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淺談化學(xué)實(shí)驗教學(xué)的綠色化論文
摘要：化學(xué)實(shí)驗是進(jìn)行新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和化學(xué)教學(xué)的重要手段，它對于素質(zhì)教育、培養學(xué)生創(chuàng )新精神和動(dòng)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)驗教學(xué)中貫徹綠色化學(xué)觀(guān)點(diǎn)，實(shí)驗教學(xué)與綠色化學(xué)聯(lián)系最為緊密、最為直接，在實(shí)驗教學(xué)中貫徹綠色化學(xué)思想最為重要�；瘜W(xué)實(shí)驗可以使學(xué)生領(lǐng)悟和感受到科學(xué)給人類(lèi)創(chuàng )造文明的同時(shí)，也伴隨著(zhù)對環(huán)境的污染和對人類(lèi)的危害。因此，為了適應綠色化學(xué)新要求，化學(xué)實(shí)驗必須進(jìn)行改革。
論文關(guān)鍵詞：綠色化學(xué)，環(huán)境保護，化學(xué)實(shí)驗教學(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)驗化學(xué)家開(kāi)發(fā)和評估一條合成路線(xiàn)、一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程、一個(gè)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(lái)處理；
�。�2） 合成方法應設計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，反應中使用和生成的物質(zhì)應對人類(lèi)健康和環(huán)境無(wú)毒或毒性很��；
�。�4） 設計的化學(xué)產(chǎn)品應在保持原有功效的同時(shí)，盡量使其無(wú)毒或毒性很��；
�。�5） 應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，也應使用無(wú)毒物質(zhì)；
�。�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(shù)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(guò)程（如基團的保護與去保護，物理與化學(xué)過(guò)程的臨時(shí)性修改等）；
�。�9） 盡量使用選擇性高的催化劑，而不是靠提高反應物的配料比；
�。�10） 設計化學(xué)產(chǎn)品時(shí)，應考慮當該物質(zhì)完成自己的功能后，不再滯留于環(huán)境中，而可降解為無(wú)毒的產(chǎn)物；
�。�11） 分析方法也需要進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)，使能做到實(shí)時(shí)、現場(chǎng)監控，以防有害物質(zhì)的形成；
�。�12） 一個(gè)化學(xué)過(guò)程中使用的物質(zhì)或物質(zhì)的形態(tài)，應考慮盡量減小實(shí)驗事故的潛在危險，如氣體釋放、爆炸和著(zhù)火等。
綜觀(guān)以上12條，可以看出：綠色化學(xué)提出的目標和任務(wù)不是被動(dòng)地治理環(huán)境污染，而是主動(dòng)地防止化學(xué)污染。這也是綠色化學(xué)與環(huán)境保護二個(gè)概念不同的地方。綠色化學(xué)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(shí)，我們也看到，綠色化學(xué)是一舉多得的事情。
二 、開(kāi)展綠色化學(xué)實(shí)驗教學(xué)的嘗試
�。�1） 開(kāi)展微型化學(xué)實(shí)驗 微型化學(xué)實(shí)驗（microscalechemicalexperiment或microscalelaboratory簡(jiǎn)稱(chēng)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(xué)專(zhuān)業(yè)，耗資巨大的三廢處理問(wèn)題、實(shí)驗安全問(wèn)題及一些試劑價(jià)格過(guò)于昂貴而發(fā)展興起的一種新實(shí)驗方法，它的試劑用量是常量實(shí)驗的十分之一至千分之一。微型化學(xué)實(shí)驗是綠色化學(xué)實(shí)驗的重要組成部分，我們應該把握住微型化學(xué)實(shí)驗的精髓，積極開(kāi)展化學(xué)實(shí)驗的微型化研究。微型化學(xué)實(shí)驗是以盡可能少的試劑，來(lái)獲取所需化學(xué)信息的實(shí)驗原理與技術(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(wèn)題，也大大地節約了實(shí)驗費用。多年來(lái)，我們對傳統的實(shí)驗進(jìn)行了改進(jìn)，采用了“性質(zhì)實(shí)驗點(diǎn)滴化，分析實(shí)驗減量化，合成實(shí)驗微型化”，用已有的儀器就能完成大多數實(shí)驗，從而實(shí)現了“以盡可能少的試劑獲取所需化學(xué)信息”的目標。如性質(zhì)實(shí)驗，在不影響實(shí)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(shí)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(xué)實(shí)驗的主要優(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)驗成本，也提高了實(shí)驗的安全性；產(chǎn)生的“三廢量很少，改善了實(shí)驗環(huán)境條件，極大的減少了對環(huán)境的污染。微型化學(xué)實(shí)驗具有減少污染、安全、節約實(shí)驗經(jīng)費與時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，是化學(xué)實(shí)驗綠色化的重要手段，值得大力提倡和采用。
�。�2） 串聯(lián)實(shí)驗以及試劑的回收利用 串聯(lián)實(shí)驗是指通過(guò)調整實(shí)驗次序，使一個(gè)實(shí)驗的產(chǎn)物成為下一個(gè)實(shí)驗的原料。如把萃取和蒸餾實(shí)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(lái)，最后進(jìn)行蒸餾，使四氯化碳回收再利用串聯(lián)實(shí)驗以及試劑的回收利用在一定程度上減輕了常規實(shí)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(shí)現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)驗過(guò)程中應盡量尋找實(shí)現同一變換最無(wú)害的試劑替代有毒有害的試劑；通過(guò)改變反應的溶劑，用不易揮發(fā)、無(wú)害的溶劑（H2O）代替揮發(fā)、有毒的溶劑；用高效、無(wú)毒、無(wú)害的催化劑代替腐蝕性嚴重的催化劑。如無(wú)機實(shí)驗中，可用硫代乙酰胺替代有毒的硫化氫進(jìn)行陽(yáng)離子沉淀實(shí)驗；有機實(shí)驗中，甲苯可用來(lái)代替苯作為更安全的有機溶劑；酯類(lèi)合成實(shí)驗中，可用無(wú)機鹽、離子交換樹(shù)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(diǎn)是一類(lèi)理想的環(huán)保催化劑。
�。�4） 妥善處理實(shí)驗產(chǎn)生的“三廢” 化學(xué)實(shí)驗室的環(huán)境保護應規范化、制度化，應對每次產(chǎn)生的“三廢”進(jìn)行處理。把用過(guò)的酸類(lèi)、堿類(lèi)、鹽類(lèi)等各種廢液、廢渣，分別倒入各自的回收容器內，按照國家要求的排放標準進(jìn)行處理，可采取中和、吸收、燃燒、回收循環(huán)利用等方法來(lái)處理廢棄物，對于實(shí)驗過(guò)程中產(chǎn)生大量有毒有害及腐蝕性的氣體，在通風(fēng)櫥內完成實(shí)驗，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(kāi)放實(shí)驗中，鼓勵學(xué)生設計一些廢液的處理或回收實(shí)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(xué)生的環(huán)保意識。
三、實(shí)現綠色化學(xué)實(shí)驗教學(xué)的其他途徑
�。�1） 開(kāi)放研究性課題，讓學(xué)生自主探求解決環(huán)境問(wèn)題的新方式。研究性課程的設置，意在培養學(xué)生獨立思考、自主學(xué)習，應加以合理引導，抓住機遇，從課題選擇上適當調整，促進(jìn)學(xué)生關(guān)注社會(huì )、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(zhuān)業(yè)水平。高素質(zhì)的教師是培養造就高素質(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)、醫學(xué)科學(xué)等學(xué)科結合的產(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地學(xué)習關(guān)于綠色化學(xué)的理論知識，學(xué)習有關(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)手段的現代化水平。傳統的教學(xué)方法是伴隨著(zhù)應試教育產(chǎn)生的，不利于培養學(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)生獨立思考和創(chuàng )新意識。電化教學(xué)手段（包括投影、錄像、光盤(pán)等）和信息網(wǎng)絡(luò )手段（如上網(wǎng)、使用多媒體等）能更直觀(guān)、形象的體現綠色化學(xué)內容，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(kāi)發(fā)能輔助設計的計算機軟件，以幫助設計和實(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(xué)教師，在教給學(xué)生知識和技能的同時(shí)，還要教給學(xué)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(shí)驗對環(huán)境所造成的危害，使化學(xué)實(shí)驗綠色化�？傊�，全面實(shí)現化學(xué)實(shí)驗綠色化的道路還很漫長(cháng)，這期間，不但需要對化學(xué)實(shí)驗教學(xué)進(jìn)行綠色化改革，更需要高�；瘜W(xué)教育工作者對化學(xué)實(shí)驗綠色化的方法進(jìn)行深入的研究與探索。
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