淺談化學實驗教學的綠色化論文

　　摘要：化學實驗是進行新產(chǎn)品開發(fā)和化學教學的重要手段，它對于素質教育、培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和動手能力具有不可替代的作用，是提高教學質量的關鍵。在實驗教學中貫徹綠色化學觀點，實驗教學與綠色化學聯(lián)系最為緊密、最為直接，在實驗教學中貫徹綠色化學思想最為重要�；瘜W實驗可以使學生領悟和感受到科學給人類創(chuàng)造文明的同時，也伴隨著對環(huán)境的污染和對人類的危害。因此，為了適應綠色化學新要求，化學實驗必須進行改革。

　　論文關鍵詞：綠色化學，環(huán)境保護，化學實驗教學

　　一、綠色化學12條原則

　　Anastas和Warner提出了綠色化學的12條原則，這些原則可作為實驗化學家開發(fā)和評估一條合成路線、一個生產(chǎn)過程、一個化合物是不是綠色的指導方針和標準：

　�。�1） 最好是防止廢物的產(chǎn)生而不是產(chǎn)生后再來處理；

　�。�2） 合成方法應設計成能將所有的起始物質嵌并入最終產(chǎn)物中；

　�。�3） 只要可能，反應中使用和生成的物質應對人類健康和環(huán)境無毒或毒性很��；

　　（4） 設計的化學產(chǎn)品應在保持原有功效的同時，盡量使其無毒或毒性很小；

　　（5） 應盡量不使用輔助性物質（如溶劑、分離試劑等），如果一定要用，也應使用無毒物質；

　　（6） 能量消耗越小越好，應能為環(huán)境和經(jīng)濟方面的考慮所接受；

　　（7） 只要技術上和經(jīng)濟上可行，使用的原材料應是能再生的；

　　（8） 應盡量避免不必要的衍生過程（如基團的保護與去保護，物理與化學過程的臨時性修改等）；

　�。�9） 盡量使用選擇性高的催化劑，而不是靠提高反應物的配料比；

　�。�10） 設計化學產(chǎn)品時，應考慮當該物質完成自己的功能后，不再滯留于環(huán)境中，而可降解為無毒的產(chǎn)物；

　�。�11） 分析方法也需要進一步研究開發(fā)，使能做到實時、現(xiàn)場監(jiān)控，以防有害物質的形成；

　�。�12） 一個化學過程中使用的物質或物質的形態(tài)，應考慮盡量減小實驗事故的潛在危險，如氣體釋放、爆炸和著火等。

　　綜觀以上12條，可以看出：綠色化學提出的目標和任務不是被動地治理環(huán)境污染，而是主動地防止化學污染。這也是綠色化學與環(huán)境保護二個概念不同的地方。綠色化學是“防”，環(huán)境保護是“治”，只有從根本上切斷污染源，才能真正做到保護環(huán)境。同時，我們也看到，綠色化學是一舉多得的事情。

　　二 、開展綠色化學實驗教學的嘗試

　�。�1） 開展微型化學實驗 微型化學實驗（microscalechemicalexperiment或microscalelaboratory簡稱M。L。）是20世紀80年代經(jīng)濟發(fā)達國家的高校為解決化學專業(yè)，耗資巨大的三廢處理問題、實驗安全問題及一些試劑價格過于昂貴而發(fā)展興起的一種新實驗方法，它的試劑用量是常量實驗的十分之一至千分之一。微型化學實驗是綠色化學實驗的重要組成部分，我們應該把握住微型化學實驗的精髓，積極開展化學實驗的微型化研究。微型化學實驗是以盡可能少的試劑，來獲取所需化學信息的實驗原理與技術，而不一定要在微型儀器中進行。由于試劑用量大大減少，產(chǎn)生的“三廢”量也非常少，基本解決了對環(huán)境的污染問題，也大大地節(jié)約了實驗費用。多年來，我們對傳統(tǒng)的實驗進行了改進，采用了“性質實驗點滴化，分析實驗減量化，合成實驗微型化”，用已有的儀器就能完成大多數(shù)實驗，從而實現(xiàn)了“以盡可能少的試劑獲取所需化學信息”的目標。如性質實驗，在不影響實驗效果的前提下，盡可能降低試劑的濃度，減少試劑的用量；滴定分析實驗，將標液的濃度由0。1mol·L降至0。01mol·L～0。02mol·L，滴定管使用25mL的，錐形瓶改用100mL微型化學實驗的主要優(yōu)越性在于：試劑用量大大減少，減少了相關輔助材料、水電的消耗，降低了實驗成本，也提高了實驗的安全性；產(chǎn)生的“三廢量很少，改善了實驗環(huán)境條件，極大的減少了對環(huán)境的污染。微型化學實驗具有減少污染、安全、節(jié)約實驗經(jīng)費與時間等優(yōu)點，是化學實驗綠色化的重要手段，值得大力提倡和采用。

　�。�2） 串聯(lián)實驗以及試劑的回收利用 串聯(lián)實驗是指通過調整實驗次序，使一個實驗的產(chǎn)物成為下一個實驗的原料。如把萃取和蒸餾實驗安排在一起，利用四氯化碳萃取碘的水溶液，得到碘的四氯化碳溶液，然后在碘的四氯化碳溶液中加入氫氧化鈉溶液至紫色剛好消失，利用反萃取把四氯化碳分離出來，最后進行蒸餾，使四氯化碳回收再利用串聯(lián)實驗以及試劑的回收利用在一定程度上減輕了常規(guī)實驗對環(huán)境的污染，有利于環(huán)境保護。

　　（3） 尋找替代性試劑、溶劑、催化劑  實現(xiàn)同一變換可能存在幾種可供選擇的試劑、溶劑、催化劑，只要可能，實驗過程中應盡量尋找實現(xiàn)同一變換最無害的試劑替代有毒有害的試劑；通過改變反應的溶劑，用不易揮發(fā)、無害的溶劑（H2O）代替揮發(fā)、有毒的溶劑；用高效、無毒、無害的催化劑代替腐蝕性嚴重的催化劑。如無機實驗中，可用硫代乙酰胺替代有毒的硫化氫進行陽離子沉淀實驗；有機實驗中，甲苯可用來代替苯作為更安全的有機溶劑；酯類合成實驗中，可用無機鹽、離子交換樹脂、高效固體酸Fe2O3—SO4代替濃H2SO4作催化劑，不僅具有較高的選擇性、轉化率，還可避免濃H2SO4腐蝕性，而且反應速度快，催化劑易于分離回收重復使用等特點是一類理想的環(huán)保催化劑。

　　（4） 妥善處理實驗產(chǎn)生的“三廢” 化學實驗室的環(huán)境保護應規(guī)范化、制度化，應對每次產(chǎn)生的“三廢”進行處理。把用過的酸類、堿類、鹽類等各種廢液、廢渣，分別倒入各自的回收容器內(nèi)，按照國家要求的排放標準進行處理，可采取中和、吸收、燃燒、回收循環(huán)利用等方法來處理廢棄物，對于實驗過程中產(chǎn)生大量有毒有害及腐蝕性的氣體，在通風櫥內(nèi)完成實驗，并將尾氣進行集中收集，采用吸收、中和等方法集中處理，對于重金屬廢液一般采用回收的方法進行處理。在開放實驗中，鼓勵學生設計一些廢液的處理或回收實驗，如銀廢液回收銀、含碘廢液回收碘、含鉻廢水的處理等，這有利于提高學生的環(huán)保意識。

　　三、實現(xiàn)綠色化學實驗教學的其他途徑

　�。�1） 開放研究性課題，讓學生自主探求解決環(huán)境問題的新方式。研究性課程的設置，意在培養(yǎng)學生獨立思考、自主學習，應加以合理引導，抓住機遇，從課題選擇上適當調整，促進學生關注社會、關注環(huán)境的意識。

　�。�2）  提高教師實施綠色化學教育的能力和專業(yè)水平。高素質的教師是培養(yǎng)造就高素質學生的基本保證。綠色化學是化學科學與環(huán)境科學、生物科學、醫(yī)學科學等學科結合的產(chǎn)物，是化學科學的發(fā)展與進步，仍然屬于化學范疇，因此，化學教育工作者不僅要系統(tǒng)地學習關于綠色化學的理論知識，學習有關綠色化學技術的最新研究成果和發(fā)展方向，以及與之相關學科的知識，還必須有扎實寬厚的化學基礎知識、理論和技能。

　�。�3）  要改進教學方法，提高教學手段的現(xiàn)代化水平。傳統(tǒng)的教學方法是伴隨著應試教育產(chǎn)生的，不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。要積極實行啟發(fā)式和討論式教學，激發(fā)學生獨立思考和創(chuàng)新意識。電化教學手段（包括投影、錄像、光盤等）和信息網(wǎng)絡手段（如上網(wǎng)、使用多媒體等）能更直觀、形象的體現(xiàn)綠色化學內(nèi)容，更迅速地獲取有關綠色化學知識及技術的最新成果，便于教師教和學生學。還要開發(fā)能輔助設計的計算機軟件，以幫助設計和實施綠色化學，這對綠色化學的發(fā)展進步大有裨益。

　　環(huán)境保護是我們的立國之策，強國之本，必須予以高度重視。作為一名化學教師，在教給學生知識和技能的同時，還要教給學生保護環(huán)境防止污染的思想和方法，最大限度地消除或減輕實驗對環(huán)境所造成的危害，使化學實驗綠色化�？傊�，全面實現(xiàn)化學實驗綠色化的道路還很漫長，這期間，不但需要對化學實驗教學進行綠色化改革，更需要高�；瘜W教育工作者對化學實驗綠色化的方法進行深入的研究與探索。

　　參考文獻

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