精细化工专业英语(吴红)课文中文翻译(15-23)

1、第十五课 洗发水洗发水的定义是“适合洗涤头发、包装使用方便的洗涤剂”，为适应不同需求，无论是最普通产品，还是尖端产品，最洗发水的各种技术已经发生了翻天覆地的变化，其主要功能已经不仅仅是清洁。早在1955年，一项调查结果就显示“女性对洗发水的要求除了清洁之外，还包括冲洗简单，使头发具有光泽、易于打理、防干枯”。与此同时，有人还强调，洗发水的另一发展趋势就是对其中所用表面活性剂的要求，要求配方中的表面活性剂对皮肤的影响较为轻微，如不慎入眼，对眼睛不会产生任何刺痛作用。普通的阴离子型洗涤剂似乎能够导致头发不愉快的“洗后效应”，大致与其去除油脂的能力成正比，但很多其他能够去除油脂的物质不会使发质明显变

2、坏。因此，如果用乙醚或三氯乙烯处理头发，发现其去除油脂能力非常迅速，且不会有其它副作用。头发仍会顺滑、有光泽、并且易于梳理和定型。在表面活性剂中，既发现了一些去污能力弱但却严重损害发质的，同时也发现了一些洗涤效果非常彻底而又对头发没有伤害的。因此，洗涤效果和对发质的损伤之间并无直接的联系，这主要取决于从事化妆品研究的化学家要找到去污和发质保持之间的平衡关系。除了需要考虑洗涤效果和发质保持之间的关系外，还必须考虑该类型的市场需求。油性发质的人群对洗发水去油污能力的要求可能较高，洗发水的作用时效要求至少能维持3到4天，干性发质的人可能对此不那么严格。但是，即使是干性发质的人，也会有一些油脂需要去除

3、。在任何时候，人们都想有一个深层清理洗涤过程，特别是女性，在洗发的过程中，她们往往会想去掉一些日常积累下来的皮屑、污垢、汗渍、烹饪气味、头皮屑、环境污染物等等。实际上，这也是人们对洗发水的必然要求，既是一个合适的洗涤剂，同时也应该在用后使头发易于梳理，并有一个健康的外观。这些是描述洗发剂类型的两种基本性质，也就是众所周知的“调理性”和“温和性”性质，如今，洗发水配方设计师把它们作为不可或缺的性质，附加于最初的“洗涤”性能上。然而，无论如何，清洗头发上积累的油脂、头皮上残留的碎片、以及打理时留在头发上的残留物等，仍是洗发水的首要功能。虽然任何洗涤剂都可完成这项工作，但洗涤的过程中应该有一定的选择

4、性，主要是使头发和头皮上具有一定的天然油脂。一些新型洗发水在用后已经证实存在包括清洗功能在内的一些不良副作用。一些观点认为，这些“不合格”洗发水在用后会使头发难以梳理、毛躁、缺少光泽、使头发干燥以致“飞舞”的主要原因就是过度的去除头发上的皮脂。这一观点看似合理，仔细研究之后发现，其实也是很简单的：皮脂在某种程度上起保护的功能，且能提高头发的光泽和润滑性。但同时，它也具有缺点，如吸附和捕获灰尘，对头发的保养有潜在的危害，并会影响头发的手感。第十六课 非均相催化剂和均相催化剂能加速某种物质的化学反应速率，且在反应前后保持不变的物质被称作催化剂。催化剂提高化学反应速率的过程被称作催化作用。在化学反应

5、中，催化剂似乎不受化学反应的影响。和无催化剂作用的反应相比，它(催化剂)通过降低反应活化能从而改变反应机理。本文中，我们将讨论两种催化剂：非均相（多相）催化剂和均相催化剂。气态二氧化硫和氧气反应2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)，在室温下反应速率及其缓慢。如果把这两种气体中引入固体的矾氧化物，V2O5，反应速率就会提高。在这一反应中，矾（V）的氧化物就是一种催化剂。请注意，矾（V）氧化物是固体，而反应物是气体。通过吸附反应物，在V2O5的表面形成一个较为复杂的体系，进而降低了反应的活化能。在非均相催化反应中，反应物和催化剂属于不同相。此时，催化剂就叫做非均相催化剂。这种催化剂可以提

6、供一个供物质发生反应的表面。金属铂等贵金属以及金属氧化物等就是典型的非均相催化剂。大多数非均相催化剂靠吸附而起作用。吸附是使一种物质和另一种物质表面接触，在这一过程中，被吸附的分子，如O2，会被催化剂表面的O所吸引。这种吸引削弱了OO键，使得其它反应物可以“折断”OO键，使反应得以发生。汽车排气系统里的催化转化器就使用了一种接触催化剂。均相催化剂和反应物存在于同一相中。这种催化剂参加反应，但在最后反应的最后一步又被还原成原物质。和非催化反应相比，它（均相催化剂）容易和原料生产一种或多种中间产物。容易的原因是它们所需要得活化能较低。比如在蔗糖水解反应中所使用得均相催化剂。反应方程式为：C12H2

7、2O11(aq) + H2O(l) C6H12O6(aq) + C6H12O6(aq) 蔗糖 葡萄糖 果糖该反应的反应速率通常很慢。但是，如果在体系中加酸，酸的存在就会使反应加速。在该反应中，所有的物质都在水溶液中（均相）。所以，反应是非均相反应，而酸就是均相催化剂。像实验室一样，化学工业也在大量使用催化剂。也有另外一些物质，被称为抑制剂，也可以改变化学反应速率。这些物质不是使反应“缓慢提高”，相反，它们“绑住”配合物中的反应物或受催化的物质，因而，反应物无法进行反应。食品工业中和医药制剂中使用的防腐剂，作用使这些物质免收损害。这就是抑制剂的例子。大多数化学反应都是分步进行的。在每一步中，通常

8、都会有两个粒子之间的碰撞。很少有涉及到三个或三个以上粒子碰撞的。三个或更多粒子很难有机会以适当的位置和能量碰撞而发生化学反应。如果一个化学反应包括如下几步反应：A B B C C 最终产物其中会有一步慢于其它步。这一步称为反应控制步骤。这一步会控制整个化学反应。这一系列的反应步骤必须遵循一定反应机理才能完成化学反应。图1：催化剂通过生成一个活化能较低的物质提高化学反应速率（左）。大量分子的活化能被降低，反应速率加快（右）第十七课 催化剂的类型和重要性催化剂，是一种能改变化学反应速率，而本身在反应中未被消耗的物质。催化剂改变化学反应速率的作用叫做催化作用。能提高化学反应速率的催化剂称为正催化剂，

9、简称为催化剂，而降低化学反应速率的催化剂通常被称为负催化剂或抑制剂。酶催化剂：天然催化剂酶是自然界中最常见和最有效的催化剂。假如没有酶提供催化作用，人和其他生物体内所发生的大多数化学反应都需要很高的能量，并且反应速率很慢。比如，若无催化剂，淀粉水解为葡萄糖可能需要数周的时间；人唾液中发现的唾液淀粉酶，加快了化学反应速率，才导致了淀粉可以被水解。一些酶催化剂的催化效率甚至可以达到上亿倍或者更多。酶通常具有专一的催化作用，换句话说，一种酶只能催化一种特定的酶作用物（也叫底物）的一种反应。通常，酶及其底物具有互补结构，能结合在一起形成配合物，该物质由于酶中功能基团的存在而更具有反应活性，从而稳定反应

10、历程或降低反应活化能。某些毒性物质（如一氧化碳和其它毒性气体）中毒就是因为它们会抑制维持生命的催化反应的发生。实验和工业用催化剂催化作用对于化学实验室或者工业生产同样重要。某些在少量酸或碱的作用下，反应速率提高的化学反应称为酸催化或碱催化。比如，酯的水解反应，需要在少量碱的作用下进行的。在这一反应中，氢氧根离子，OH，会和酯作用，反应体系中氢氧根离子浓度的浓度比纯水中大大增加。在反应开始阶段，碱提供的一些氢氧根离子被消耗掉，但接下来，水又会给出一定的氢氧根离子。这样，氢氧根离子的浓度在反应始末并没有发生变化，所以碱被认为是这一反应的催化剂。贵金属也常用作催化剂，它们通常会在表面吸附一定的物质，

11、并在其表面加快化学反应速率。例如，氢气和氧气混合不会发生反应生成水，但是如果在该混合气体中加入少量的铂粉，气体就会迅速发生反应。加氢反应也相同，如由植物油制备食用油，就是在贵金属或金属氧化物的催化作用下进行的。工业硫酸和硝酸的制取，用的也是这些表面催化剂。常用的表面催化剂除了铂，还有铜、铁、镍、钯、钌、铑、硅胶（二氧化硅）、矾氧化物等。第三单元 单元反应技术第18课 甲烷的自由基卤化卤化是通过简单加成或取代，将任意数量卤素基团引入有机化合物的反应过程。本文关于甲烷的自由基卤化。氟、氯、溴、碘和甲烷的反应具有十分不同的活性。氟最活泼，如果不采取任何预防措施，氟和甲烷的混合物就会爆炸。甲烷和氯之间

12、的反应能较容易的控制，而溴比氯的活性低。另外，碘和甲烷不反应。甲烷卤化的反应熵近似为零，因为在反应中是两分子的初始气体产物生成两分子的气体产物。因此，甲烷卤化的热力学首先是由反应焓所决定的。甲烷卤化的活化能与各卤素的离解能相等，因为卤化是一个伴随均裂的气相反应。所有卤素的裂解能已经知道，因此甲烷卤化的动力学可以很容易的阐明。表3.1 甲烷卤化的热力学和动力学反应焓H°（kJ/mol)反应活化能Ea（kJ/mol）氟化反应看似有相对较高的活化能(155 kJ/mol)。但初始反应（链引发） 即卤素分子的均裂 必须，而且只需发生一定次数。后续反应（链增长），即在卤素自由基和甲烷，甲基自由

13、基和卤素分子间进行的反应会产生另外一个卤素自由基。因此，一个初始反应可以引发若干氟化反应。另外，氟化反应放热很多，反应焓是-431 kJ/mol。因此，反应自身可以提供足够的能量用于另外的引发反应。链反应的活化能一定不能太高。否则，由引发反应形成的活泼自由基会再次结合，而不发生链增长。由于甲烷氟化时链增长的活化能很小，因此，即使放置在室温反应混合物中的氟化反应就进行的很充分。另外，链增长放热剧烈。反应热不能从反应混合物中较快的移走，其结果就会造成温度和反应速率逐步上升，因此会发生爆炸。不过甲烷氟化可以在控制反应中进行，从而防止爆炸。在这种情况下，用惰性气体稀释初始产物或用铜粒吸收反应热可有效防

14、止爆炸。由于链引发的较高活化能，以及链增长较小的放热特征(H° = -115 kJ/mol)，甲烷氯化的反应速率比氟化的反应速率要低。因此，甲烷氯化反应较易控制。溴同甲烷反应的活性比氯低的多，甲烷的自由基碘化反应不发生。第19课 苯的磺化芳香族的磺化反应就是将磺酰基(-SO3H)引入到苯环上。磺化反应是在硫酸存在下使用三氧化硫来完成的。（图3.2）图3.2 苯磺化的净反应在浓硫酸中溶解三氧化硫至20%，得到所谓的发烟硫酸，之所以被称作发烟硫酸是因为当打开瓶盖时会冒出白色烟状三氧化硫气体。三氧化硫有两个作用。它（三氧化硫）首先作为磺化剂，其次通过和水反应有效的除去水来防止平衡的逆反应，

15、从而推动平衡右移。 SO3 + H2O H2SO4 磺化反应如不使用三氧化硫，则可使用过量的硫酸来完成。过量的硫酸作为脱水剂，吸收水并防止平衡的逆向移动。这不像使用三氧化硫那样有效，因此反应进行的很慢。使用三氧化硫和使用硫酸的反应历程不同。使用三氧化硫时下图3.3所示的第一步历程是不需要的，其历程必须从第二步开始。在所有情况下，三氧化硫很明显都是作为磺化剂（图3.3中第二步）。 图3.3 磺化反应的历程因为所有步骤都是平衡反应，我们所采用的条件就会影响平衡的位置。如果进行苯的磺化时，我们使用的是浓硫酸或更好的发烟硫酸。在这样种情况下平衡的位置会明显向右移动，并能以很好的收率获得苯磺酸。另一方面

16、，我们可能需要从苯环上去掉磺酸基。为了这样做（从苯环上去掉磺酸基）可以使用稀释的硫酸，通常是向混合物中通入水蒸汽。在这种情况下 有高浓度的水 平衡明显左移，发生脱磺基反应。采用易挥发的芳香化合物平衡会进一步向左移动。因为芳香化合物能同蒸汽一起蒸馏出去。以后我们会经常见到在合成中使用磺化反应。例如，我们可以在苯环上引入磺酸基来改变后面的反应过程。第20课 酯的合成羧酸和醇通过被称为酯化的缩合反应生成酯。 反应通式：酯化反应以酸作为催化剂。它们（酯化反应）在没有强酸时进行的很慢，但是当酸、醇和少量浓硫酸或盐酸回流时，大约在几小时内达到平衡。因为平衡的位置控制了生成的酯的数量，根据限量反应物来使用过

17、量的羧酸或醇可以提高产率。只是我们选择哪一组分来过量使用，这取决于它的有效性和价格。通过从反应混合物中移出生成的水，也可提高酯化反应的产率。 当苯甲酸和已标识了18 O的甲醇反应时，有标识的氧原子出现在酯中。这个结果表明了在酯化反应中是哪个键发生了断裂。 有标识的实验结果和酸催化酯化反应的实际情况都和下面的机理相一致。这个机理是典型酸催化酰基碳原子上的亲核取代反应。如果继续研究反应机理中下面的反应，我们得到酸催化下酸的酯化机理。而如果研究其逆反应，我们就会得到酸催化下酯的水解机理： 反应的结果将取决于我们所采用的条件。如果我们想进行酸的酯化就使用过量的酸，并尽可能的移出生成的水。如果我们想进行

18、酯的水解就使用大量过量的水，即将酯和稀释后的盐酸溶液或稀释后的硫酸溶液一起回流。酯也可以通过酰氯与醇反应来合成。因为酰氯比羧酸更容易进行亲核取代，所以酰氯和醇反应的快，且不需要酸性催化剂。在不使用酸性催化剂的情况下，酸酐和醇反应也可以生成酯。在酯化反应中醇、酸以及酸性催化剂的化学结构都会影响其反应速率。简单的醇，如甲醇和乙醇反应很快，因为它们体积相对较小，不含会阻碍反应的碳原子侧链。反应的不同速率是由尼古拉·缅舒特金在1879年第一个报道的。他也指出简单的酸，如乙酸或醋酸生成酯较容易。最常用的酸性催化剂是盐酸和硫酸，因为它们是强酸。在酯化反应的最后，为了分离产物必须中和掉酸性催化剂。

19、在第二次世界大战期间德国化学家发展了固体酸催化剂，或者叫离子交换树脂用于酯的生产。这种固体催化剂对酸敏感型的酯非常有效，因为可通过过滤将催化剂从产物中分离出来。 第21课 醇的氧化还原反应的逆反应是氧化反应。有机分子的氧化反应就是增加有机分子中氧含量或者减少其氢含量。我们可将氧化反应总结为下式。通常采用符号（O）表示有机分子被氧化了。 有机化合物的氧化反应可以广义的定义为：增加电负性比碳高的元素含量的反应。例如，由氯原子取代氢原子就是氧化反应。 醇的氧化反应 伯醇可被氧化为醛和羧酸。伯醇 醛 羧酸与将伯醇氧化为醛的氧化剂比，将醛氧化为羧酸的反应通常采用更温和的氧化剂进行，因此很难使（醇）氧化反

20、应停留在醛阶段。解决这个问题的一个方法就是醛一生成就尽快将其移出。这种方法经常被采用，因为醛的沸点比醇低，所以当醛生成时可以将其从反应混合物中蒸馏出来。在大部分实验室中必须采用特种氧化剂来进行伯醇制备醛。将三氧化铬溶解于盐酸，然后再用吡啶处理，所得到的化合物是用于伯醇制备醛的一个较好的试剂。用高锰酸钾可将伯醇氧化为羧酸。这个反应通常在碱性溶液中进行，随着氧化的进行在溶液中生成二氧化锰沉淀。氧化反应完成后过滤除去二氧化锰，酸化滤液得到羧酸。仲醇可氧化生成酮。这一反应通常停留在酮阶段，因为进一步的氧化反应需要碳碳键的断裂。 仲醇 酮以铬为基础所形成的多种氧化剂用于将仲醇氧化为酮。最常用的试剂是铬酸

21、。将六价铬的氧化物（CrO3）或重铬酸钠加入到硫酸中制得铬酸。仲醇的氧化反应通常在丙酮或乙酸溶液中进行。因为铬酸将醇氧化为酮，铬被从6氧化态还原为3价氧化态。如果控制温度，用铬酸将仲醇氧化为酮会有很好的收率。叔醇也能被氧化，但必须在很苛刻的条件下。叔醇不容易被氧化，因为具有羟基的碳上没连结着氢。发生叔醇的氧化时会涉及碳碳键的断裂，且此反应没有合成价值。第22课 羰基化合物还原生产醇还原反应有机分子的还原反应通常指相应增加氢含量或减少氧含量。例如，将羧酸转化为醛是一个还原反应，因为羧酸氧含量降低了。在例子中我们会使用符号（H）表示有机化合物发生了还原反应。当我们想写一个通式而不指明使用了什么还原

22、剂时，就会这样做。通常我们使用符号（H）表示有机分子被还原了。羰基化合物的还原反应通过还原含有羰基的各种化合物可以生产伯醇和仲醇。下面列举了几个常见的例子。 羧酸 伯醇酯 伯醇醛 伯醇酮 仲醇酸的还原最困难，1946年前直接还原羧酸是不可能的。而1946年强还原剂氢化铝锂的发现，使有机化学家找到了能以很好的收率将酸还原为伯醇的方法。 酯可以通过高压加氢（工业过程中常用的一个反应，通常也被称为破坏加氢作用，因为在这个过程中碳氢键发生断裂）或使用氢化铝锂被还原。目前在小规模实验室合成中后一种方法使用的最普遍。 用氢气与金属催化剂，也可使用乙醇钠或氢化铝锂，将醛和酮还原成醇。而通常所使用的还原剂是硼

23、氢化钠。通过使用氢化铝锂或硼氢化钠还原羰基化合物的关键步骤是氢阴离子从金属到羰基碳的转移。在转移中氢阴离子作为亲核试剂。因为三价硼和三价铝的化合物是路易斯酸，它们作为羰基氧原子的亲电试剂，促进氢化物的转移。采用硼氢化钠还原酮的机理如下所示。这一步骤一直重复到硼元素上所连结的氢原子全转移走。硼的络合物在水中分解生成仲醇。 与氢化铝锂相比硼氢化钠是一个较温和的还原剂。氢化铝锂可以还原酸、酯、醛和酮，但硼氢化钠只能还原醛、酮和酰氯。氢化铝锂和水反应剧烈，因此有氢化铝锂参与的还原反应必须在无水溶液中进行，通常在无水醚溶液中。相比之下，硼氢化钠的还原反应可以在水中或乙醇溶液中进行。第四单元 单元操作第23课 蒸馏称为蒸馏的分离操作是利用汽相和液相在温度和压力基本相同的共存区内相互接触进行的。实际上蒸馏的实施可以通过两个基本方法。第一种方法是基于将待分离的液体混合物加热至沸腾产生蒸汽，冷凝蒸汽，不使任何液体返回到蒸馏器中，在这里没有回流。第二种方法是通过将部分冷凝液送回到蒸馏器中，在这种情况下气体在流向冷凝器的途中与回流液充分接触。这两种方法都既可以采用连续过程也可采用间歇过程。本文关于连续稳态蒸馏过程，包括两组分体系的无回流的单级部