有機實驗綠色化教學模式探討

費 菲

（陜西學前師范學院，陜西 西安710100）

化學作為一門以實踐性和創新性為學科特色的中心學科，與人們的生產、生活有著密不可分的關系。有機化學作為醫藥專業，應用化工技術專業，食品專業，皮革專業，高分子材料專業等等眾多專業課程的基礎課程，在整個化學學習的過程中具有尤為突出的作用。 所以有機化學合成實驗在這些專業中也占有很大的比例，在實驗過程中涉及大量的有毒和高腐蝕性的藥品、催化劑，實驗時間長，并且伴隨著大量的有毒氣體、腐蝕性廢水及廢渣等。 處理不當不僅會對人身安全造成影響，另一方面，也與當代化學學科的主流趨勢不符，對環境造成了極大的影響。

所謂綠色化學，是在1991 年由美國化學會（ACS）提出，并在世界上得到廣泛的認同。其核心內容是在化學反應的過程中利用化學原理從源頭上盡可能地減少和消除多于副產物對環境的影響，以期達到使反應物中的原子完全轉化為要求的生成物，實現對環境的“零”排放。實驗綠色化的改革和研究， 不經有利于從經濟上更好的節約資源，更對環境有著深遠的影響。

1 教學過程中不斷滲透綠色化學的理念

每年我國各大中專學校中所產生的實驗室污染物，已成為我國環境污染的一個重要的來源。而有機化學實驗又是實驗室污染中的一個重點， 有機化學實驗的開課對象主要針對化學及其相關專業的大學生，他們在離開學校進去社會后，在各自的工作崗位上都將起到重要的作用，所以在學習專業技能的同時，有意識地培養學生的“綠色化學”觀念，有利于從源頭上消除污染，使化學和環境能夠協調發展。 在每一次的實驗之前，要求學生認真預習實驗相關內容，通過查閱文獻等方法深化學生對本次實驗的內容的了解，明確在實驗過程中所要接觸到的各種藥品的指數、毒性、對環境會造成的影響等，并且了解相關的防護措施；實驗過程中，通過對實驗藥品的實際接觸，進一步明確實驗藥品、實驗過程對環境和實驗人員安全的影響；試驗后，培養正確的實驗室“三廢”處理觀念，杜絕亂丟亂放的習慣。在整個實驗過程中，遵循5R 原則，培養學生用綠色化學的眼光來適應新形勢下的有機化學實驗，從而帶動整個實驗內容的“綠色化”，最終實現從傳統有機化學實驗向新型有機化學實驗轉變。

2 有機化學實驗內容的“綠色化”

2.1 現行實驗內容中存在的問題

通讀各版的有機化學實驗教材可以發現傳統的教材將實驗內容分成了三個部分：有機化學實驗基本操作、有機化合物的合成、有機化合物的性質。 通常各學校在選擇有機化學實驗時會兼顧這三者，讓學生在這三方面都有所練習。由于傳統有機化學實驗教材中用到了大量的有毒有害化學試劑，并且每次實驗都是孤立的，彼此之間沒有聯系，這樣會造成實驗藥品的大量重復性浪費， 實驗生成物沒有辦法處理，這些都會對環境造成污染，不符合綠色化學的理念。

2.2 針對問題所作的改進

2.2.1 優化實驗內容，替換有害試劑

針對傳統有機化學實驗教材中用到了大量的有毒有害化學試劑，在選擇實驗時教師應該有意識的選擇那些對環境和人體傷害較小的實驗，盡量在學生能夠學習到所需知識技能的基礎上，利用常規試劑代替有毒試劑來完成實驗。例如：在做環己烯制備的實驗時，用濃磷酸代替濃硫酸作為催化劑使醇脫水或鹵代烴在醇鈉作用下脫鹵化氫來制備烯烴，不僅可以避開濃硫酸的強腐蝕性，并且由于理算的氧化性小，有機物碳化少，實驗速率可控。 而濃硫酸還原后生成二氧化硫，對環境造成污染，在實驗過程中速率過快會造成大量氣泡，堵塞反應瓶。

2.2.2 增加綜合性實驗，減少藥品的重復浪費

教師在進行試驗挑選和實驗順序的編排時，應該根據實驗內容將實驗連續化、綜合化，使前一次實驗所生成的產物用于下一個實驗中，從而在實驗過程中節約實驗藥品， 減少試驗所產生的 “三廢” 例如，“環己烯的制備”實驗中，在制備環己烯的過程中，同時可以進行分餾、蒸餾、萃取、干燥、沸點的測定等基本操作，并且可用產品環己烯作為“烯烴性質實驗”的試樣。 在水蒸氣蒸餾實驗中，用橘皮等天然植物為原料代替課本上的甲苯等燈有機化合物開設《從天然植物中提取植物油》的實驗來完成水蒸氣蒸餾的基本操作，同樣可以在達到實驗目的的同時，避免污染環境[劉晟波、趙鑫、虞春妹、王紅霞 大學有機化學實驗綠色化探究 中國科教創新導刊2009 No.25]。通過這樣的教學，可以提高學生的動手能力以及思考和質疑等能力， 較之傳統的教師講授，學生被動進行試驗的模式， 更有利于培養新形勢要求的探究性人才。另一方面，這種教學方式也可以減少實驗藥品的浪費以及“三廢”的產生，從經濟成本和環境保護兩方面達到雙贏。

3 引入新技術，對試驗方法進行改革

科技發展日新月異，將新型的科技成果引入實驗教學中是有機化學實驗發展的重大進步，同時也是必然結果。新技術的的引入，使得有機化學實驗可以在常量、半微量和微量實驗中進行選擇，擺脫傳統試驗方法中只有常量的單一行為。另外，微波實驗、計算機輔助實驗等多種新型技術也為綠色化學實驗提供了新的途徑。

3.1 微波、超聲波、電化學等新技術的作用

近年來，微波、超聲波、電化學和綠色溶劑(離子液體、超臨界流體、水)、生物催化劑(酶、微生物、抗體酶)等新興技術不斷涌現，并且逐漸被應用于有機合成實驗中，通過這些手段的應用發現其在有機合成中記者重要的作用，例如加快反應速度、提高產率、減少能耗、減小對環境的污染等。因此，引入新的技術不僅可以使學生接觸到新的技術，而且可以簡化有機合成的步驟和試劑用量，減少實驗過程中所產生的有害物質，從而達到綠色有機化學的目標。

3.2 減量實驗所用試劑，推行微量、半微量、常量相結合的試驗方法

有機化學實驗中有大量的合成及性質實驗，如果按照教材中所要求的常量來進行試驗，需要大量的試劑，同時會帶來大量的廢液、廢渣和廢氣，產生成本過高、環境污染等問題。 所以，在有機實驗中推行減量法就顯得尤為重要。 在做性質實驗時，利用點滴板代替課本上要求的試管， 將所用試劑的量減少到常量的1/10 到1/1000， 不僅節約試劑，同時也可以使現象更加明顯。在有機合成的過程中，同樣可以利用微量或半微量的方法進行，例如[黃丹,范崇光論有機化學實驗的綠色化 實驗室研究與探索2001 年10 月第20 卷 第5 期]微量法制備環己烯比常量制備所用的原料和試劑要減少97.5%和95%,反應時間縮短了37.5%,實驗時間縮短為原來的1/2。

3.3 利用計算機輔助有機化學實驗

在有機化學實驗中，有一部分實驗會涉及到劇毒或在實驗過程中具有高風險，但是這部分實驗又相對比較重要，這時可以通過錄像或是應用計算機動畫技術來完成這些實驗，一方面達到了教學計劃和教學目標所要求的內容；另一方面，降低了實驗的風險，減少了污染，提高了學習效率。

4 實驗室“三廢”的處理

有機化學實驗的過程中和反應完成后會產生大量的廢氣、廢液和廢渣，在每次實驗完成后應指導學生將實驗過程中產生的的廢液分類處理，將廢酸或者廢堿回收，由實驗人員進行中和處理，使廢液的pH值達到6～8 之后再排放到下水道中。其余廢液也應相應的進行處理之后再排放。對于有機實驗過程中所產生的廢氣應該在實驗室內安裝通風裝置，確保實驗室學生和工作人員的安全，對于可以利用的氣體應利用回收裝置進行回收。 廢渣的處理與其他廢物一樣，如果可以再次利用應回收以便下次循環利用，不能再次利用的應進行無害化處理或存放在相應位置，等待相關部門的專業處理。

5 結束語

綜上所述，綠色化學具有很強的時代順應性，在有機化學實驗中教師利用綠色化學的原理， 將綠色化學的理念滲透到實驗的各個方面，有意識的培養學生的環保意識。但是，目前由于國內各大學的教育投資并不相同， 在各大學全面的實現有機化學實驗教學的難度還很大，還需要各位教師的共同努力，在自我范圍從自己做起，從小事做起。引領學生不斷開發綠色有機化學實驗，進一步提高教學質量，改善實驗教學效果。

［1］黃丹,范崇光.論有機化學實驗的綠色化[J].實驗室研究與探索,2001,20（5）:33-34.

［2］劉晟波，趙鑫，等.大學有機化學實驗綠色化探究[J].中國科教創意導刊，2009，25：26-27.

［3］虞春妹，劉晟波.高校有機化學實驗的綠色化管理路徑探究[J].中國教育裝備，2010，7：119-120.

［4］馬志成，項光其，等.基礎化學實驗綠色化探討[J].實驗室研究與探索，2004，23（2）：4-5.

［5］楊志強，王莉賢，等.綠色化學與有機化學實驗[J].實驗室研究與探索，2005，24(11)：84-86.

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