重要发展方向。
职业健康:确保化学从业人员的安全,避免暴露于有毒化学物质和危险环境。
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36. 非平衡态热力学
非平衡态热力学研究的是远离热力学平衡状态下的系统,特别是化学反应和物质传递过程在非平衡条件下的行为。它是理解复杂系统动态的重要工具。
耗散结构:这是指在非平衡态下,由于系统内部的自组织作用,形成具有长期稳定性的结构,如生物体内的某些化学过程或自然界的模式(例如风暴、流体湍流)。
熵产生:在非平衡态下,系统的熵产生量是描述不可逆过程和能量损失的重要指标。熵产生的量化可以帮助分析和优化化学工程中的能量利用。
化学反应网络:在非平衡态下,多反应物和多生成物的复杂反应网络会影响反应速率、生成物的分布和系统的最终状态。
37. 极端条件下的化学
极端条件下的化学研究包括高温、高压、超低温等极端环境下物质的化学行为。这些条件下的反应和物质性质可能与常规条件下有很大不同。
高温高压化学:在极高温度和压力下,物质的结构和化学反应机制会发生显著变化。例如,钻石的合成通常在极高的压力和温度下进行。
超低温化学:在接近绝对零度的温度下,物质的原子和分子的运动大幅减缓,研究这些环境下的反应能揭示量子效应和低温物理学。
超高真空化学:在极低的压力下(如在超高真空环境中),分子间的碰撞频率大大降低,这有助于研究单个分子在表面上的行为。
38. 有机合成与不对称合成
有机合成不仅包括简单的有机化合物的合成,也涉及复杂天然产物和药物的合成,尤其是立体化学的控制。
不对称合成:指在化学反应中控制产物的立体化学构型,通常通过使用手性催化剂、手性试剂或通过酶催化来实现。它是合成复杂有机分子和药物的关键技术。