成，各自具有独特的物理化学性质和应用领域随着科技的发展，这些传统材料也在不断创新，如钢化玻璃、特种陶瓷、高性能混凝土等新型材料的出现玻璃的合成与应用°1500C70%熔融温度二氧化硅含量石英砂在此高温下熔化形成玻璃普通玻璃的主要成分比例年3500历史悠久人类使用玻璃的历史长度玻璃的基本制备过程是将二氧化硅₂与碳酸钠₂₃、碳酸钙₃等原料混SiONa COCaCO合后在高温下熔融，随后冷却成型添加不同的金属氧化物可以改变玻璃的颜色和性质，如添加氧化铅可制造折射率高的水晶玻璃，添加氧化钴则产生蓝色玻璃现代玻璃工艺已经发展出多种特种玻璃，如钢化玻璃通过热处理提高强度，夹层玻璃在两层玻璃间加入聚合物膜提高安全性，低辐射玻璃涂覆特殊涂层改善保温性能玻璃还广泛应用于光学仪器、实验室器材、建筑、艺术品等领域，成为现代文明不可或缺的材料陶瓷的种类与特性水泥的用途原料准备水泥主要由石灰石₃、粘土含₂、₂₃等原料磨细混合而成这些原CaCOSiO AlO料在自然界中储量丰富，成本相对较低，是水泥成为大规模建筑材料的基础熟料烧制混合原料在回转窑中高温约°煅烧，形成水泥熟料这一过程伴随着碳酸1450C钙分解和复杂的矿物相转变，是水泥生产中能耗最高的环节水泥粉磨将熟料与石膏控制凝结时间一起粉磨成细粉，即成为普通硅酸盐水泥现代水泥常添加粉煤灰、矿渣等工业副产品，既降低成本，又提高性能水化硬化水泥遇水发生一系列复杂的水化反应，形成水化硅酸钙凝胶等产物，逐渐硬化成坚固的整体这一过程通常需要天才能达到设计强度的大部分28水泥是现代基础设施建设的关键材料，全球年产量超过亿吨然而，水泥生产过程中的碳40排放占全球总排放的约，因此发展低碳水泥技术对实现碳中和目标具有重要意义8%有机高分子材料塑料合成橡胶由合成树脂为主体的材料，可塑性好具有高弹性的聚合物材料粘合剂合成纤维能使物体牢固粘接的高分子物质可纺织成丝的线状高分子有机高分子材料是由碳氢元素为主的大分子化合物，通常通过单体的聚合反应制得这类材料的结构决定了其性能，如线性结构的聚乙烯柔软可塑，而交联结构的酚醛树脂则坚硬耐热高分子材料已成为现代生活的基础，从衣物、包装到建筑、交通工具，几乎无处不在然而，传统塑料的难降解性也带来了严重的环境问题，因此可降解塑料和生物基高分子材料的研发日益受到重视塑料生活应用塑料种类化学名称常见用途回收编码聚乙烯塑料袋、容器或PE2HDPE4LDPE聚对苯二甲酸乙二饮料瓶PET1醇酯聚氯乙烯管道、电线外皮PVC3聚丙烯食品容器、汽车配件PP5聚苯乙烯一次性餐具、包装PS6泡沫塑料的多样性源于不同的分子结构和添加剂聚乙烯根据分子链的支化程度分为高密度PE HDPE和低密度两种，前者更坚硬，后者更柔韧聚对苯二甲酸乙二醇酯因其优良的气体阻LDPE PET隔性能广泛用于饮料包装然而，塑料的广泛使用也带来了严重的环境问题大多数塑料在自然环境中降解极慢，可能需要数百年时间微塑料污染已在全球范围内被检测到，对生态系统构成潜在威胁因此，塑料回收和可降解塑料的发展成为解决这一问题的重要方向化学与健康食品添加剂药品中的化学成分食品添加剂是为改善食品品质和保存性能而加入的物质常见的现代医药学主要基于化学分子对人体的作用药物分子通过与体包括防腐剂如山梨酸钾、抗氧化剂如维生素、着色剂如胭内特定受体或酶结合，调节生理过程，达到治疗疾病的目的C脂红、甜味剂如阿斯巴甜等常见药物包括有机分子如阿司匹林、青霉素和无机成分如氢合理使用添加剂可以延长食品保质期，提高安全性和感官品质氧化铝制酸剂药物开发过程涉及复杂的分子设计、合成和安但某些添加剂的过量使用可能带来健康风险，因此各国都制定了全性评估，通常需要年时间和巨额投入理解药物的化10-15严格的食品添加剂使用标准和限量规定学性质有助于合理用药和避免不良反应食品中的营养元素蛋白质生命的基本构建材料1碳水化合物提供能量的主要来源脂肪高能量储存和细胞膜组成维生素和矿物质调节代谢的必需微量元素蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的大分子，是人体组织的主要组成部分人体需要种氨基酸，其中种必需从食物中获取肉类、蛋、奶和豆类是优质蛋白质的重要来源209碳水化合物主要包括单糖如葡萄糖、双糖如蔗糖和多糖如淀粉它们是人体能量的主要来源，每克碳水化合物提供约千卡能量膳食纤维虽不能被人体消化吸收，但对肠道4健康至关重要脂肪不仅是高效的能量储存形式每克提供千卡能量，还是细胞膜的重要组成部分和某些脂溶性维生素的载体不饱和脂肪酸如对心血管健康有益，而过量摄入反式9omega-3脂肪酸则可能增加疾病风险食品添加剂的化学防腐剂着色剂抑制微生物生长，延长食品保质期常见的改善食品外观，增加吸引力可分为天然着有山梨酸钾、苯甲酸钠等色剂如胡萝卜素、叶绿素和合成着色剂如E202E211这些化合物通过抑制微生物的酶系统或破坏柠檬黄、胭脂红细胞膜来发挥作用现代食品工业趋向使用天然着色剂，如从红山梨酸钾₆₇₂在酸性环境中更有萝卜提取的甜菜红素和从辣椒提取C HKOE162效，主要用于饮料、果酱等食品；而苯甲酸的辣椒红素这些色素分子通常含E160c钠则广泛用于值较低的食品中有共轭双键系统，能选择性吸收特定波长的pH光抗氧化剂防止食品中的脂肪和油脂氧化变质常用的有维生素生育酚、维生素抗坏血酸、丁ECBHA基羟基茴香醚等抗氧化剂分子通常含有能够提供氢原子的羟基，可以中断自由基链式反应，阻止脂质过氧化维生素是脂溶性抗氧化剂，而维生素则在水相中发挥作用E C食品添加剂的使用受到严格监管，各国都制定了允许使用的添加剂清单和最大使用量标准在中国，食品添加剂的使用必须符合《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》的规定GB2760家庭清洁的化学原理污垢类型识别不同污垢需要不同清洁剂油脂污垢需要碱性清洁剂和表面活性剂；无机盐垢如水垢需要酸性清洁剂；蛋白质污垢如血迹需要含酶清洁剂清洁剂选择根据值可分为酸性清洁剂如柠檬酸、醋酸，、中性清洁剂如洗洁精，pHpH7和碱性清洁剂如肥皂、小苏打，不同材质表面适用不同值pH≈7pH7pH的清洁剂水的作用水是最基本的溶剂，能溶解多种水溶性污垢硬水含有⁺、⁺等离子，Ca²Mg²会与肥皂反应生成不溶性皂垢，降低清洁效果，此时需添加软水剂如三聚磷酸钠温度因素适当提高温度可加速化学反应，增强清洁效果高温能降低油脂黏度，增加分子运动速度，加速表面活性剂对油污的乳化作用但过高温度可能损坏某些材质或使蛋白质污垢变性固化洗衣粉与洗洁精表面活性剂分子结构1亲水头部与亲油尾部的两亲分子降低表面张力使水更容易渗透织物和污垢乳化油污形成可被水冲走的微小油滴表面活性剂是洗涤剂的核心成分，其分子结构包含亲水基团如₃、和亲油基团如长碳链当表面活性剂溶于水中时，分子-SO Na-COONa排列在水的表面，亲水端朝向水，亲油端远离水，从而降低水的表面张力，增强其渗透能力洗衣粉通常含有阴离子表面活性剂如十二烷基硫酸钠、助洗剂如三聚磷酸钠、增白剂和酶等现代洗衣粉中添加的酶如蛋白酶、脂肪酶能在较低温度下分解特定类型的污垢，提高洗涤效率并节能洗洁精则含有较温和的表面活性剂，值接近中性，适合手洗餐具和对皮肤刺激较pH小个人护理品中的化学香皂传统香皂是油脂如棕榈油、椰子油与碱发生皂化反应生成的脂肪酸盐现代香皂中NaOH常添加保湿剂如甘油、抗菌剂如三氯卡班和香料等香皂通常呈弱碱性，可pH9-10能导致某些人皮肤干燥洗发水主要成分是温和的表面活性剂如月桂醇硫酸钠，能有效清洁头发而不过度去除天然油脂现代洗发水添加调理剂如硅油、增稠剂、防腐剂和香料等温和的洗发水值接近头皮自然pH，减少对发丝的损伤pH

4.5-

5.5牙膏含有磨料如碳酸钙、二氧化硅、表面活性剂如十二烷基硫酸钠、保湿剂如甘油、增稠剂、香料和功能性成分如氟化物氟化物如氟化钠可与牙釉质中的羟基磷灰石反应形成氟NaF磷灰石，增强抗酸能力，预防龋齿值与皮肤健康pH健康皮肤表面呈弱酸性，这种酸性环境有助于抑制有害微生物生长过于碱性pH

4.5-

5.5的清洁产品会破坏皮肤的酸性保护层，导致干燥、敏感或刺激因此，许多现代个人护理产品强调平衡或弱酸性配方，以保护皮肤自然防御功能pH化妆品成分分析乳化剂保湿剂使水相和油相稳定混合，如山梨醇酯、聚山梨醇酯保持皮肤水分，如甘油、透明质酸、丙二醇这些两亲分子降低油水界面张力，形成稳定的乳透明质酸能吸收自身重量倍的水，是优秀1000液系统的保湿成分香料色素4提供香气，包括天然精油和合成香精提供颜色，如二氧化钛、氧化铁、胭脂红一种香水可能包含数十到数百种香料分子的复杂无机颜料稳定性好，有机色素鲜艳但可能不稳定组合现代化妆品是复杂的化学配方，除了基本成分外，通常还添加防腐剂如对羟基苯甲酸酯防止微生物生长，抗氧化剂如维生素防止油脂氧化，防E晒剂如二苯酮阻挡紫外线，以及各种功能性添加剂-3化妆品安全性评估非常严格，所有成分都必须经过毒理学测试在中国，化妆品成分必须符合《化妆品安全技术规范》版的要求消费者应2015了解常见过敏原如某些防腐剂和香料，选择适合自己肤质的产品消毒与杀菌化学家庭常备药物的化学退烧药感冒药对乙酰氨基酚扑热息痛和布洛芬是常见的非处方退烧药对乙复方感冒药通常含多种成分伪麻黄碱缓解鼻塞，氯苯那敏扑酰氨基酚₈₉₂通过抑制中枢神经系统中的前列腺素合尔敏抗过敏，对乙酰氨基酚退烧止痛，右美沙芬止咳这些药C HNO成酶来降低体温，主要在肝脏代谢，过量服用可能导致肝损伤物通过不同机制缓解感冒症状布洛芬属于非甾体抗炎药，通过抑制环氧合酶伪麻黄碱₁₀₁₅是一种拟交感神经药物，刺激受体，NSAIDs COXC HNOα减少前列腺素合成，具有退烧、止痛和抗炎作用长期使用可能使鼻黏膜血管收缩，减轻充血；氯苯那敏是一种₁组胺受体拮H影响胃黏膜和肾功能抗剂，阻断组胺引起的过敏反应；右美沙芬通过作用于中枢神经系统抑制咳嗽中枢了解药物的化学性质和作用机制有助于合理用药例如，对乙酰氨基酚和布洛芬虽然都有退烧作用，但作用机制不同，在某些情况下可交替使用以提高退热效果然而，阿司匹林虽也是解热镇痛药，但不建议给儿童使用，因可能诱发罕见但严重的雷氏综合征医用耗材中的化学医用注射器医用橡胶医用敷料主要由聚丙烯制成，具手术手套常用丁腈橡胶或乳现代创伤敷料采用多种高分PP有良好的韧性、透明度和耐胶制成丁腈橡胶由丁二烯子材料，如含有海藻酸钠的高温性能，可承受高压蒸汽和丙烯腈共聚而成，具有优吸收性敷料，能吸收渗液形灭菌针头则由不锈钢制成，异的耐油性和抗穿刺性；天成凝胶；聚氨酯泡沫敷料提表面通常涂覆硅油减少注射然乳胶则来源于橡胶树的分供湿润愈合环境；含银敷料疼痛泌物，柔软舒适但可能引起则利用银离子的抗菌作用预过敏防感染植入材料医学植入物需要生物相容性好、耐腐蚀的材料聚四氟乙烯特氟龙因其化学惰性用于人工血管；聚甲基丙烯酸甲酯有机玻璃用于人工晶体；钛合金因轻质高强和优异的生物相容性广泛用于骨科植入物医用高分子材料的创新极大推动了现代医学的发展可降解高分子如聚乳酸和聚己内酯能在体内逐渐PLA PCL分解，用于可吸收缝合线和药物缓释系统智能响应性高分子能对环境刺激如、温度变化做出反应，用于靶向pH给药和组织工程食品保存与化学低温保存降低酶促反应和微生物活性真空包装去除氧气阻止氧化和好氧菌生长抗氧化剂添加3终止自由基链式反应防止氧化冷藏是最常见的食品保存方法，通过降低温度减缓食品中的化学反应速率和微生物生长根据阿伦尼乌斯方程，反应速率常数与温度的关系为，k Tk=Ae^-Ea/RT其中为活化能，为气体常数一般而言，温度每降低°，大多数化学反应速率会降低倍冷藏°主要抑制细菌生长，而冷冻°以下则Ea R10C2-30-4C-18C基本停止所有微生物活动和酶促反应真空包装通过去除包装内的氧气，防止好氧微生物生长和食品氧化然而，需注意的是，某些厌氧菌如肉毒杆菌在无氧环境中仍能生长，因此真空包装通常需结合其他保存方法如冷藏使用改良气调包装则通过调整包装内气体组成如增加₂浓度进一步延长保质期MAPCO食品氧化是导致脂肪酸变质的主要原因，表现为哈喇味抗氧化剂如、、维生素等能够中断自由基链式反应，防止脂质过氧化天然抗氧化剂如迷迭香提BHA BHTE取物、茶多酚等因消费者对天然产品的偏好而越来越受欢迎烹饪中的化学变化蛋白质变性糖的焦化高温破坏氢键和疏水作用力糖分解形成多环芳香化合物油脂水解美拉德反应三酰甘油分解释放脂肪酸氨基酸与还原糖反应生成香味物质蛋白质在加热过程中发生变性，三维结构被破坏，分子展开并重新排列这就是为什么生鸡蛋加热后变成固态的蛋白质凝胶，肉类烹饪后质地变化不同蛋白质变性的温度不同，例如肌球蛋白在°开始变性，而胶原蛋白则需要约°才开始转变为明胶40-50C65C美拉德反应是食品烹饪中最重要的风味生成反应，由法国化学家路易斯梅拉德于年发现这一复杂的非酶褐变反应发生在还原糖如葡萄糖的醛基与蛋白质中氨基酸的氨基·1912之间，经过一系列反应生成数百种挥发性化合物，产生烤面包、烤肉等食品的特征香气反应速率随温度升高而加快，在碱性环境中更易进行油脂在高温下会发生氧化和分解，产生醛、酮等挥发性化合物，这些物质既有特殊香气，也可能对健康不利油脂反复加热或长时间在高温下煎炸会增加有害物质的产生，应尽量避免发酵食品的化学发酵食品微生物主要反应产物面包酵母菌葡萄糖乙醇₂₂使面团膨胀→+CO CO酸奶乳酸菌乳糖乳酸乳酸酸味→泡菜乳酸菌糖乳酸乳酸防腐→啤酒酵母菌麦芽糖乙醇₂乙醇酒精成分→+CO酱油曲霉菌、乳酸菌等蛋白质氨基酸谷氨酸鲜味→发酵是人类最古老的食品加工技术之一，利用微生物的代谢活动改变食品性质面包发酵过程中，酵母主要是酿酒酵母将面团中的糖分转化为二氧化碳和乙醇二氧Saccharomyces cerevisiae化碳气体被面筋网络捕获，使面团膨胀；而乙醇在烘烤过程中蒸发，同时形成特有的香气化合物面包发酵的最适温度约为°27-29C乳制品发酵主要由乳酸菌完成，如保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌Lactobacillus bulgaricus这些微生物将乳糖分解为乳酸，使值降低至左右，蛋Streptococcus thermophiluspH

4.5白质部分变性凝固形成凝胶结构酸化环境抑制了有害微生物生长，延长了保质期，同时产生独特风味发酵过程还能部分分解乳糖，使乳糖不耐受者更容易消化饮用水净化混凝沉淀添加混凝剂如明矾硫酸铝钾形成絮凝体，吸附悬浮颗粒并沉降明矾水解生成₃胶体，带AlOH正电荷，能吸附水中带负电荷的悬浮物和胶体这一过程可去除以上的悬浮物和部分微生物90%过滤通过砂滤、活性炭和膜过滤等去除细小颗粒物和有机物砂滤主要靠物理拦截作用；活性炭具有大比表面积可达，能有效吸附氯、有机污染物和异味物质；膜过滤如超滤1g500-1500m²膜孔径小至，可去除细菌和部分病毒

0.01μm消毒添加氯气或次氯酸钠杀灭微生物₂溶于水形成次氯酸，强氧化性使微生物细胞膜Cl HClO和酶系统遭到破坏氯消毒简单经济，且具有持续消毒效果，但可能与有机物反应生成三卤甲烷等消毒副产物家庭处理家用净水器通常采用活性炭吸附和膜过滤技术活性炭能吸附余氯和有机污染物，改善口感；反渗透膜可去除重金属离子和溶解性固体，但同时也去除了有益矿物质，且耗水量较大近年来，紫外线消毒和臭氧消毒作为氯消毒的补充或替代技术日益普及紫外线尤其是，波长UV-C能破坏微生物结构；臭氧₃氧化能力强，能有效灭活耐氯微生物如隐孢子虫，且不产254nm DNAO生氯消毒副产物，但其持续消毒效果较差燃烧与能源燃烧的本质家用燃气燃烧是一种放热的氧化还原反应，通常是天然气主要成分是甲烷₄，液化石油CH燃料还原剂与氧气氧化剂反应释放能量气主要是丙烷₃₈和丁烷₄₁₀C HC H完全燃烧产物主要是二氧化碳和水，如甲燃气灶的蓝色火焰表明燃烧充分，产生的烷燃烧₄₂₂主要是二氧化碳和水；黄色火焰则表明燃CH+2O→CO+₂能量烧不完全，可能产生一氧化碳等有害物质2H O+890kJ/mol燃烧过程中的化学能转化为热能和光能，为安全考虑，无色无味的燃气中通常添加这些能量可用于供暖、烹饪或发电燃烧硫醇类物质如乙硫醇作为臭味剂，便于反应速率受燃料浓度、氧气供应、温度和泄漏检测现代燃气灶多采用脉冲点火装催化剂影响置，通过压电效应产生电火花点燃燃气酒精灯酒精灯使用乙醇₂₅作为燃料，燃烧方程式为₂₅₂₂C H OH C H OH+3O→2CO+₂能量乙醇火焰几乎无色，温度可达°，比明火更干净，适合实验室3H O+700-800C加热使用酒精灯需注意燃烧的乙醇产生的火焰在日光下几乎看不见；乙醇蒸气比空气重，可能在桌面聚集形成火灾隐患；不可用燃烧中的酒精灯去点燃另一盏，因液态乙醇可能沿气流回流引起爆燃生活中的酸碱中和反应应用胃酸中和剂原理下水道疏通剂胃酸主要成分是盐酸，浓度约，值约过多下水道堵塞通常由积累的油脂、头发和有机物引起化学疏通剂HCl

0.5%pH1-2胃酸会引起胃灼热烧心和胃痛胃酸中和剂通过中和反应降低主要有两类碱性疏通剂含氢氧化钠和酸性疏通剂含硫酸胃酸浓度，缓解症状碱性疏通剂中的氢氧化钠能与油脂发生皂化反应，将不溶性油脂常见胃酸中和剂包括碳酸氢钠小苏打、碳酸钙、氢氧化铝和氢转化为可溶性的皂类物质脂肪油脂甘油脂+NaOH→+氧化镁等以碳酸钙为例，其中和反应为₃肪酸钠皂氢氧化钠还能溶解蛋白质如头发和产生热量，加CaCO+2HCl→₂₂₂碳酸钙每克可中和的胃速反应CaCl+H O+CO↑

22.8mEq酸性疏通剂主要用于溶解无机物如水垢使用时应注意安全，严酸，且中和能力持久；而碳酸氢钠作用迅速但产生大量二氧化碳格遵循产品说明，避免混用不同类型的疏通剂，以防发生危险反气体，可能引起胃胀应中和反应是日常生活中最常见的化学反应之一除了上述应用外，中和反应还用于处理酸性土壤添加石灰、控制游泳池水质调整pH值、处理工业废水等领域日常静电与磁性现象静电现象源于电荷的积累和分离当两种材料摩擦时，电子可能从一种材料转移到另一种材料，导致一方带正电，另一方带负电例如，梳子在干燥头发上摩擦，梳子获得负电荷，头发带正电荷，使头发相互排斥而竖起来塑料尺摩擦后能吸引小纸片，是因为带电尺子使纸片中的电荷重新分布，异性电荷相吸静电现象在湿度较低时更明显，因为潮湿空气中的水分子能帮助电荷泄漏静电还可能引起电火花，当积累的电荷足够多时，会击穿空气形成放电通道这就是为什么在干燥冬季脱毛衣或触摸金属门把手时常会感到轻微电击磁性现象源于物质内部电子自旋和轨道运动产生的磁矩铁、钴、镍等铁磁性材料中的原子磁矩能够平行排列形成磁畴外加磁场可使磁畴取向一致，表现出宏观磁性与静电不同，磁铁的两极总是成对出现，无法单独存在地球本身就是一个巨大的磁体，指南针正是利用地磁场定向生活中的氧化还原反应铁的氧化铁在潮湿环境中与氧气反应生成氧化铁锈₂₂₂₃₂4Fe+3O+2H O→2Fe O·H O这是一个电化学过程，铁失去电子被氧化，氧获得电子被还原食物褐变切开的苹果变褐是因为其中多酚氧化酶催化多酚类物质氧化为醌类，进而聚合形成棕色素柠檬汁中的抗坏血酸维生素作为还原剂可阻止此反应C漂白作用含氯漂白剂中的次氯酸钠是强氧化剂，能氧化布料中的有色物质，破坏其发色基团，NaClO使其失去颜色氧化还原反应是电子转移的过程，失去电子的物质被氧化，获得电子的物质被还原这类反应在自然界和生活中极为常见铁生锈是一个典型的自发氧化过程，不仅导致材料损失，还降低结构强度，全球每年因金属腐蚀造成的经济损失超过万亿美元

2.5防止铁锈的方法包括涂漆或涂油形成保护膜，隔绝空气和水；电镀锌等活泼金属形成牺牲阳极保护；添加防锈剂；使用不锈钢等合金材料不锈钢中添加的铬能在表面形成致密的氧化铬保护膜，防止进一步腐蚀食物氧化变质主要是食物中的不饱和脂肪酸与氧气反应，形成醛、酮等具有不良气味的物质防止食物氧化的方法包括冷藏、真空包装和添加抗氧化剂等抗氧化剂如、、维生素等能中断自由基链式反应，BHA BHTE阻止氧化过程香气与化学香草醛香草醛₈₈₃是香草豆中的主要香味成分，具有甜美、奶油般的香气其分子中的醛基、甲氧基和羟基共同决定了其特殊香气香草香精广泛用于甜点、冰淇淋和饮料中，是全球最受欢迎的香料之一C H O柠檬醛柠檬醛₁₀₁₆是柑橘类水果中的主要香味成分，具有强烈的柠檬香气这种不饱和醛类化合物在柠檬草、香茅等植物中含量丰富柠檬香精常用于清洁剂、饮料和糖果中，给人清新、提神的感觉C H O玫瑰香精玫瑰香气复杂，由数百种化合物组成，主要成分包括香叶醇、柠檬醇和玫瑰酮等这些分子通过与嗅觉受体的相互作用，触发神经信号传递，使我们感知到独特的玫瑰香气高级香水通常使用天然玫瑰精油，而大众产品多使用合成香料模拟嗅觉是化学感官，我们闻到的气味实际上是揮发性分子与鼻腔内嗅觉受体的相互作用人类可以分辨数千种不同气味，远超我们能够命名的范围分子结构决定了香气特性，微小的结构变化可能导致完全不同的气味感知环保与绿色化学1290%绿色化学原则废物减少潜力美国化学家提出的可持续化学发展指导方针采用绿色化学原理可减少的工业废物比例30%能源节约绿色化学工艺平均节省的能源消耗绿色化学是设计化学产品和工艺以减少或消除有害物质使用和产生的科学它的项原则包Green Chemistry12括废物预防、原子经济性、使用更安全的化学合成方法、设计更安全的化学品、使用更安全的溶剂和辅助物质、提高能源效率、使用可再生原料、减少衍生物、使用催化剂而非计量试剂、设计可降解产品、实时分析预防污染、本质上更安全的化学品防止事故环保清洁剂是绿色化学在日常生活中的应用之一传统清洁剂可能含有对水生生物有害的表面活性剂、难降解的磷酸盐、挥发性有机化合物等环保清洁剂通常使用生物基表面活性剂如烷基糖苷、柠檬酸或醋酸替代强酸碱、植物提取物作为香料，并避免使用磷酸盐、有害防腐剂和人工染料可降解塑料是解决塑料污染的重要方向聚乳酸由玉米等植物淀粉发酵生产，在特定条件下可完全降解为二PLA氧化碳和水；聚羟基脂肪酸酯是微生物在特定条件下合成的聚酯，可在自然环境中降解；淀粉基塑料将淀粉PHA与传统塑料混合，可部分降解然而，可降解并不等同于可堆肥，许多可降解塑料仍需特定条件才能有效降解废弃物回收利用分类收集将废弃物按材质分为可回收物金属、塑料、玻璃、纸张、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾准确分类是高效回收的第一步运输与分拣回收物被运至分拣中心，通过人工和自动化设备进一步分类现代分拣设备使用红外光谱、射线和气流分离等技术识别不同材料X加工处理不同材料采用专门工艺处理金属熔炼去除杂质；玻璃粉碎熔融成型；塑料清洗切碎熔融造粒；纸张水解打浆漂白干燥再生产品回收材料制成新产品再生铝用于汽车零部件；回收塑料制成建材和服装；再生纸用于包装和印刷；回收玻璃制成新容器或建筑材料国际回收标志系统包括通用回收符号三角箭头和材料编码塑料制品底部常见的三角形内数字表示材料类型饮料瓶；洗发水瓶；管道；塑料袋；食品1-PET2-HDPE3-PVC4-LDPE5-PP容器；泡沫餐盒；其他不同类型塑料的回收难度和价值各不相同，其中和最易回收且市场需求大6-PS7-PET HDPE循环经济理念强调资源的高效利用和闭环管理，从开采制造使用丢弃的线性模式转向减量再利用再循环的循环模式企业通过产品设计优化、生产流程改进和回收体系建设，最大化资源价值-----消费者则通过理性消费、延长产品使用寿命和积极参与回收，共同推动可持续发展水体污染的化学重金属污染农药污染重金属如汞、铅、镉、铬等难以降解，在生物体内累积有机氯农药如分子含有稳定的键，难以降解，半衰期长达年Hg PbCd CrDDT C-Cl15汞主要来自采矿和燃煤，在水体中可转化为甲基汞₃⁺，容易通过这类农药高度脂溶性，在生物脂肪组织中蓄积，通过食物链放大有机磷农CH Hg食物链富集，每上升一个营养级可浓缩倍重金属可干扰酶活性，影响神药虽降解较快，但急性毒性更高，主要通过抑制胆碱酯酶发挥神经毒性作用10经和生殖系统功能富营养化石油类污染氮、磷等营养元素过量流入水体，促进藻类和水生植物过度繁殖，形石油泄漏在水面形成油膜，阻碍氧气溶解，破坏水生生态系统原油中的多N P成水华植物死亡分解消耗溶解氧，导致鱼类窒息死亡一克磷酸盐可引环芳烃具有致癌性和持久性，难以降解处理方法包括物理围油栏隔PAHs起约克藻类生长主要来源包括化肥流失和含磷洗涤剂离、化学分散剂乳化和生物降解利用嗜油微生物100水体修复技术包括化学沉淀法添加凝聚剂使污染物沉淀、吸附法活性炭吸附有机物、氧化还原法臭氧氧化有机污染物和生物修复利用微生物降解污染物等植物修复是一种绿色技术，利用特定植物吸收、转化或固定污染物，如水葫芦可吸收重金属，芦苇可降解有机物空气污染防治主要空气污染物污染防治技术颗粒物按直径分为＜和＜，后者脱硫技术燃煤电厂广泛采用石灰石石膏湿法脱硫₂与石灰石浆液PM PM1010μm PM

2.

52.5μm-SO更危险，可深入肺泡来源包括燃煤、机动车尾气和工业排放反应₃₂₂₂₄₂CaCO+SO+2H O+1/2O→CaSO·2H O+₂，可去除以上的₂CO95%SO硫氧化物主要是二氧化硫₂，源于含硫燃料燃烧₂溶SOx SOSO于水形成亚硫酸，在氧化剂作用下转化为硫酸，是酸雨主要成分脱硝技术选择性催化还原法在氨气和催化剂作用下，将还原SCR NOx为₂和₂₃₂₂₂，脱除效率N H O4NO+4NH+O→4N+6H O氮氧化物主要是一氧化氮和二氧化氮₂，来自高温燃NOx NO NO可达90%烧过程中空气中氮气的氧化在空气中迅速氧化为₂，呈红棕色，除尘技术静电除尘器利用高压电场使尘粒带电并吸附到极板上；袋式除NONO有刺激性尘器利用滤料截留尘粒；湿式除尘器使尘粒与水接触被捕获光化学烟雾在阳光紫外线作用下，、挥发性有机物和氧气催化转化器汽车尾气处理装置，利用铂、钯、铑等贵金属催化剂，将NOx VOCs反应生成臭氧₃、醛类等二次污染物的混合物臭氧是强氧化剂，对氧化为₂，氧化为₂和₂，还原为₂三元催化OCO CO HC COH ONOx N呼吸系统有害转化器处理效率可达以上90%绿色燃料如天然气主要为甲烷和生物燃料乙醇、生物柴油比传统化石燃料更清洁天然气燃烧产生的₂比煤少、比油少，且几乎不含硫CO40%20%和粒子物质；生物燃料理论上碳中和，因其碳源来自植物光合作用固定的大气₂未来氢能作为清洁能源载体，燃烧只产生水，有望解决能源与环境CO的双重挑战化学与可再生能源氢能燃料太阳能电池新能源汽车电池生物质能源氢气燃烧放热量高传统晶体硅太阳能电池基于光锂离子电池是目前主流，正极生物质通过光合作用储存太阳142，产物仅为水，是理想生伏特效应，当光子能量超过材料通常为₂、能，可转化为液体燃料生物kJ/g LiCoO的清洁能源目前主要通过天硅的带隙时，产生电₄或镍锰钴酸乙醇由玉米、甘蔗等淀粉或糖

1.1eV LiFePONMC然气重整₄₂子空穴对，形成电流新型锂，负极多为石墨充电时，类发酵产生；生物柴油通过植CH+2H O→-₂₂和水电解钙钛矿太阳能电池以有机无⁺从正极脱出嵌入负极；放物油或动物脂肪与甲醇的酯交CO+4H-Li₂₂₂制机杂化钙钛矿如电时方向相反电解质为有机换反应制备油脂2HO→2H+O+取氢燃料电池通过氢与氧电₃₃₃为吸光材料，溶剂中的₆溶液固态电₃甘油脂肪CH NHPbILiPF3CH OH→+3化学反应直接发电₂制备简单，效率可达以上，池使用固体电解质，能量密度酸甲酯第二代生物燃料利用2H+25%₂₂电能，效率但稳定性仍需提高更高，安全性更好，是未来发非食用生物质，避免与粮食竞O→2HO+可达，远高于内燃机展方向争60%能源存储是可再生能源大规模应用的关键除了电池外，化学能存储包括抽水蓄能、压缩空气储能和氢储能等电解水制氢将电能转化为化学能，可长期储存；燃料电池则将氢能转回电能，实现灵活调度未来多种储能技术协同发展，支撑高比例可再生能源电力系统冬奥会与化学科技环保制冷剂二氧化碳为制冷工质，温室效应几乎为零冰雪装备新材料纳米涂层提高滑雪板性能绿色能源应用氢能提供清洁电力北京冬奥会是奥运史上首次全面采用二氧化碳跨临界制冷技术的冬奥会传统制冷剂氟利昂和氢氟碳化物具有极高的温室效应潜能值CFCs HFCs，分别是₂的几千到几万倍而₂作为制冷剂，为，几乎不对气候产生影响GWP CO CO R744GWP1₂制冷系统工作原理基于压缩膨胀循环在蒸发器中，低压液态₂吸收环境热量蒸发；压缩机将气态₂压缩成高温高压状态；在气冷器中释放CO-COCO热量；最后通过节流阀降压膨胀，回到蒸发器开始新循环由于₂临界点低°，，系统常在跨临界状态运行，需要特殊设计来提高CO

31.1C

7.38MPa效率冰雪装备材料科技也取得突破纳米复合材料在滑雪板中应用，提高了强度与柔韧性；疏水涂层使雪板表面摩擦系数降低，提升滑行速度；特殊聚合物材料提高冰刀抓地力与耐磨性同时，氢燃料电池车辆为赛事提供清洁交通，实现了绿色、共享、开放、廉洁的办奥理念纳米材料应用自清洁玻璃抗菌涂层自清洁玻璃表面涂覆二氧化钛₂纳米薄膜，银纳米粒子是目前应用最广泛的无机抗TiOAgNPs具有光催化和超亲水双重功能在紫外光照射下，菌剂，对多种细菌、真菌和病毒有效其抗菌机₂产生强氧化性的羟基自由基和超氧自理主要包括释放⁺离子干扰细菌细胞膜和酶TiO·OH Ag由基₂⁻，能分解有机污染物；同时形成均系统；产生活性氧损伤细胞组分；直接与·OROS匀水膜，雨水可轻易冲走分解后的污垢和灰尘细菌结合阻碍复制DNA₂光催化过程₂⁻纳米银已广泛应用于医疗器械、家电、纺织品和TiO TiO+hν→e+⁺光生电子空穴对；⁺₂食品包装等领域与传统抗生素不同，细菌难以h-h+HO→·OH+⁺；⁻₂₂⁻这些活性自由基能对纳米银产生耐药性然而，随着使用量增加，H e+O→·O将有机污染物最终氧化为₂和₂其潜在环境影响和毒理学研究也受到关注COHO医疗与电子应用纳米医学利用纳米材料的独特性质改善诊断和治疗磁性纳米粒子如₃₄表面修饰靶向分子，可实Fe O现药物定向输送；金纳米棒能高效吸收近红外光并转化为热能，用于肿瘤光热治疗；量子点因其优异的荧光性能，用于生物成像和疾病诊断在电子行业，碳纳米管导电性比铜高，导热性比钻石好，强度是钢的倍，用于制造高性能晶CNTs100体管和复合材料；石墨烯是单层碳原子组成的二维材料，载流子迁移率超高，是未来柔性电子器件的理想材料纳米材料通常定义为至少一维在范围内的材料在这一尺度上，材料表现出与宏观状态显著不同的1-100nm性质，如量子效应、表面效应和小尺寸效应等这些独特性质使纳米技术成为世纪最具革命性的科技之一，21有望解决能源、环境、医疗等领域的重大挑战现代生活中的智能材料智能材料是能响应环境刺激如温度、、光、压力等并以可控方式改变性质的功能材料变色材料是典型代表，其中温敏变色材料含有液晶或亚甲基蓝等变pH色染料，在特定温度下发生可逆结构变化，导致光学性质改变这类材料广泛应用于服装、包装、温度计和防伪标签等相变材料能在特定温度下吸收或释放大量潜热，保持温度恒定石蜡和水合盐是常见的相变材料，前者在°范围内相变，用于建筑保温和纺织品；后18-25C者相变温度可通过组分调节，用于蓄热供暖系统相变纤维将微胶囊化的相变材料整合到纤维中，可制作具有温度调节功能的服装形状记忆合金如镍钛诺在低温下可塑性形变，加热至转变温度后恢复原始形状这一特性源于其晶体结构从低温马氏体相到高温奥氏体相的可逆转变镍钛诺已用于航空航天、医疗器械和眼镜框等领域智能手机中的新材料包括柔性显示屏、高强度钢化玻璃、石墨烯散热层和超疏水纳米涂层等，不断提升OLED产品性能和用户体验化学与信息技术芯片制造中的高纯化学品半导体制造对化学品纯度要求极高，通常要求杂质含量低于十亿分之一级别关键化学品包括ppb高纯硅纯度、光刻胶感光聚合物、刻蚀气体如四氟化碳₄和金属前驱体

99.9999999%CF如六氟乙酰丙酮铜用于铜互连一个先进芯片制造过程可能使用超过种化学品和气体500光刻工艺化学光刻是芯片制造的核心工艺，利用光化学反应在硅片上刻画电路图形光刻胶是含感光剂的聚合物，曝光区域发生交联负性胶或分解正性胶，形成溶解度差异显影后形成图形，再通过刻蚀转移到下层材料先进光刻技术如极紫外可实现以下线宽，需要特殊的化学材料支EUV7nm持显示屏材料变革液晶显示器使用有机小分子液晶材料，在电场作用下改变排列方向，调控光的透过率LCD有机发光二极管则利用有机半导体材料电致发光原理，分子结构决定发光颜色OLED结合无机和半导体技术，提供更高亮度和寿命柔性显示屏依赖聚酰亚胺MicroLED LEDPI等柔性基板材料和透明导电氧化物如薄膜ITO计算机存储技术也依赖先进化学材料固态硬盘使用氧化物氮化物氧化物结构储存电荷；SSD--ONO相变存储器利用硫系化合物如₂₂₅在非晶态和晶态间快速可逆转变；磁存储使用稀土永磁材Ge SbTe料和巨磁阻材料这些高科技材料的研发和制备离不开化学学科的基础支撑化学信息学则是化学与信息技术结合的另一领域，利用机器学习和人工智能分析大量化学数据，预测分子性质和反应行为，加速新药和新材料发现从硬件制造到软件应用，化学在信息技术的各个环节都发挥着不可替代的作用未来的化学创新人工智能辅助分子设计算法能高效搜索化学空间，预测分子性质和反应结果深度学习模型如图神经网络可处理分子结构信息，生成具有目标性质的新分子这种计算方法大幅缩短了传统试错周期，加速了新药、新材料和新催AI化剂的发现已有辅助发现的抗生素和抗癌药物进入临床试验阶段AI绿色催化催化剂能降低反应活化能，提高选择性，减少副产物新型非贵金属催化剂如铁、钴基催化剂正逐渐替代铂、钯等稀有金属光催化利用可见光激发催化剂，在温和条件下实现难以进行的转化生物催化则利用酶的高选择性，在水相中温和条件下催化反应，减少有机溶剂使用，符合绿色化学原则合成生物学合成生物学将工程学原理应用于生物系统，设计和构建具有新功能的生物体通过基因编辑技术如，可精确修改微生物基因组，使其产生燃料、药物、化学品和材料工程化微生物能利用二CRISPR-Cas9氧化碳、甲烷等简单分子合成复杂化合物，为化学工业提供更可持续的替代路径先进能源材料锂硫电池理论能量密度远高于锂离子电池，但循环稳定性差新型电解质和纳米结构硫正极材料正解决这一问题全固态电池使用固体电解质，提高安全性和能量密度光电催化分解水制氢2600Wh/kg效率不断提高，有望实现太阳能直接转化为化学能这些创新将为可再生能源大规模应用提供关键支持量子化学计算能力的提升将进一步推动化学理论与实验的结合，精确预测复杂体系的性质和行为未来十年，化学与人工智能、纳米技术、生物技术等领域深度融合，有望在能源、环境、医疗和材料等方面取得突破性进展，为人类可持续发展提供科学解决方案生活化学小实验展示自制指示剂简易电池制作pH紫甘蓝含有花青素，可作为天然酸碱指示剂将紫甘蓝切碎，加柠檬电池利用电化学原理将化学能转化为电能准备柠檬、锌片入沸水浸泡分钟，过滤得到紫色溶液向不同杯中加入此溶镀锌铁钉或锌板、铜片铜币或铜线、灯和导线将锌片10LED液，分别添加醋、柠檬汁、小苏打溶液和肥皂水，观察颜色变化和铜片插入柠檬，保持不接触，然后用导线连接两端LED酸性溶液中，花青素呈现红色；中性溶液中呈紫色；碱性溶液中锌在酸性环境中发生氧化反应⁺⁻，释放电Zn→Zn²+2e呈蓝色至绿色这是因为花青素分子结构中的氢键在不同值子；铜电极上发生还原反应，如氧气还原₂⁺pH O+4H+下断裂或形成，改变了分子的共轭体系，从而影响其吸收光谱⁻₂电子从锌经外电路流向铜，形成电流单个4e→2HO其他天然指示剂还有红茶酸性棕红色，碱性墨绿色和姜黄素柠檬电池电压约，将多个串联可点亮需

0.9V LED

1.5-3V酸性黄色，碱性红褐色水果电池原理相似，可用土豆、苹果等替代柠檬，酸性越强效果越好这些简易实验展示了化学原理在日常生活中的应用，无需专业设备即可安全进行通过亲手操作，可以增强对化学概念的理解，培养科学兴趣更多安全家庭实验还包括淀粉碘反应检测食物、小苏打与醋的酸碱中和反应、发酵面团观察二氧化碳产生等这些活动既有教育意义，又能带来探索科学的乐趣实验安全知识防护装备实验前穿戴适当防护装备，包括实验服、安全眼镜、手套等实验服应采用棉质材料，能覆盖身体大部分区域；安全眼镜应有侧面防护；手套根据实验内容选择适合的材质，如丁腈手套适合有机溶剂操作长发应扎起，不穿开放式鞋化学品处理了解所用化学品的性质和危险性，阅读安全数据表按规定标签和储存条件存放化学品，酸碱分开，SDS易燃品远离热源量取液体时视线与刻度平齐，不用嘴吸取稀释浓酸时，应将酸慢慢加入水中，不可反向操作废弃物按规定分类处理，不随意倒入水槽应急措施熟悉实验室紧急设备位置，如洗眼器、淋浴器、灭火器、急救箱和紧急出口化学品溅到皮肤或眼睛，立即用大量清水冲洗分钟以上发生火灾时，小火可用灭火器扑灭，大火立即疏散并报警发生化学品泄漏，15使用适当吸附剂处理，并通风排除有害气体家庭实验注意事项家庭实验应选择安全无毒的材料，如食品、家用清洁剂等避免使用强酸、强碱、易燃物和有毒物质实验区域通风良好，远离食物和儿童准备足够的水和小苏打中和酸实验后彻底清洁工作区域和器具，正确处理废弃物儿童进行实验必须有成人监督实验室事故常源于不了解化学品性质或操作不当例如，将水加入浓硫酸会导致剧烈放热和飞溅；某些化学品混合可能产生有毒气体，如漂白剂次氯酸钠与酸性清洁剂混合产生氯气；过氧化物长期存放可能发生分解爆炸保持良好的实验习惯和安全意识，是预防事故的关键化学之美艺术与创意手工艺染料天然染料来源广泛，植物染料如靛蓝蓝色、茜草红色、藤黄黄色等已使用数千年靛蓝中的吲哚₁₆₁₀₂₂在碱性环境下还原为可溶性白靛，浸染后在空气中氧化回蓝色靛青媒染C HN O剂如明矾硫酸铝钾通过形成金属络合物帮助染料牢固结合在纤维上彩色玻璃彩色玻璃的颜色来源于金属离子或胶体铜离子产生蓝绿色；钴离子产生深蓝色；金胶体产生红色；银胶体产生黄色中世纪教堂的彩色玻璃窗使用这些金属氧化物着色，同时添加钾和钙化合物降低熔点现代彩色玻璃也使用硒和硫化镉等新型着色剂陶艺釉彩陶瓷釉料是一种含二氧化硅的复杂玻璃体，不同金属氧化物产生不同颜色铜氧化物在氧化气氛中呈绿色，在还原气氛中呈红色；钴氧化物产生蓝色；铁氧化物产生棕色或红色；锰氧化物产生紫色釉料的成分、厚度和烧成温度共同决定最终颜色和质感化学不仅是实验室中的科学，也是艺术创作的重要工具现代艺术家对材料科学的理解，使他们能够创造出具有特定视觉效果和持久性的作品同时，化学分析技术也帮助修复和保护文化遗产，如用射线荧光光谱分析古代颜料成分，或用特殊聚合物保护易损X古迹艺术与化学的结合，展示了科学与人文的完美融合化学与人类文明火的掌控人类控制火的能力始于约万年前，这是最早的化学反应应用火不仅提供热量和光明，还改变了食物结构，40增加了可消化性和安全性烹饪食物中的美拉德反应和焦糖化反应是最古老的化学反应之一2陶瓷技术约公元前年，人类发现将粘土在高温下烧制会发生不可逆的化学变化，形成坚硬耐用的陶器陶器的出6000现使食物储存和烹饪方式发生革命性变化中国汉代发明的瓷器在更高温度下烧制，形成玻璃相和晶体相的复杂混合物，强度和美观度大幅提升玻璃制造约公元前年，美索不达米亚人发明了玻璃制造技术早期玻璃由石英砂、天然碱和石灰混合高温熔融而3500成罗马时期发明了吹玻璃技术，大幅提高了生产效率玻璃的透明性和可塑性促进了科学仪器发展，为近代科学革命奠定基础火药发明中国唐朝约世纪发明的火药是硝石₃、硫磺和木炭的混合物硝石作为强氧化剂，使碳快速燃烧，产9KNO生大量气体和热量火药不仅改变了战争形态，还用于矿山开采和工程建设，极大促进了工业革命的发展化学技术对人类文明发展的影响不仅体现在物质层面，也深刻改变了人类的思维方式和社会结构从炼金术到现代化学，人类对物质世界的认识经历了从神秘主义到理性科学的转变世纪的化学工业革命创造了合成染料、肥料和药物，彻底改变了19人类的生活方式现代社会的几乎每个方面都与化学息息相关农业生产依赖化肥和农药；医疗健康有赖于药物和医用材料；信息技术需要各种化学材料支持；能源转型离不开化学催化和储能技术可以说，化学既是古代文明的奠基石，也是未来可持续发展的关键力量化学家与大国创新年亿岁402+84青蒿素研发历程挽救生命获奖年龄从项目启动到国际认可的时间青蒿素类药物治疗疟疾挽救的生命数量屠呦呦获得诺贝尔奖时的年龄屠呦呦是中国首位获得诺贝尔科学奖的女性科学家年，她领导的团队开始从中草药中寻找抗疟疾药物经过查阅大量古代医书，她在《肘后备急方》中发现了关键1969线索青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之她创新性地使用低温乙醚提取青蒿中的有效成分，成功分离出青蒿素₁₅₂₂₅，这是一种结构新颖的倍半萜内C HO酯化合物青蒿素通过过氧基团选择性杀死疟原虫，成为目前最有效的抗疟药物屠呦呦的成就展示了传统医药与现代科学结合的价值，也体现了中国科学家严谨求实的科学精神她在年获得诺贝尔生理学或医学奖，是中国医药科学走向世界的重要里程碑2015钱学森则是中国航天事业的奠基人，他对材料科学也有重要贡献作为加州理工学院教授，他研究高温合金、推进剂化学和气体动力学，为火箭材料发展奠定基础他提出的工程控制论将系统科学与材料设计相结合，对现代复合材料和智能材料研发产生深远影响这些科学巨人的故事激励着新一代科研人员，继续在化学领域探索创新回顾与思考晨起一杯咖啡咖啡中含有咖啡因₈₁₀₄₂，这种生物碱通过阻断腺苷受体发挥提神作用咖啡的香气来自烘焙CHN O过程中发生的美拉德反应和糖类焦化，产生数百种芳香化合物咖啡中的绿原酸和其他多酚类物质具有抗氧化作用即使简单的一杯咖啡，也蕴含着丰富的化学知识智能手机中的化学触摸屏使用氧化铟锡透明导电膜；显示屏依赖液晶分子或有机发光材料；电池中的锂离子在充放电过ITO程中往返穿梭；处理器制造需要数百种高纯度化学品和气体这些精密材料的背后，是化学家们几十年的研究成果衣物背后的化学从天然纤维的分子结构如棉花的纤维素、羊毛的角蛋白，到合成纤维的聚合反应如聚酯、尼龙；从染料的结构设计，到阻燃剂的安全性能；从洗涤剂的去污原理，到柔顺剂的静电消除机制我们的穿着与化学息息相关，每一件衣物都是化学科技的结晶食物的化学故事食物烹饪过程中的化学变化决定了风味和口感蛋白质变性、脂肪乳化、淀粉糊化等食品保鲜技术如气调包装、冷链运输、抗氧化剂应用，都基于化学原理了解这些知识，有助于我们更科学地选择、保存和烹饪食物化学无处不在，它既是理解自然现象的钥匙，也是解决实际问题的工具通过观察日常生活中的化学现象，我们可以培养科学思维，增强对世界的认知下次当你看到水壶中的水垢、铁栏杆上的锈迹、柠檬汁使鱼腥味消失，或是洗衣粉溶解油污，请思考其中的化学原理，你会发现生活因化学而更加精彩总结与展望认识物质世界解决实际问题化学帮助我们理解物质组成与变化化学知识可应用于日常生活各方面培养科学思维推动绿色发展化学探究激发创新精神化学创新助力可持续未来通过《生活中的化学》课程，我们探索了化学如何塑造我们的日常生活，从基础的物质组成、常见材料特性，到食品、医药、能源等领域的应用化学不仅是一门实验室中的学科，更是理解和改造世界的有力工具在信息爆炸的时代，化学知识帮助我们辨别科学事实与伪科学，做出更明智的消费决策未来，化学将继续发挥关键作用，应对人类面临的重大挑战绿色化学将推动更清洁、更高效的生产方式；新材料研发将带来更智能、更环保的产品；能源化学将加速碳中和进程；医药化学将创造更有效的治疗方案这些进步都离不开化学科学的基础支撑希望大家在课程结束后，能以更加好奇和科学的眼光观察生活，发现其中的化学奥秘无论是观察一朵花的颜色变化，还是思考一种新材料的制备方法，都可以成为化学探索的起点让我们带着对化学的热爱，一起探索这个多彩的分子世界，创造更美好的未来！。