淺談化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綠色化

1、if you dont have the courage to fight wolves, dont shepherd sheep.同學(xué)互助一起進(jìn)步（頁眉可刪）淺談化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綠色化 摘要：化學(xué)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行新產(chǎn)品開發(fā)和化學(xué)教學(xué)的重要手段，它對于素質(zhì)教育、培養(yǎng)學(xué)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(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中貫徹綠色化學(xué)觀點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與綠色化學(xué)聯(lián)系最為緊密、最為直接，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中貫徹綠色化學(xué)思想最為重要?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生領(lǐng)悟和感受到科學(xué)給人類創(chuàng)造文明的同時(shí)，也伴隨著對環(huán)境的污染和對人類的危害。因此，為了適應(yīng)綠色化學(xué)新要求，化學(xué)實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行改革。論文關(guān)鍵詞：綠色化學(xué),環(huán)

2、境保護(hù),化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一、綠色化學(xué)12條原則anastas和warner提出了綠色化學(xué)的12條原則,這些原則可作為實(shí)驗(yàn)化學(xué)家開發(fā)和評估一條合成路線、一個(gè)生產(chǎn)過程、一個(gè)化合物是不是綠色的指導(dǎo)方針和標(biāo)準(zhǔn)：(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(yīng)設(shè)計(jì)成能將所有的起始物質(zhì)嵌并入最終產(chǎn)物中;(3) 只要可能，反應(yīng)中使用和生成的物質(zhì)應(yīng)對人類健康和環(huán)境無毒或毒性很小;(4) 設(shè)計(jì)的化學(xué)產(chǎn)品應(yīng)在保持原有功效的同時(shí),盡量使其無毒或毒性很小;(5) 應(yīng)盡量不使用輔助性物質(zhì)(如溶劑、分離試劑等)，如果一定要用，也應(yīng)使用無毒物質(zhì);(6) 能量消耗越小越好，應(yīng)能為環(huán)境和經(jīng)濟(jì)方面的考慮所接受;(

3、7) 只要技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上可行，使用的原材料應(yīng)是能再生的;(8) 應(yīng)盡量避免不必要的衍生過程(如基團(tuán)的保護(hù)與去保護(hù)，物理與化學(xué)過程的臨時(shí)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(yīng)物的配料比;(10) 設(shè)計(jì)化學(xué)產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)考慮當(dāng)該物質(zhì)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(jìn)一步研究開發(fā)，使能做到實(shí)時(shí)、現(xiàn)場監(jiān)控,以防有害物質(zhì)的形成;(12) 一個(gè)化學(xué)過程中使用的物質(zhì)或物質(zhì)的形態(tài)，應(yīng)考慮盡量減小實(shí)驗(yàn)事故的潛在危險(xiǎn)，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(xué)提出的目標(biāo)和任務(wù)不是被動地治理環(huán)境污染，而是主動地防止化學(xué)污染。這也

4、是綠色化學(xué)與環(huán)境保護(hù)二個(gè)概念不同的地方。綠色化學(xué)是“防”，環(huán)境保護(hù)是“治”，只有從根本上切斷污染源，才能真正做到保護(hù)環(huán)境。同時(shí)，我們也看到，綠色化學(xué)是一舉多得的事情。二 、開展綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的嘗試(1) 開展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)(microscalechemicalexperiment或microscalelaboratory簡稱m.l.)是20世紀(jì)80年代經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家的高校為解決化學(xué)專業(yè),耗資巨大的三廢處理問題、實(shí)驗(yàn)安全問題及一些試劑價(jià)格過于昂貴而發(fā)展興起的一種新實(shí)驗(yàn)方法,它的試劑用量是常量實(shí)驗(yàn)的十分之一至千分之一。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要組成部分，我們應(yīng)該把握住微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的

5、精髓，積極開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化研究。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是以盡可能少的試劑，來獲取所需化學(xué)信息的實(shí)驗(yàn)原理與技術(shù)，而不一定要在微型儀器中進(jìn)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(shí)驗(yàn)費(fèi)用。多年來，我們對傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，采用了“性質(zhì)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)滴化，分析實(shí)驗(yàn)減量化，合成實(shí)驗(yàn)微型化”，用已有的儀器就能完成大多數(shù)實(shí)驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)了“以盡可能少的試劑獲取所需化學(xué)信息”的目標(biāo)。如性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，在不影響實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，將標(biāo)液的濃度由0.1moll降至0.01moll0.02moll,滴定管使用25ml的，錐形瓶改用

6、100ml微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要優(yōu)越性在于：試劑用量大大減少，減少了相關(guān)輔助材料、水電的消耗，降低了實(shí)驗(yàn)成本，也提高了實(shí)驗(yàn)的安全性;產(chǎn)生的“三廢量很少，改善了實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件，極大的減少了對環(huán)境的污染。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有減少污染、安全、節(jié)約實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)與時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，是化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的重要手段，值得大力提倡和采用。 (2) 串聯(lián)實(shí)驗(yàn)以及試劑的回收利用串聯(lián)實(shí)驗(yàn)是指通過調(diào)整實(shí)驗(yàn)次序，使一個(gè)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物成為下一個(gè)實(shí)驗(yàn)的原料。如把萃取和蒸餾實(shí)驗(yàn)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(jìn)行蒸餾，使四氯化碳回收再

7、利用串聯(lián)實(shí)驗(yàn)以及試劑的回收利用在一定程度上減輕了常規(guī)實(shí)驗(yàn)對環(huán)境的污染，有利于環(huán)境保護(hù)。(3)尋找替代性試劑、溶劑、催化劑 實(shí)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(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)盡量尋找實(shí)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(yīng)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(yán)重的催化劑。如無機(jī)實(shí)驗(yàn)中，可用硫代乙酰胺替代有毒的硫化氫進(jìn)行陽離子沉淀實(shí)驗(yàn);有機(jī)實(shí)驗(yàn)中，甲苯可用來代替苯作為更安全的有機(jī)溶劑;酯類合成實(shí)驗(yàn)中，可用無機(jī)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

8、擇性、轉(zhuǎn)化率，還可避免濃h2so4腐蝕性，而且反應(yīng)速度快，催化劑易于分離回收重復(fù)使用等特點(diǎn)是一類理想的環(huán)保催化劑。(4) 妥善處理實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的“三廢”化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境保護(hù)應(yīng)規(guī)范化、制度化，應(yīng)對每次產(chǎn)生的“三廢”進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生大量有毒有害及腐蝕性的氣體，在通風(fēng)櫥內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，并將尾氣進(jìn)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(jìn)行處理。在開放實(shí)驗(yàn)中，鼓勵學(xué)生設(shè)計(jì)一些廢液的處理或回收實(shí)驗(yàn)，如銀廢液回收銀

9、、含碘廢液回收碘、含鉻廢水的處理等，這有利于提高學(xué)生的環(huán)保意識。三、實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的其他途徑(1)開放研究性課題,讓學(xué)生自主探求解決環(huán)境問題的新方式。研究性課程的設(shè)置,意在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、自主學(xué)習(xí),應(yīng)加以合理引導(dǎo),抓住機(jī)遇,從課題選擇上適當(dāng)調(diào)整,促進(jìn)學(xué)生關(guān)注社會、關(guān)注環(huán)境的意識。(2) 提高教師實(shí)施綠色化學(xué)教育的能力和專業(yè)水平。高素質(zhì)的教師是培養(yǎng)造就高素質(zhì)學(xué)生的基本保證。綠色化學(xué)是化學(xué)科學(xué)與環(huán)境科學(xué)、生物科學(xué)、醫(yī)學(xué)科學(xué)等學(xué)科結(jié)合的產(chǎn)物,是化學(xué)科學(xué)的發(fā)展與進(jìn)步,仍然屬于化學(xué)范疇,因此,化學(xué)教育工作者不僅要系統(tǒng)地學(xué)習(xí)關(guān)于綠色化學(xué)的理論知識,學(xué)習(xí)有關(guān)綠色化學(xué)技術(shù)的最新研究成果和發(fā)展方向,以及

10、與之相關(guān)學(xué)科的知識,還必須有扎實(shí)寬厚的化學(xué)基礎(chǔ)知識、理論和技能。(3) 要改進(jìn)教學(xué)方法,提高教學(xué)手段的現(xiàn)代化水平。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是伴隨著應(yīng)試教育產(chǎn)生的,不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。要積極實(shí)行啟發(fā)式和討論式教學(xué),激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新意識。電化教學(xué)手段(包括投影、錄像、光盤等)和信息網(wǎng)絡(luò)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(xué)內(nèi)容,更迅速地獲取有關(guān)綠色化學(xué)知識及技術(shù)的最新成果,便于教師教和學(xué)生學(xué)。還要開發(fā)能輔助設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)軟件,以幫助設(shè)計(jì)和實(shí)施綠色化學(xué),這對綠色化學(xué)的發(fā)展進(jìn)步大有裨益。環(huán)境保護(hù)是我們的立國之策，強(qiáng)國之本，必須予以高度重視。作為一名化學(xué)教師，在教給學(xué)生知識和

11、技能的同時(shí)，還要教給學(xué)生保護(hù)環(huán)境防止污染的思想和方法,最大限度地消除或減輕實(shí)驗(yàn)對環(huán)境所造成的危害，使化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化?？傊鎸?shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的道路還很漫長，這期間，不但需要對化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行綠色化改革,更需要高校化學(xué)教育工作者對化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的方法進(jìn)行深入的研究與探索。參考文獻(xiàn)1 鐘國清. 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綠色化改革與實(shí)踐j 20_,12,23,12(18).2 閔恩澤,傅軍.綠色化學(xué)的進(jìn)展j1999,6,18,2(81)3朱文祥.綠色化學(xué)與綠色化學(xué)教育j化學(xué)教育, 1(1).4 田江紅.綠色化學(xué)與微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)j,23,1(81)5 劉元根.綠色化學(xué)與中學(xué)化學(xué)教育m,13,5(12)6 江玉

12、萍. 淺談高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化m,22,7(94)摘要：化學(xué)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行新產(chǎn)品開發(fā)和化學(xué)教學(xué)的重要手段，它對于素質(zhì)教育、培養(yǎng)學(xué)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(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中貫徹綠色化學(xué)觀點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與綠色化學(xué)聯(lián)系最為緊密、最為直接，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中貫徹綠色化學(xué)思想最為重要?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生領(lǐng)悟和感受到科學(xué)給人類創(chuàng)造文明的同時(shí)，也伴隨著對環(huán)境的污染和對人類的危害。因此，為了適應(yīng)綠色化學(xué)新要求，化學(xué)實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行改革。論文關(guān)鍵詞：綠色化學(xué),環(huán)境保護(hù),化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一、綠色化學(xué)12條原則anastas和warner提出了綠色化學(xué)的12條原則,這些原則可作為實(shí)驗(yàn)化學(xué)家開發(fā)和評估一條

13、合成路線、一個(gè)生產(chǎn)過程、一個(gè)化合物是不是綠色的指導(dǎo)方針和標(biāo)準(zhǔn)：(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(yīng)設(shè)計(jì)成能將所有的起始物質(zhì)嵌并入最終產(chǎn)物中;(3) 只要可能，反應(yīng)中使用和生成的物質(zhì)應(yīng)對人類健康和環(huán)境無毒或毒性很小;(4) 設(shè)計(jì)的化學(xué)產(chǎn)品應(yīng)在保持原有功效的同時(shí),盡量使其無毒或毒性很小;(5) 應(yīng)盡量不使用輔助性物質(zhì)(如溶劑、分離試劑等)，如果一定要用，也應(yīng)使用無毒物質(zhì);(6) 能量消耗越小越好，應(yīng)能為環(huán)境和經(jīng)濟(jì)方面的考慮所接受;(7) 只要技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上可行，使用的原材料應(yīng)是能再生的;(8) 應(yīng)盡量避免不必要的衍生過程(如基團(tuán)的保護(hù)與去保護(hù)，物理與化學(xué)過程的臨時(shí)性

14、修改等);(9) 盡量使用選擇性高的催化劑，而不是靠提高反應(yīng)物的配料比;(10) 設(shè)計(jì)化學(xué)產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)考慮當(dāng)該物質(zhì)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(jìn)一步研究開發(fā)，使能做到實(shí)時(shí)、現(xiàn)場監(jiān)控,以防有害物質(zhì)的形成;(12) 一個(gè)化學(xué)過程中使用的物質(zhì)或物質(zhì)的形態(tài)，應(yīng)考慮盡量減小實(shí)驗(yàn)事故的潛在危險(xiǎn)，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(xué)提出的目標(biāo)和任務(wù)不是被動地治理環(huán)境污染，而是主動地防止化學(xué)污染。這也是綠色化學(xué)與環(huán)境保護(hù)二個(gè)概念不同的地方。綠色化學(xué)是“防”，環(huán)境保護(hù)是“治”，只有從根本上切斷污染源，才能真正做到保護(hù)環(huán)境。同時(shí)，我們也看

15、到，綠色化學(xué)是一舉多得的事情。二 、開展綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的嘗試(1) 開展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)(microscalechemicalexperiment或microscalelaboratory簡稱m.l.)是20世紀(jì)80年代經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家的高校為解決化學(xué)專業(yè),耗資巨大的三廢處理問題、實(shí)驗(yàn)安全問題及一些試劑價(jià)格過于昂貴而發(fā)展興起的一種新實(shí)驗(yàn)方法,它的試劑用量是常量實(shí)驗(yàn)的十分之一至千分之一。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要組成部分，我們應(yīng)該把握住微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的精髓，積極開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化研究。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是以盡可能少的試劑，來獲取所需化學(xué)信息的實(shí)驗(yàn)原理與技術(shù)，而不一定要在微型儀器中進(jìn)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(shí)驗(yàn)費(fèi)用。多年來，我們對傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，采用了“性質(zhì)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)滴化，分析實(shí)驗(yàn)減量化，合成實(shí)驗(yàn)微型化”，用已有的儀器就能完成大多數(shù)實(shí)驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)了“以盡可能少的試劑獲取所需化學(xué)信息”的目標(biāo)。如