綠色化學理念在分析化學實驗教學中的體現

王建坤，梁燕萍

(西安電子科技大學理學院，陜西西安 710071)

綠色化學(Green Chemistry)，又稱為環境無害化學、環境友好化學、清潔化學，自1995年被美國正式采用后，已被國際學術界所公認，其是指在制造和應用化學產品時有效利用原料、消除廢物和避免使用有毒的和危險的試劑與溶劑;在化學反應過程中以“原子經濟性”為基本原則，即在制備新物質的過程中充分利用每種原料原子，實現“零排放”，既充分利用資源，又不產生污染，建立環境友好的工藝，使化學工業得以可持續發展。因此，綠色化學是從節約資源和從源頭防止污染的化學技術和方法。“綠色化學”的全新觀念是對環境的治理從治標轉向治本，用預防化學污染的新思想和新技術，對常規實驗進行改革而形成的化學實驗的新方法，內容應該從改進實驗方法、實驗儀器的微型化、實驗內容采用多媒體、妥善處理實驗廢棄物等方面進行考慮[1]。而如何使分析化學實驗與環境和諧，對環境無害。具體表現在以下幾個方面:

1 在實驗中培養學生的綠色化學意識

在分析化學實驗教學中，除了介紹基本概念和原理外，通常會利用一定的時間向學生介紹有關環境污染的公共事件，如二惡英問題的發現及解決，食品安全問題等，使學生在震撼中認識到化學污染的嚴重性，從而引出綠色化學的思想、原理等內容，使學生就明確綠色化學的概念與內涵，初步具有綠色化學意識。布置綜合作業，以小論文的形式完成一個關于綠色分析方法的綜述，并與傳統分析方法相比較，以進一步加深學生對綠色化學的認識。

2 改革傳統實驗內容和方法

在分析化學實驗教學過程中，盡量刪除那些毒性大、危險性大，三廢處理困難的實驗內容。選擇無毒無害的化學試劑，最大限度地減少甚至避免分析實驗過程中產生的污染，用綠色化實驗替代非綠色化實驗。例如，以配位連續滴定法測定混合液中的Bi3+和Pb2+離子，是分析化學實驗教學中的一個重要實驗內容[2]，按照傳統的試驗方法，供學生測定的混合試液幾乎都是由分析純的硝酸鹽試劑配制而成，以前在學生完成分析實驗之后，含有Bi3+和Pb2+廢液也就隨下水管排掉。眾所周知，可溶性鉛鹽對人體危害極大，是6種劇毒金屬元素之一;鉍元素只占地殼重量的2×10-5%，資源不豐富，價格較貴。含Bi3+和Pb2+的廢液如不回收，既污染環境又浪費資源。在該實驗過程中，以硫化鈉為沉淀劑處理含Bi3+和Pb2+的廢液，則Bi3+和Pb2+均以硫化物沉淀的形式回收，然后用稀硝酸加以溶解，并通過硝酸用量的控制，使再生后試液的酸度恰為滴定所需的pH值，這樣就可供學生在實驗中反復使用。從而實驗綠色環保的理念。

3 盡可能采用微型實驗方法

微型化學實驗是指在微型化的儀器裝置中進行的化學實驗，是20世紀80年代從美國率先發展起來的一種化學實驗方法，其試劑用量比對應的常規實驗節約90%以上。由于試劑用量少，僅為常規實驗的1/10或更少，因此產生的“三廢”的量也大幅度地減少，也就基本解決了實驗過程中的污染問題[3-4]。由于產生的“三廢”量急劇減少，改善了實驗環境條件，減少對環境的污染。因此開展微型化學實驗不僅可以節約經費，縮短實驗時間，減少環境污染，而且降低了水、電能源的消耗，特別是對于毒性大、藥品貴、耗量大、污染重、操作復雜的化學實驗，開設微型化學實驗尤為必要。另外，開展微型化學實驗還可以訓練學生細心操作的技巧和耐心，增強學生的環保意識，是化學實驗綠色化的又一重要手段，值得大力提倡和采用。為此添置了小型酸堿滴定管、錐形瓶和移液管等教學儀器，用5 mL雙管式微型滴定管代替50 mL常規滴定管，保證了微型化實驗的正常進行。這樣實驗規模在量上的大大減小，加深了學生對滴定分析中“量”的概念的理解。規范的實驗操作在一定程度上減小對環境的危害，符合綠色化學的理念。

4 考核內容適當涉及綠色化學知識

在分析實驗過程中，要求學生完成一篇關于比較綠色分析化學與傳統分析化學的小論文，以加深學生對綠色化學的認識。在期末考題中，適當涉及一些綠色分析化學的知識點，通常會以選擇題、是非題和論述題等題型出現，試題難度小但知識面寬。成績的考核與評定僅是手段，不是目的。教學目的還在于敦促學生學習綠色分析化學實驗相關的新知識新內容，了解分析化學實驗學科前沿，使綠色化學的思想深入學生的腦海。

5 在分析化學實驗中利用多媒體

在傳統的分析化學實驗不可避免的要消耗一定的化學試劑和大量的水資源，尤其是有些分析實驗需要使用一些價格昂貴的化學試劑、容易污染環境或有毒、有害的試劑，有些分析實驗中可能會排放有毒氣體、有毒廢水，可能會給師生身體健康帶來一定的危害，這些實驗與綠色化學的目標和原則是不相適應的。為此，采用計算機多媒體系統進行仿真實驗顯得尤為重要。充分利用“高等化學教學資源庫”的內容，引進或設計具有人機交互功能的仿真軟件，利用計算機多媒體技術對實驗原理、裝置、實驗過程進行仿真，用文字、聲音、圖像、動畫的效果讓學生在計算機屏幕上所做實驗達到身臨其境的感受，這樣既讓學生學習了實驗方法，而且使那些毒性大、危險性較大的實驗變成了綠色化實驗的方法，不會對人體和環境造成污染。

在我們的分析化學實驗教學過程中，更多地采用綠色化學實驗，體現出綠色化學新理念，是分析實驗教學中實施創新教育的重要內容。改革實驗方法，達到在分析化學實驗中培養學生的綠色化學的新意識。

[1]張鐘憲.環境與綠色化學[M].北京:清華大學出版社，2005.

[2]武漢大學.分析化學實驗[M].北京:高等教育出版社，2009.

[3]陳古鏞，鄭曉虹，王清萍.滴定分析實驗教學小量化探討[J].福建師范大學學報，2005(2):50-52.

[4]紀紅兵，佘遠斌.綠色氧化劑與還原劑[M].北京:中國石化出版社，2005.