《有机化学与生活》PPT课件.ppt

有机化学与生活 天津科技大学理学院有机教研室 主要内容 有机化学与合成纤维有机化学与食品有机化学与日化用品 一 有机化学与合成纤维 纺织纤维的分类 天然纤维 化学纤维 植物性纤维 纤维素纤维 棉 麻 动物性纤维 蛋白质纤维 毛 蚕丝 人造纤维 合成纤维 1 1什么是纤维 1 2天然纤维 棉纤维从棉花籽里蹦出來的棉纤维个性随和 很容易被染成各种颜色 而且棉纤维很透气又特別吸汗 是大多数內衣的主要用料 除此之外 棉纤维的耐用也是公认的 家里常用的床单 毛巾 窗帘布 都是它的杰作 天然纤维的来源 麻皮 棉花 羊毛 蚕丝天然纤维 自然界生长的纤维材料 可以直接用来纺纱织布 麻纤维从麻的茎杆中抽离出来的麻纤维 个性有棱有角 从它表面上粗粗细细的特殊质感中 就可看出一二 但是麻纤维十分容易长皱纹 所以看起来总是特別老 只要记得用熨斗整烫一番 就可以帮助它恢复青春 最后再告诉你 麻纤维的特性十分通风凉爽 适合夏天穿著 蚕丝纤维由蚕宝宝吐丝后的纤维制成的丝纤维 浑然天成地散发着美丽光泽 是全球公认最华贵的纤维 可以织成夏天透明的纱 也可以制成冬天丝质的厚外套 为了宝贝丝纤维光滑的外观 千万不能用力拉扯或刮伤 羊毛纤维来自羊毛的羊毛纤维 能带来温暖与蓬松的舒适感 所以冬天的大衣 围巾 西装等衣服 几乎少不了羊毛纤维 羊毛纤维水洗会缩水 羊绒 开司米 山羊原绒里含有各种杂质和粗毛 需要经过特殊的洗净 分类 疏理 才能得到纯净的羊绒原料 再经过纺纱 纺造 后整理 制成羊绒衫 一只绒山羊每年产绒仅150 200克 羊绒纤维比羊毛细很多 外层鳞片也比羊毛细密 光滑 重量轻 柔软 韧性好羊绒是一根根细而弯曲的纤维 其中含有很多的空气 并形成空气层 可以防御外来冷空气的侵袭 保留体温不会减低 天然纤维的限制1 棉和麻的种植受地理位置 气候和土壤的限制 2 羊的放牧需要足够的草场 产量小 3 蚕的饲育需要大量的人工 受桑树种植条件的限制 1 3化学纤维 化学纤维是用天然的或人工合成的高分子物质经化学 机械加工而制得的纤维 一 从天然纤维到合成纤维蜘蛛结网 桑蚕吐丝1898年 天然纤维素 烧碱 二硫化碳纤维素黄酸酯 1920年德国施陶丁格尔剖析了天然纤维的结构 提出在一定的条件下 小分子可以聚合成纤维 1939年合成高分子化合物 锦纶66 尼龙66 投入生产 20世纪80年代 合成纤维产量超过天然纤维产量 二 化学纤维的分类人造纤维是利用天然高分子化合物 如纤维素或蛋白质为原料 经过一系列化学处理和机械加工而制得的纤维 合成纤维是以石油 煤 石灰石 天然气 食盐 空气 水以及某些农副产品等不含天然纤维的物质作原料 经化学合成和加工制得的纤维 三 化学纤维的命名 四 常见化学纤维的性能和用途 1 人造纤维 1 粘胶纤维在1891年发明 1905年投入工业生产 它吸湿性好 容易染色 干态时的强度接近棉纤维 它的缺点是湿态时强度较低 容易变形 它广泛用作棉 毛 丝绸厂的原料 常跟棉纤维 涤纶 锦纶等混纺 工业上用它作制造轮胎的帘子布 2 醋酸纤维 acetate 属于人造纤维家族的醋酸纤维 最喜欢模仿丝纤维 所以大家都把它当作丝的替身 翻开裙子或外套的里布就可以发现它的存在 3 阿克力纤维 acrylic 外观看起来却与羊毛极为相似 常常有人把阿克力纤维与羊毛纤维搞错 其实阿克力纤维比羊毛纤维容易清洗 不易缩水 只是有个糟糕的毛病 容易起小毛球且较不保暖 2 合成纤维 一 合成纤维的性能 a 原料来源丰富苯 二甲苯 乙烯 丙烯 乙炔b 强度高 耐磨性好c 吸水性低 不会发霉 不受虫蛀d 耐酸耐碱性能好e 容易产生静电 吸附灰尘 二 常见的合成纤维 1 结实耐磨的锦纶化学名称 聚酰胺纤维商品名称 尼龙 卡普纶它在1935年发明 1939年投入工业生产 它主要用于生产长丝 是各种针织品和丝绸品的原料 短纤维主要跟羊毛或其他纤维混纺 增强织物的牢度 它在工业上制作渔网 降落伞 也是生产日用品牙刷 衣刷 绳索的材料 锦纶的主要优点 1 耐磨性强比棉花高10倍 比羊毛高20倍 比粘胶纤维高50倍 2 强度高比棉花高2 3倍 比羊毛高4 5倍3 质量轻 耐腐蚀 不怕虫蛀 不霉比同体积的棉花轻35 4 伸缩性强 结实耐磨袜子和手套 锦纶的主要缺点 1 弹性模数比较低 易于变形 2 耐光性 弹性 手感比较差 受热到170 开始软化 215 熔化 100 120 3 透气性和吸湿性都较差 2 抗皱免烫的涤纶俗称 的确良化学名称 聚酯纤维单体原料 对苯二甲酸二甲酯和乙二醇在1941年发明 1953年投入工业生产 聚酯纤维犹如千面女郎般 可以呈现多种流行质材效果 而且亲和力佳 它常常和天然纤维家族成员混纺在一起 例如 60 棉 40 聚酯纤维 即可彼此取长补短 呈现美观 耐用 舒适又容易洗整的纤维特质 你可以在T恤 内衣 运动休闲裤中发现聚酯纤维和棉的合作 涤纶的主要优点 1 弹性模数及回弹率很高 挺括耐皱 保型性好 热稳定性强 2 强度高 耐磨性比棉高1倍 比羊毛高3倍 3 电绝缘性优良 不发霉 不怕虫蛀 涤纶的主要缺点 吸湿性小 易起静电 不透气 容易起毛结球 染色性较差 3 人造羊毛 腈纶化学名称 聚丙烯腈它在1942年发明 1950年投入工业生产 它主要用于生产短纤维 用以代替羊毛纯纺 或跟羊毛和其他化纤毛型产品混纺 如腈纶膨体纱 混纺毛线及各种混纺衣料 腈纶长丝能织成绸缎 还是生产工业用石墨纤维和碳纤维的原料 腈纶主要优点 1 质轻而柔软 蓬松而保暖 外观和手感很像羊毛 强度比羊毛高 密度比羊毛小 保暖性和弹性较好 2 耐热 耐晒 耐酸腐蚀 不怕虫蛀和霉烂 高度的耐晒性 腈纶的主要缺点 1 耐磨比其他合成纤维差 弹性不如羊毛 2 耐碱性较差吸湿 染色性能不够好 二 有机化学与食品 2 1食品的主要化学成分食品 可食的 含有易消化营养素的物质 营养素 能被人体吸收后产生热量 促进发育 修复组织的物质 食品中的化学成分 水 脂肪 蛋白质 糖 无机盐 维生素 一 食品中的水分及其作用 水是人体中不可缺少的物质 也是构成人体组织的重要部分 成年人体内水占体重65 左右 儿童可达75 人体所有器官都含水 如血液占80 肌肉70 骨胳3 水在人体中的作用至关重要 如促进食物消化 运输养料 调节体温 维持酸碱度 保持电解质平衡等 每人每天最低要补充水量1500mL 二 油脂及其结构 油 室温下呈液态的油脂 脂肪 室温下程固态的油脂 油脂主要成分 甘油和脂肪酸形成的甘油三酸酯 人体脂肪有三种不饱和脂肪酸 亚麻油酸 亚麻油烯酸和花生油烯酸 它们是人体不能合成的必需脂肪酸 有促进发育 减少血小板粘性 保护皮肤和溶解脂溶性维生素等功用 脂肪是在常温下呈固态的甘油酯 成年人约占体重的13 2 每天需摄入约60g脂肪 每克脂肪在人体内能产生37 7kJ热量 比糖和蛋白质热量要高一倍多 脂肪是人体内储存和供应能量的重要物质 对人体起保暖作用能帮助脂溶性维生素 A D E K 等的消化吸收 耐饥饿 能延长食物在体内的消化过程 维生素D的合成就是以胆固醇为原料的 人体内激素 胆汁的合成也以胆固醇为原料 血液中含量高于标准值时可引起动脉硬化 并导致高血压病症 类脂化合物 胆固醇 三 蛋白质 1839年 德国MulderGT将细胞结构里复杂多变的 存在于一切活细胞中的一类大分子定义为蛋白质 Protein 所有的蛋白质都含有C N O H等元素 大多数含有S P 分子量范围在1 2万至100万之间 蛋白质是氨基酸类聚合物 水解时产生的单体叫氨基酸 人体肌肉 肝脏 酶直到毛发 无一不是蛋白质 在人体中约有1万多种蛋白质 占人体细胞干重的80 蛋白质约由20种不同氨基酸组成 必需氨基酸 苯丙氨酸 色氨酸 蛋氨酸 赖氨酸 苏氨酸 缬氨酸 亮氨酸 异亮氨酸等8种是人体不能合成的 必须靠食物摄入 婴儿还需组氨酸 含以上8种必需氨基酸的蛋白质叫完全蛋白质 如蛋蛋白 酪蛋白 球蛋白 否则叫半完全和不完全蛋白质 如玉米蛋白 胶蛋白 主要由碳 氢和氧三种元素组成 分子通式为Cn H2O n人们吃任何糖类化合物后 必须在体内水解成葡萄糖 才能被人体吸收和利用 每克葡萄糖氧化后能产生16 7kJ热量 当糖类化合物进入体内时 一部分被氧化而供身体热能消耗 另一部分以糖原形式储藏在肝和其他部分 供紧急时用 四 糖类 1 单糖 凡不能被水解成为更小分子的糖 如 葡萄糖 果糖 半乳糖 2 寡糖 凡能水解成少数 2 6个 单糖分子的糖 如 蔗糖 麦芽糖和乳糖 单糖和寡糖能溶于水 多有甜味 3 多糖 凡能水解为多个单糖分子的糖 如 淀粉 纤维素等 糖类物质的分类 五 无机盐 人体中已知有几十种元素 其中氧 碳 氢 氮占人体质量的96 钙 磷 钾 硫 钠 氯 镁7种元素占3 95 上述11种元素叫必需常量元素 锰 铁 钴 铜 锌 钼 碘 钒 铬 硒 氟 硅等叫必需痕量元素 在人体中含量不到1 六 维生素 维生素大多数为有机化合物 属于营养素 它不能提供能量 但对维持人体正常生长及调节生理机能有很大的作用 人体不能制造维生素 必须由食物供给 维生素分为脂溶性维生素和水溶性维生素 脂溶性维生素 维生素A 维生素D 维生素E 维生素K等 水溶性维生素 维生素B 维生素C 维生素H 维生素M 维生素P等 1 维生素A 1913年美国化学家台维斯从鳕鱼肝中提取得到的 维生素A是眼睛中视紫质的原料 也是皮肤组织必需的材料 人缺少它会得干眼病 夜盲症等 通常每人每天应摄入维生素A2 4 5mg 不能摄入过多 动物肝中含维生素A特别多 其次是奶油和鸡蛋等 胡萝卜 番茄等蔬菜中含多量胡萝卜素 它是维生素A的前体 在人体中易变为维生素A 2 维生素B 维生素B1最早被人们提纯的维生素 1896年荷兰科学家伊克曼首先发现 1910年为波兰化学家丰克从米糠中提取和提纯 它是白色粉末 易溶于水 遇碱易分解 它的生理功能是能增进食欲 维持神经正常活动等 缺少它会得脚气病 神经性皮炎等 成人每天需摄入2mg 它广泛存在于米糠 蛋黄 牛奶 番茄等食物中 维生素B2 核黄素 1879年英国化学家布鲁斯首先从乳清中发现 1933年美国化学家哥尔倍格从牛奶中提取 维生素B2是橙黄色针状晶体 味微苦 水溶液有黄绿色荧光 在碱性或光照条件下极易分解 人体缺少它易患口腔炎 皮炎 微血管增生症等 成年人每天应摄入2 4mg 它大量存在于谷物 蔬菜 牛乳和鱼等食品中 它有抑制呕吐 促进发育等功能 缺少它会引起呕吐 抽筋等症状 成年人每天摄入量为2mg 它广泛存在于米糠 大豆 蛋黄和动物肝脏中 1947年美国女科学家肖波在牛肝浸液中发现 它化学性质稳定 是人体造血不可缺少的物质 缺少它会产生恶性贫血症 人体每天约需12 g 人在一般情况下不会缺少 维生素B6 维生素B12 3 维生素C 抗坏血酸 1907年挪威化学家霍尔斯特在柠檬汁中发现 它是无色晶体 熔点190 192 易溶于水 水溶液呈酸性 化学性质较活泼 遇热 碱和重金属离子容易分解 所以炒菜不可用铜锅和加热过久 维生素C的主要功能是帮助人体完成氧化还原反应 提高人体灭菌能力和解毒能力 长期缺少维生素C会得坏血病 成人每天需摄入50 100mg 多吃水果 蔬菜能满足人体对维生素C的需要 据诺贝尔奖获得者鲍林研究 服大剂量维生素C对预防感冒和抗癌有一定作用 4 维生素D 1926年由化学家卡尔首先从鱼肝油中提取 它是淡黄色晶体 熔点115 118 不溶于水 能溶于醚等有机溶剂 它化学性质稳定 在200 下仍能保持生物活性 但易被紫外光破坏 维生素D的生理功能是帮助人体吸收磷和钙 是造骨的必需原料 缺少维生素D会得佝偻症 人体每天应摄取维生素D25 g 但不宜过量 否则易产生副作用 在鱼肝油 动物肝 蛋黄中它的含量较丰富 人体中维生素D的合成跟晒太阳有关 适当地光照有利健康 5 维生素E 1922年由美国化学家伊万斯在麦芽油中发现并提取 它是无臭 无味液体 不溶于水 易溶于醚等有机溶剂中 它的化学性质较稳定 能耐热 酸和碱 但易被紫外光破坏 维生素E是人体内优良的抗氧化剂 人体缺少它 男女都不能生育 严重者会患肌肉萎缩症 神经麻木症等 还发现它有防老 抗癌作用 维生素E广泛存在于肉类 蔬菜 植物油中 通常情况下 人是不会缺少的 6 维生素K 1929年丹麦化学家达姆从动物肝和麻子油中发现提取 它是黄色晶体 熔点52 54 不溶于水 能溶于醚等有机溶剂 维生素K化学性质较稳定 能耐热耐酸 但易被碱和紫外线分解 它在人体内能促使血液凝固 人体缺少它 凝血时间延长 严重者会流血不止 甚至死亡 奇怪的是人的肠中有一种细菌会为人体源源不断地制造维生素K 加上在猪肝 鸡蛋 蔬菜中含量较丰 一般人不会缺乏 2 2烹饪中的调味品 甜 糖类 氨基酸 二氢查耳酮类 糖精等 酸 醋酸 柠檬酸 苹果酸 乳酸 葡萄糖酸等咸 氯化钠 氯化镁 苹果酸钠 葡萄糖酸钠 丙二酸铵盐等苦 生物碱鲜 谷氨酸钠和核苷酸类涩 单宁类物质 一 糖及其代用品 红糖 白糖 冰糖 蔗糖冰糖最纯净 其次是白糖 红糖是最粗制的糖 糖精 邻磺酰苯甲酰亚胺 甲苯为原料化学方法合成 人食用后不会被消化吸收 二 酱油 主要原料 豆类和豆饼 酿造酱油 黄豆 麸皮等为原料 加人工培养的酱油 经微生物发酵法制成 生产周期长 氨基酸含量高 配制酱油 将黄豆 麸皮或毛发用盐酸水解制成 生产周期短 三 食醋 镇江香醋 四川麸醋 山东黄醋 陕西老陈醋 独流清醋 醋主要成分 水 乙酸 糖分 氨基酸 酯类物质 水占90 以上 酿醋过程 三个发酵阶段 淀粉糖转化成糖 糖发酵成酒精 酒精氧化成醋 四 酒 酒是以粮食为原料 经酒曲发酵而制得 主要成分是乙醇 高度酒 乙醇的含量在40 40度 以上 白酒 白兰地酒等 中度酒 乙醇的含量在20 40 20度 40度 之间 低度酒 乙醇含量在20 以下 葡萄酒 黄酒 啤酒 果酒等 2 3食品添加剂 1 防腐剂 防止细菌分解和氧化脱水干燥腌肉和浓糖水 氯化钠和蔗糖形成高渗条件 微生物体内的水分向体外渗析 难以生存 1810年罐头保存 食物加热杀死全部细菌 密封 化学方法 加入防腐剂 苯甲酸钠 小于0 1 用于不含酒精的饮料 果汁 矿泉水 人造奶油等中 丙酸钠 小于0 3 用于面包 巧克力 干酪中 2 保鲜剂 蔬菜和水果的防腐保鲜剂通常有杀菌剂 新陈代谢调节剂 抗氧化剂 乙烯吸收剂等 虎皮灵 苹果贮存缓慢释放二氧化硫的S M及SP M 葡萄复方卵磷脂 柑橘类 三个月 色泽鲜艳 复方溴氯烷 柑橘 柚子 低温下荔枝 猕猴桃2 4 噻唑基 苯并咪唑和山梨酸 香蕉 3 香料 植物的花 叶或果实等粉碎后用有机溶剂萃取 得到香精油 天然香料 冬青 薄荷 柑橘合成香料 1600种 允许使用300 香草醛和乙基香草醛 面点食品和饮料 化妆品柠檬醛 从山苍子油中分离 保质期3个月麦芽酚 增香 增甜和去腥 护肤化妆品中能够抑制黑色素生长 4 助鲜剂 味精 谷氨酸钠 谷氨酸钠加热过高 转变为有轻微毒性的焦谷氨酸钠 酸性较浓的食物 谷氨酸钠不易溶解碱性食物 特殊气味的谷氨酸二钠大量摄入 抑制二价阳离子钙和镁的循环 造成头痛 心跳 恶心等不适 每天不要超过6克 5 甜味剂 糖精 环己胺磺酸钠 木糖醇 6 食用色素 含有双环和芳香环的有机大分子化合物 合成色素 苋菜红 胭脂红 柠檬黄 日落黄 靛蓝和亮蓝 天然色素 红曲色素 紫胶色素 甜菜红 姜黄 红花黄 胡萝卜素 叶绿素及焦糖 三 有机化学与洗涤用品 污垢的种类和性质来自空气的传播 人体分泌物和工作场所接触物三个方面 污垢的分类油质污垢 油脂 矿物油 脂肪酸 脂肪醇等固体污垢 尘埃 烟灰 泥土 皮屑 矿物质等水溶性污垢 无机盐 糖类 有机酸等 污垢和织物间的结合 1 机械附着固体污垢散落在织物纤维表面或纤维间2 分子间相互吸引当污垢带电荷时更容易聚积在织物表面3 化学结合和化学吸附墨水 血污 铁锈 蛋白质等 棉织物容易吸附极性污垢 毛织物容易吸附油质污垢 合成纤维因带静电容易吸尘 3 1洗涤洗涤 根据要求将污垢从不同物品上洗脱下来达到清洁目的的过程 洗涤剂 按照配方制备 具有去污性能的产品 远古时代 草木灰水 天然碱以及皂荚等碱性物质 20世纪 肥皂20世纪中期 合成洗涤剂洗涤按所用的溶剂不同 分干洗和水洗 水洗即在水中洗涤 水洗就是衣服通过水加上各种机械作用 同时借助洗涤剂 洗衣粉 肥皂等将衣服洗涤干净 干洗不用水做介质 而使用干洗溶剂来完成整个洗衣过程 现在我国干洗所使用的溶剂多以四氯乙烯为主 四氯乙烯是有机溶剂 其化学特性是不可燃 去油污能力极强 干洗效果很好 不属于破坏臭氧层的化学物质 不是温室效应气体 也不是形成化学烟雾的物质 在安全浓度下对人体健康没有长期负面的影响 四氯乙烯 3 2洗涤剂的主要成分 表面活性剂 一 表面活性剂的分子结构及分类表面活性剂的定义 能够显著降低两相间界面张力的物质 洗涤剂中使用的表面活性剂是双亲性有机化合物 由亲水基和亲油基两种基团构成 亲油基 疏水基 与油具有亲和性 如长链烃 CH2 CH2 CH2 CH2 亲水基 容易溶于水或易被水所润湿的原子团 如羧基 磺酸基 硫酸酯基 醚键 氨基 羧基 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2 COONa 肥皂中的表面活性剂 脂肪酸钠盐 表面活性剂的种类 1 阴离子型 亲水基团为带有负电的原子团 2 阳离子型 亲水基团为带有正电荷的原子团 3 两性离子型 带有两个亲水基团 在水中带有正负两种电荷 在酸性溶液中呈阳离子表面活性 在碱性溶液中呈阴离子表面活性 在中性溶液中呈非离子表面活性 4 非离子型 在水中不会离解成离子 也不带电荷 5 混合型 两个亲水基团 一个带电 一个不带电 表面活性剂的性质1 润湿和渗透性质洗涤剂溶液很容易润湿织物纤维 并浸入纤维的微孔中 2 乳化性质洗涤剂的亲油基溶入油滴 亲水基留在水中 能降低油水两相的表面张力 搅拌后能帮助油乳化 3 分散性质洗涤剂分子能钻进固体粒子的缝隙 减弱固体粒子的内聚力 使粒子破裂成微小质点而分散在水中 4 发泡性质使气液两相间表面张力降低而产生大量泡沫 5 增溶性质活性剂把油溶解在胶束的亲油基内 使油性物质的溶解度增大 去污原理 1 织物纤维和污垢被洗涤剂润湿 渗透 织物和污粒上定向吸附着活性物的单分子层 2 经过机械搅拌或搓洗 污粒脱离到水中 产生乳化 分散 悬浮等现象 3 还有一部分污垢 油脂 钙皂 色料 被增溶到活性物的胶束中 被水洗去 3 3皂类洗涤剂 一 肥皂的成分与制造 主要成分 高级脂肪酸的钠盐或钾盐 C3H5 OOCR 3 3NaOH 3RCOONa C3H5 OH 3油脂烧碱肥皂甘油油脂 硬化油 牛油 骨油 猪油 棕榈油 椰子油 菜籽油 棉籽油 豆油 辅助原料 松香 水玻璃 着色剂 荧光增白剂 抗氧剂 杀菌剂 普通洗衣粉的pH值9 5 10之间 碱性较强 它的主要成分是烷基苯磺酸钠25 甲苯磺酸钠2 5 月桂酸单乙醇酸胺3 三聚磷酸钠30 无水硅酸钠10 CMC2 荧光增白剂0 2 硫酸钠27 3 洗衣粉的成分 3 4洗衣粉 3 5液体洗涤剂 一 洗衣用的液体洗涤剂 1 弱碱性衣用洗涤剂除含有烷基苯磺酸钠等表面活性剂外 还含有许多助剂如三聚磷酸钠 沸石以及螯合剂和增稠剂等 液体一般不透明 弱碱性液体洗涤剂pH值为9 10 5 适用于洗涤棉 麻 合成纤维等织物 2 中性液体洗涤剂由表面活性剂和增溶剂组成 不含助剂 其中表面活性剂的浓度较高 而且由阴离子与非离子复配而成 另含有少量的溶解助剂如肥皂 柠檬酸钠等 该洗涤剂透明度较高 pH值在7 8 可用于细的丝 毛等精细织物 3 衣领净属于重垢液体洗涤剂 主要用于领口 袖口等污垢较重的部位的洗涤 其中含有表面活性剂 助剂 酶 荧光增白剂 抗再沉淀剂 香料等 主要优点是低温下溶解性好 易分散 可用于手洗预除去或直接去除污渍 使用时直接刷涂在干的衣物上 数分钟后再搓洗 4 织物柔顺剂洗涤剂多为阴离子型表面活性剂构成 少量的阴离子残留在织物上 从而引