有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化研究

摘 要：綠色化學(xué)是當(dāng)今國際化學(xué)科學(xué)研究的前沿，對有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)施“綠色化”的教學(xué)模式成為高校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究熱點(diǎn)。該文從滲透綠色化學(xué)的教學(xué)理念、設(shè)計(jì)綠色化的教學(xué)內(nèi)容、合理回收處理“三廢”等方面進(jìn)行探討，以期在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中盡可能地實(shí)現(xiàn)綠色化。

關(guān)鍵詞：綠色化學(xué)；有機(jī)化學(xué)；實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號 S131 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）12-129-02

綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué)[1]，是當(dāng)今國際化學(xué)科學(xué)研究的前沿。而在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中所用的藥品大多是易燃、易爆、毒性較大的物質(zhì)，會對環(huán)境會造成很大的污染，如何有效地減少有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的污染，培養(yǎng)綠色化意識是高校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重點(diǎn)[2-3]。筆者通過教學(xué)實(shí)踐提出了以下方案：

1 滲透綠色化學(xué)的教學(xué)理念

高校教師要在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)的教學(xué)理念，培養(yǎng)學(xué)生綠色環(huán)保的意識。在實(shí)驗(yàn)講解過程中，可以通過某些實(shí)例讓學(xué)生體會到綠色化學(xué)的重要性，使其意識到如果不實(shí)行綠色化學(xué)會對環(huán)境造成非常大的污染。在實(shí)驗(yàn)操作過程中，也可以通過藥品的氣味等方面讓學(xué)生親身體驗(yàn)到綠色化學(xué)的重要性。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后應(yīng)改變學(xué)生亂倒亂扔的現(xiàn)象，要求他們將實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物或者實(shí)驗(yàn)廢棄物放到規(guī)定的容器中，形成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。最終通過有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的環(huán)保意識，從行動上盡可能地實(shí)行有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化。

2 設(shè)計(jì)綠色化的教學(xué)內(nèi)容

2.1 開設(shè)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn) 微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是在綠色化學(xué)思想的指導(dǎo)下，結(jié)合新的現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)思想、方法和技術(shù)對常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化組合的產(chǎn)物，它是綠色化學(xué)的一種方法與技術(shù)。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)和常規(guī)實(shí)驗(yàn)相比有許多優(yōu)點(diǎn)，具有儀器小，反應(yīng)速度快，靈活多樣，減少污染，節(jié)省藥品，節(jié)約經(jīng)費(fèi)等優(yōu)點(diǎn)。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化在教學(xué)中具有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）節(jié)約時間。（2）微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域里實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，使用的實(shí)驗(yàn)儀器容量小、試劑用量少（液體1mL以下、固體10mg以下）[4]，其環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益是很明顯的，大幅度地減少實(shí)驗(yàn)室內(nèi)外大氣和水污染，改善了實(shí)驗(yàn)環(huán)境，減少了固體廢棄物處理費(fèi)用。（3）微型化有機(jī)實(shí)驗(yàn)與各種近代儀器相互結(jié)合，使學(xué)生了解到理論與實(shí)踐的緊密相聯(lián)，培養(yǎng)和提高了學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)技能。作為有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要內(nèi)容，設(shè)計(jì)微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是化學(xué)綠色化理念在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的體現(xiàn)，是對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方案的創(chuàng)新提升。

2.2 改革常規(guī)的實(shí)驗(yàn)方法 （1）有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)所用的試劑大多有毒，所以在不影響實(shí)驗(yàn)效果的前提下，應(yīng)盡可能地使用毒性小、污染小的試劑。例如苯的毒性比較強(qiáng)，而甲苯的毒性相對弱一些，在某些萃取實(shí)驗(yàn)中，可以考慮用甲苯代替；在分餾實(shí)驗(yàn)中用乙醇代替了教材中有毒的甲醇。減少有毒試劑的使用是進(jìn)行有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的內(nèi)容之一。（2）將有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中某些實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品作為其它實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)原料，這樣既可以充分利用產(chǎn)品節(jié)約成本，又可以降低污染，保護(hù)環(huán)境。例如將重結(jié)晶后的產(chǎn)物作為下一個實(shí)驗(yàn)熔點(diǎn)的測定的藥品，將工業(yè)乙醇蒸餾后的產(chǎn)品用在分餾實(shí)驗(yàn)中。改變這些常規(guī)的實(shí)驗(yàn)方法，盡可能地實(shí)現(xiàn)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化。（3）在有機(jī)化學(xué)合成實(shí)驗(yàn)過程中，經(jīng)常會有有毒氣體產(chǎn)生，如果合理的處理排放出來的氣體，就可以減少污染，盡可能地實(shí)現(xiàn)綠色化。例如在制備乙酸乙酯實(shí)驗(yàn)時，為了防止乙酸、乙醇、乙酸乙酯氣體進(jìn)入空氣，可以在尾接管口連接一個干燥管，再插入盛有Na2CO3溶液的試管中，既可起到防止倒吸，又能迅速收集乙酸乙酯等氣體的作用，有效地防止環(huán)境的污染。

2.3 試劑取用減量化 有些有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)因?yàn)閮x器本身和實(shí)驗(yàn)操作的限制，不能設(shè)計(jì)成微型實(shí)驗(yàn)，必須選擇做常規(guī)性實(shí)驗(yàn)。但是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)所用的試劑大多毒性比較大，而現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教材中試劑的用量都比較大，為了實(shí)現(xiàn)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綠色化，教師可以提前預(yù)做實(shí)驗(yàn)，減少相關(guān)試劑的用量，如果實(shí)驗(yàn)效果較好，而且又不影響培養(yǎng)學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)技能等實(shí)驗(yàn)要求時，就可以適當(dāng)減少試劑的用量。特別對于性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，在不影響觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的前提下，試劑的用量也可以采取微量化。

2.4 開設(shè)微波實(shí)驗(yàn) 近年來，微波促進(jìn)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)研究已取得很大的進(jìn)展。微波輻射加熱試劑用量少，生成物更純凈，回收率高，廢棄物較少，不污染環(huán)境。因此可以將某些有機(jī)實(shí)驗(yàn)選擇地改造為微波化學(xué)實(shí)驗(yàn)，直接或間接地減少了環(huán)境污染。微波反應(yīng)中的干反應(yīng)避免了大量有機(jī)溶劑的使用，對防止環(huán)境污染具有現(xiàn)實(shí)意義。因此，干反應(yīng)成為微波化學(xué)反應(yīng)研究的熱點(diǎn)。盡管微波反應(yīng)中的干反應(yīng)需要載體，但有些干反應(yīng)不需要載體卻可以得到較好的效果，如微波輻射合成阿司匹林[5]。

2.5 計(jì)算機(jī)模擬有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué) 有些有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)盡管污染比較嚴(yán)重，毒性比較大，但不能通過改進(jìn)而減少污染，可以充分利用先進(jìn)的教學(xué)資源，采用錄像、計(jì)算機(jī)多媒體系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)講解、規(guī)范操作等一系列的實(shí)驗(yàn)過程呈現(xiàn)出來。這樣做既減少了以往性質(zhì)實(shí)驗(yàn)帶來的環(huán)境污染，也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3 合理回收處理“三廢”

在實(shí)驗(yàn)過程中，要求學(xué)生不能亂倒廢液、廢渣，將有害氣體盡可能作化學(xué)處理。對于某些溶劑如乙醇、乙醚等要回收處理后循環(huán)利用。對實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的廢酸、廢堿及其他污染物進(jìn)行分類回收、處理。另外，實(shí)現(xiàn)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的綠色化還可以通過改進(jìn)催化劑，不排放或少排放有害物質(zhì)[6]，這樣可以對“三廢”進(jìn)行最大限度地控制。

4 展望

綠色化學(xué)不僅是化學(xué)發(fā)展的必然趨勢，具有可持續(xù)發(fā)展的重要性，而且綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)將成為化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的通行證。走綠色化之路不僅僅是減少和杜絕實(shí)驗(yàn)本身對環(huán)境的污染和有害物質(zhì)對學(xué)生身體的傷害，還有利于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，有利于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能技巧和培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度[7]。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)行綠色化不僅在大學(xué)化學(xué)教育中是可行的，而且是非常必要的。作為一名高校化學(xué)教師，應(yīng)該從化學(xué)學(xué)科的發(fā)展趨勢角度來審視和改革傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，更新傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)思維方式，從而建立起一個有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化教學(xué)的新模式，為保護(hù)環(huán)境貢獻(xiàn)最大的力量。

參考文獻(xiàn)

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[3]杜霞，李碧玉，阿芳.化學(xué)實(shí)驗(yàn)要在改革創(chuàng)新中“綠色化”[J].云南師范大學(xué)學(xué)報，2006，26（3）：70-71.

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