【理学论文】“绿色化学理念”在高校有机化学实验教学中的应用

 摘 要：本文从实验设备的选择、实验内容的安排、实验方法或手段的选择、实验废弃物处理四个方面探讨了"绿色化学理念"在高校有机化学实验教学中的应用，从而达到培养高校学生对绿色化学的兴趣，加强他们绿色环保意识的目的。

关键词：绿色化学；有机化学；实验教学

【Abstract】This paper from the experimental equipment selection, the arrangement of the content, the method or means of selection, experiment waste disposal of four aspects of "green chemistry" in the organic chemistry experiment teaching application, thus cultivating college students on green chemistry interest, strengthen their consciousness of environmental protection of green.

【Key Word】green chemistry;　 organic chemistry; 　experimental teaching

绿色化学又称"环境友好化学"、"环境无害化学"、"清洁化学",是当今国际化学科学研究的前沿[1]。而在大学有机化学实验中所用的很多试剂是有毒有害的，如果排放会污染环境，会对环境和人类健康造成巨大影响。化学实验教学中教师起主导作用，实验指导教师要在化学实验过程中注重对"绿色化学理念"的灌输和引导，培养学生对绿色化学的兴趣，加强绿色环保意识，把保护环境的知识和意识一点一滴地渗透到实验教学中。

1. 实验设备的选择要体现"绿色化学理念"

　　　1.1 尽量选用"绿色"、无毒害的实验药品

　　实验药品的选择上应尽量采用无毒的试剂、溶剂或催化剂，即绿色原料、绿色溶剂、绿色催化剂[2]。我们在有机化学实验项目的安排上不仅要满足培养学生实验技能的目的，同时也要体现绿色化学的教学思想。比如传统生产聚氨酯是由胺与光气合成异腈酸脂，再合成聚氨酯。这一工艺不仅使用剧毒光气作为原料，而且还要生产对环境有害的副产物氯化氢（HCl），对人类的健康和环境均有较大的危害，后来发展新工艺，以二氧化碳代替光气与胺反应生成异腈酸酯，不仅消除了剧毒物质光气的使用，其生产的副产物水也对环境不产生污染，同时解决了两方面的问题。

　　　1.2 多媒体仿真实验技术的应用

多媒体仿真实验技术的应用是实验设备绿色化的另一途径，它在实验教学中的应用和发展，对保护自然资源、解决化学实验的环境污染起着积极的作用。多媒体技术可以把操作条件要求苛刻的实验、或设备复杂且反应速度慢的实验、或常规实验中污染毒性大而无法开展但又重要的实验，生动逼真表现出来，会取得较好的教学效果[3]。比如水泥生产教学仿真系统，不仅可以比较直观让学生看到工艺流程、阀门控制等效果，还可以减少粉尘、废气等对学生和环境的损害。

2. 实验内容的安排要体现"绿色化学理念"

在实验内容的安排上不仅要满足培养学生实验技能的需要，同时也要体现绿色化学的教育思想，在保证实验教学效果的前提下，充分考虑试剂、中间产物及产物的毒性及整个实验过程所产生的"三废"对环境的污染情况，尽量选择毒性较低、污染较小且后处理容易的实验项目，改进或删减那些对环境污染大、毒性大、危害性大、"三废处理"困难的实验项目。

3. 实验方法或手段的选择要体现"绿色化学理念"

　　　3.1 推广微型化学实验

　　微型化学实验，就是以尽可能少的化学试剂来获取所需化学信息的实验方法[4]。它是在绿色化学思想的指导下，结合新的现代实验思想、方法和技术对常规化学实验仪器进行改进和优化组合的产物，是绿色化学的一种方法与技术。微型有机化学实验所使用的试剂用量一般只有常规实验用量的几十分之一乃至几千份之一，但反应现象灵敏、安全性高、处理方便，可以大幅度地减少实验室内外大气和水污染，改善了实验环境，且减少了固体废弃物处理费用，是实现有机化学实验绿色化的重要途径之一。

　　　3.2 开设微波化学实验

　　近年来，微波促进有机化学反应研究已取得很大的进展。微波反应通过焓效应和熵效应诱导或加速化学反应过程，使反应速度比常规方法加快数百部甚至数千倍，同时提高反应选择性和效率，使过去许多难以发生或速度很慢的化学反应变得容易实现和告诉完成。微波反应具有，反应条件温和、操作方便、反应时间短、产率高、 产品易纯化，减少溶剂用量或不需溶剂等优点，符合绿色化学的要求[5]，因此可以在某些有机实验中引入微波、超声波技术，不但能减少环境污染，节约能源，而且有助于学生对相关的前沿化学技术的了解，激发学生的求职欲。比如硬脂酸与戊胺反应中利用微波辅助，可以使反应更快速进行或向更深处进行[6]。

3.3 推广系列实验

以往实验教材的设置均已经比较成熟，能够直接反映教学目的，但是很少能考虑到绿色化学的原则，每个实验的独立性较强，但缺乏连贯性。因此我们考虑把相关实验联系起来，使前一个实验产品作为后一个实验原料来完成系列实验，比如在(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O制备实验后安排氧化还原法测定(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O中铁含量及分光光度法测定铁含量[7]。

4. 实验废弃物处理要体现"绿色化学理念"

化学实验不可避免会产生各种废弃物，如果直接排放，不仅会造成环境污染，而且会淡化学生的环保意识，养成不良的实验吸管。因此，应对实验产生的废弃物进行无害化处理，真正实现化学实验绿色化。

针对不同的废弃物，应该采取不同的措施，比如：针对废弃的排放，需要做的是对废弃综合处理，可以将不同废气进行化学反应，生成无害物质，或者将有毒物质进行降解处理，之后排放；对于废气的酸试剂，可以利用中和反应，加入碱性物质，使之中和；而对于废气的碱试剂，可以加入酸性物质，使之中和。这样可以培养学生实验操作过程的绿色化思维以及科学操作的习惯。

5. 总结和展望

绿色化学不仅是化学发展的必然趋势，具有可持续发展的重要性，而且化学实验技术将成为化学实验研究的通行证。作为一名高校化学教师，应该从化学学科的发展趋势来审视和改革传统的有机化学实验，更新传统的有机化学实验思维方式，提高教学质量，小则为培养一批具有环保意识的高素材人才而努力，大则为人类赖以生存的环境和可持续发展作贡献。

参考文献：

[1] 王红. 高校化学教育中绿色化学理念的应用研究(J).教育教学论坛, 2012, 20(16):45-48.

[2] 胡劲松, 贺海.基于绿色化学理念的有机化学教学(J)．宿州学院学报, 2013, 28(10):81-82.

[3] 曹慧群，于斌，辛红.半微量实验的研究与实践(J).中国西部科技，2010（3）：23-24.

[4] 胡文胜，李亚娟，刘斌.微型化学实验在培养学生科学素养中的重要性(J).赤峰学院学报，2013，29（7）：191-192.

[5] 邓红侠，王建芳.化学实验室试剂库的绿色化管理探讨(J).高校实验室工作研究，2012,16(2):43-44.

[6] 孙颖，杨展澜，翁诗甫，吴瑾光. 硬脂酸与戊胺的微波反应(J). 光谱水与光谱分析，2000，20(5): 641-644.

[7] 付颖，叶非. 基础化学系列实验课程体系优化(J). 大学化学，2013, 28(2): 25-28.