綠色化學(xué)在實驗教學(xué)中的應(yīng)用實例分析

摘 要：綠色化學(xué)是可持續(xù)發(fā)展的需要，是現(xiàn)代化學(xué)科學(xué)的新發(fā)展和重要特點之一。世界各國都在進(jìn)行綠色化學(xué)的研究，并十分注重綠色化學(xué)教育。如何在化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)教育，是時代給化學(xué)教育提出的一個新的研究課題。新制定的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）十分注重使學(xué)生體驗和感悟綠色化學(xué)思想。在新課程背景下，作為教材重要組成部分的教科書無論是在呈現(xiàn)形式還是在內(nèi)容編寫上都發(fā)生了深刻的變化。

關(guān)鍵詞：綠色化學(xué)；實驗；教學(xué)

近年來，隨著環(huán)境污染的加劇和人類對環(huán)境問題的關(guān)心，化學(xué)和化學(xué)家面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。很多人對化學(xué)工業(yè)提出質(zhì)疑，認(rèn)為環(huán)境變差，化學(xué)是罪魁禍?zhǔn)?，化學(xué)家應(yīng)負(fù)首責(zé)。化學(xué)在物資財富和現(xiàn)代文明方面為人類所做出的無與倫比的貢獻(xiàn)，似乎一下子被黑色的污水、黃色的煙塵、五顏六色的廢渣和看不見的無色毒物湮滅了。

一、綠色化學(xué)

1.綠色化學(xué)的定義

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)”等。綠色化學(xué)是人類和自然界動植物和諧相處的化學(xué)。它的目標(biāo)是研究和尋找能充分利用的無毒害原材料，最大限度地節(jié)約能源，在化學(xué)工業(yè)中的各環(huán)節(jié)都實現(xiàn)凈化和無污染的反應(yīng)途徑。綠色化學(xué)是指使化學(xué)反應(yīng)效率更高，反應(yīng)物最大限度地變成有用的產(chǎn)物，而且產(chǎn)生的無用副產(chǎn)物和其他廢物越少的化學(xué)，它涉及的學(xué)科有有機合成、催化、生物化學(xué)、分析化學(xué)等，內(nèi)容廣泛。綠色化學(xué)的最大特點就是在始端就采用預(yù)防污染的科學(xué)手段，因而過程和終端均為零排放或零污染。

綠色化學(xué)與通常意義上的環(huán)境保護(hù)是屬于兩個不同的層次。綠色化學(xué)強調(diào)的是對環(huán)境的友善相處，是人類追求自然完美的一種高級階段，它更注重人和自然的尊重及人與自然的和諧關(guān)系。而環(huán)境保護(hù)實際是帶有一種被動色彩，是在已經(jīng)對環(huán)境造成破壞的前提下，迫使人們?nèi)シ此?，是一種不得已而為之的被動行為。因此，綠色化學(xué)更注重于控制化學(xué)污染源、減少或消除有害物質(zhì)，提高原料的使用率和副產(chǎn)品的再利用，實現(xiàn)污染的預(yù)防。它所提出的觀點實際體現(xiàn)了古樸的哲學(xué)思想——即防患于未然，從生產(chǎn)一開始就不產(chǎn)生有毒物質(zhì)和有毒產(chǎn)品。

2.綠色化學(xué)所遵循的原則

使用化學(xué)品的的原則體現(xiàn)在五個“R”上：

（1）拒用（Reject），嚴(yán)禁生產(chǎn)和使用對環(huán)境有嚴(yán)重危害或長期危害的產(chǎn)品。

（2）減量（Reduce），在實驗、生產(chǎn)與生活中，凡用到化學(xué)品時，都應(yīng)在不影響效果的情況下，盡量減少其用量。

（3）再生（Regenerate），要求在設(shè)計化工產(chǎn)品時，就應(yīng)考慮到原材料、產(chǎn)品的再生利用，特別是高分子材料。

（4）循環(huán)利用（Recycle），化學(xué)反應(yīng)或化工生產(chǎn)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物、排放物甚至是冷卻水等，都應(yīng)該回收循環(huán)使用，決不能不經(jīng)處理就排放到環(huán)境中去。

（5）再生利用（Reuse），對化學(xué)家而言，世界上沒有廢物，只有未被利用的物質(zhì)，本著這個原則，要盡可能地利用各種化學(xué)過程的“廢物”。

二、化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)理念的必要性

1.21世紀(jì)的科學(xué)—綠色化學(xué)

綠色化學(xué)是一種面向21世紀(jì)的高層次化學(xué)。它與傳統(tǒng)化學(xué)的最大區(qū)別就在于綠色化學(xué)考慮了環(huán)境負(fù)作用。而傳統(tǒng)化學(xué)追求化合物的功能、有效性和化學(xué)反應(yīng)的速率，較少去研究不利的、有害的因素，因為化學(xué)家欠缺這方面的知識和訓(xùn)練。綠色化學(xué)就是針對傳統(tǒng)化學(xué)的這方面的不足提出來的。新任美國化學(xué)會會長P.Anderson在就職文章中指出，化學(xué)家在21世紀(jì)要學(xué)習(xí)研究的首要領(lǐng)域是更安全的化學(xué)，從而也說明了綠色化學(xué)的發(fā)展前景。

2.綠色化學(xué)—可持續(xù)發(fā)展的必由之路

迄今為止，化學(xué)工業(yè)的絕大多數(shù)工藝都是20多年前開發(fā)的，當(dāng)時的加工費用主要包括原材料、能耗和勞動力的費用。近年來，由于化學(xué)工業(yè)向大氣、水和土壤等排放了大量有毒、有害的物，因此加工費用又增加了廢物控制、處理和埋放，環(huán)保監(jiān)測、達(dá)標(biāo)，事故責(zé)任賠償?shù)荣M用。關(guān)閉造成嚴(yán)重污染的一些工廠，可暫時緩解環(huán)境問題，但工人下崗會造成社會不穩(wěn)定，況且國外資本家可能乘機低價傾銷，使我國的民族工業(yè)面臨危機。因此解決我國環(huán)境問題的根本出路是依靠科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。我們必須找到一條不破壞環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的路。

3.綠色化學(xué)理念的教育是素質(zhì)教育的一部分

綠色化學(xué)教育與當(dāng)今世界廣泛推崇的STS（科學(xué)Scienee、技術(shù)Technology、社會Society）教育思想是不謀而合的，應(yīng)該成為中學(xué)素質(zhì)教育的一部分。它有利于培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)的化學(xué)知識，關(guān)心和參與社會熱點問題，認(rèn)清社會上目前存在的一些對化學(xué)的誤解，更加堅信化學(xué)的未來，增強學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。它有利于引導(dǎo)學(xué)生熱愛自然、尊重自然、與自然和諧發(fā)展，牢固樹立綠色意識，自覺地成為未來的綠色人才。

三、綠色化學(xué)理念在化學(xué)實驗教學(xué)中的主要應(yīng)用

在碘的升華化學(xué)實驗教學(xué)中，所用到的化學(xué)藥品主要是固體碘，使用要的儀器主要包括酒精燈、試管夾以及玻璃管。實驗步驟也比較簡單，只需要在玻璃管中放入碘，并按照以下實驗說明加熱即可。

實驗說明： 取一支玻璃管，在玻璃管中放置碘晶體并密封好，將玻璃管中裝碘晶體的一端放在酒精燈上進(jìn)行微熱，在這一過程中學(xué)生們就會看見玻璃管中生成的紫色碘蒸氣。蒸汽最終沿著試管上升到頂部，試管上端的低溫度會使其變成單質(zhì)碘，這就是碘的升華實驗。雖然在實驗中碘是有毒的，但按照這樣的實驗方法是沒有任何弊端的，學(xué)生們都可以放心對其操作。這些，都是對綠色化學(xué)的體現(xiàn)和應(yīng)用。

四、結(jié)語

綠色化學(xué)實驗是綠色化學(xué)新理念在化學(xué)教學(xué)的具體體現(xiàn)，是化學(xué)教學(xué)中實施教學(xué)改革與創(chuàng)新的必要內(nèi)容和保證。在化學(xué)教學(xué)過程中，綠色化學(xué)實驗不僅僅能使學(xué)生在良好的實驗環(huán)境中進(jìn)行實驗和學(xué)習(xí)，而且利于改進(jìn)化學(xué)實驗教學(xué)方法、改善環(huán)境污染、培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力和環(huán)保意識。

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