视频字幕
绿色化学是一门致力于减少或消除有害物质使用和产生的化学学科。与传统化学工艺相比，绿色化学强调从源头预防污染，而不是事后治理。它的核心理念包括预防污染胜于治理污染、最大化原子利用率、减少有害化学品使用，以及设计更安全的化学品。这种理念的转变代表了化学工业向可持续发展的重要转型。
绿色化学的十二项原则构成了完整的理论框架。第一项是预防污染，强调从源头避免废物产生。第二项是原子经济性，要求最大化原料原子在产品中的利用率。第三项要求减少有害化学品的合成和使用。第四项强调设计本质安全的化学品。第五项提倡使用安全的溶剂和助剂。第六项要求提高能源效率，减少能耗。第七项鼓励使用可再生原料。第八项要求减少不必要的衍生物。第九项推广催化反应技术。第十项强调产品的可降解设计。第十一项要求建立实时监测系统。第十二项重视事故预防。这十二项原则相互关联，共同指导绿色化学的发展。
原子经济性是绿色化学中的重要概念，用于衡量化学反应中原料原子的利用效率。其计算公式是目标产物分子量除以所有反应物分子量总和再乘以百分之百。原子经济性越高，说明反应越绿色，废物产生越少。传统的化学合成路线往往产生大量副产物，原子经济性较低，通常只有百分之三十左右。而经过优化的绿色合成路线可以大幅提高原子利用率，达到百分之九十以上。这一指标不仅能评估反应的绿色程度，还能指导化学家设计更环保的反应路线。
绿色溶剂是绿色化学的重要组成部分，它们具有环境友好、可持续使用的特点。水是最理想的绿色溶剂，无毒无害，来源丰富，可完全回收利用。离子液体是一类新兴的绿色溶剂，具有蒸气压极低、热稳定性好、可设计性强等优点。超临界流体如超临界二氧化碳，具有密度可调、扩散性好、易于分离等特性。与传统有机溶剂相比，绿色溶剂在毒性、可回收性、生物降解性等方面都表现出明显优势，虽然在某些应用中成本可能稍高，但其环保效益远超经济成本。
催化技术是绿色化学的核心技术之一，通过降低反应活化能来提高反应效率和选择性。酶催化具有高选择性、反应条件温和、生物相容性好等优点，是最理想的绿色催化方式。光催化利用太阳能驱动反应，可在室温下进行，是真正的绿色能源催化技术。电催化通过电化学手段精确控制反应过程，实现高效转化。从能量图可以看出，催化剂显著降低了反应的活化能，使反应更容易进行。与无催化反应相比，催化反应具有能耗低、选择性高、副产物少等明显优势，是实现绿色化学的重要手段。