醫藥類專業無機化學實驗綠色化教學探索

姜德立　陳敏

摘要：綠色化學實驗是綠色化學的重要組成部分。在高校醫藥類專業無機化學教學中，如何實現實驗的“綠色化”，是目前無機化學重要教改內容之一。本文針對目前存在的問題，指出高校醫藥類專業無機化學教學中開展“綠色化”實驗的必要性，重點探討了實施無機化學實驗綠色化的具體措施。

關鍵詞：無機化學教學；綠色化學實驗；實施措施

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）47-0133-02

在高校醫藥類專業無機化學教學過程中，無機化學實驗是重要組成部分。通過無機化學實驗，學生能夠正確理解無機化學概念，驗證和鞏固無機化學知識，同時培養自己的動手能力和實驗技能，以及實事求是、認真嚴謹的科學態度。然而，在目前的無機化學實驗中，一方面，多種試劑具有不同程度的毒性，且試劑用量大；另一方面，化學反應常常伴隨“三廢”（廢液、廢渣和廢氣）的產生，因而無機化學實驗往往造成污染，不僅影響教師和學生的身體健康，還會污染環境。因此，如何減少實驗帶來的污染，是目前高校無機化學實驗教學中面臨的嚴峻問題。解決上述問題的根本途徑，就是加速推進無機化學實驗教學的“綠色化”，“綠色化”實驗也是高校醫藥類專業無機化學教學改革的主要指導方針。

一、綠色化學概述

綠色化學（Green Chemistry）是利用化學技術與方法來降低或消除化學產品設計、制造與應用中有害物質的使用與產生，使所設計的化學過程和產品更加環保。眾所周知，現代工業飛速發展的同時，帶來了日趨嚴重的環境污染。因此，美國國家實驗室、企業、高校等組織聯合成立了綠色化學院，日本頒布了“新陽光計劃”——旨在以綠色化學防治污染，歐洲各國也開始了這方面的研究。我國于1995年由中國科學院化學部組建了“工業生產中的綠色化學與技術”院士咨詢課題組。目前，綠色化學的發展受到世界各國的普遍重視和關注，綠色化學相關研究已成為化學界的主要研究方向之一。

綠化化學是近年來產生和發展的新興交叉學科，綠色化學是對傳統化學思維方式的更新和發展，它通過合理利用資源和能源，減少生產或研究成本，從而從源頭上消除污染，順應經濟可持續發展的國策。綠色化學的誕生，為挽救地球環境危機和重塑化學在人們心目中的形象帶來了新的希望。綠色化學的目的是把化學化工生產中的傳統技術方案從“先污染后治理”改變為“從源頭上根除污染”。

二、綠色化學實驗的必要性

綠色化學實驗是以綠色化學理念為指導，在原有化學實驗的基礎上，依據消除和預防污染的原則施行改革而進行的化學實驗。綠色化學實驗的主要特點是：合理使用資源，采用無毒、無害的原料；嚴格控制反應條件的無害化，最大程度減少污染物的排放；提高原子的利用率，使所有作為原料的原子盡可能被產物所消納，實現“零排放”；生產出的產物要有利于環境和人體健康[1]。綠色化學實驗遵循5“R”原則，即：不用危險品（Reject）、減少用量（Reduce）、循環使用（Recycle）、回收再用（Reuse）、再生（Regeneration）[2]。

無機化學是一門以實驗為基礎的自然科學學科，目前教材中至少有60%的知識是通過實驗進行論述或證明的，但在現行無機化學實驗中，體現環境教育的內容卻較少，對環境保護考慮不夠，實驗產生的廢液（其中含有重金屬離子、有機物等有毒物質）直接排入下水道，廢棄物丟入垃圾堆，廢氣排入空氣中。實驗后有機試劑未做回收提純處理，無機廢液未處理就直接排放。即使實驗室配置了廢液桶，但由于學生缺乏環保意識，教師也不夠重視培養學生良好的環保習慣，廢液桶變成了廢物桶或用之很少。特別是近年擴招以來，招生數增加，實驗人數增多，實驗消耗的試劑量增大。如果實驗教學不進行“綠色化”改革和有效的“三廢”（廢液、廢渣和廢氣）處理措施，必將導致大量的有毒有害物質排人下水道或大氣，不僅污染環境，而且嚴重威脅人類健康。

無機化學實驗是無機化學教學過程中的重要環節，其方法為化學基本操作，材料為化學試劑，內容為驗證基本理論、基本知識和一些簡單無機物的制備或提純，目的是培養學生實驗操作、正確觀察問題、發現問題、分析問題、解決問題等能力和實事求是、嚴肅認真的科學態度。因此，無機化學教學中進行綠色化實驗教學是非常重要的，一方面可以培養學生的環境保護意識，使學生運用綠色化學知識去發現、分析和解決問題，從而培養出順應社會發展的“綠色”人才；另一方面可以極大地降低污染程度和不必要的浪費，從而實現綠色化學的5“R”原則和目標。目前，綠色化學在我國已經逐步展開，作為化學教育工作者應意識到將此重要的新信息傳遞給學生的重要性，不斷推動綠色化學實驗教學，培養更多學生成為高素質的“綠色”人才。

三、綠色化學實驗的實施和舉措

（一）化學反應試劑綠色化

無機化學實驗經常使用有毒的試劑，如劇毒的氰化物、各種重金屬鹽、有機溶劑等，它們對環境造成很大危害。選用無毒無害的試劑可以從源頭上控制、消除污染。因此，在實驗的設計、準備等環節，教師應創造條件并指導學生盡量不用毒性大的化學試劑，盡可能選用性能相似而無毒無害的試劑來替代。

例如，無機化學實驗中為了驗證H2O2氧化性，常規的方法是：

Pb2-是有毒重金屬離子，從綠色化學角度考慮應棄用。如果把這個實驗改為直接以I-離子與H2O2反應，看到的現象是：溶液顏色由無色變為棕紅色。由此表明：H2O2具有較強的氧化性，因其可將I-離子氧化為I2。與上述傳統方法相比，該方法實驗步驟減少，試劑消耗量降低，觀察到的現象更加明顯清晰，且實驗產生的I2可重復使用，充分體現了實驗的“綠色化”[5]。

（二）妥善收集和處理實驗“三廢”

無機化學實驗中總有“三廢”（廢液、廢渣和廢氣）需要排放，這些廢棄物若處理不當將對環境造成很大危害，而且會淡化學生的環保意識。實驗“三廢”的處理應根據“變廢為寶、化害為利、分別處理”的原則，首先考慮回收利用，然后再根據“三廢”的性質，采取不同的方法進行處理。如用四氯化碳萃取碘的實驗，萃取后得到的大量I2—CCl4溶液中加入Na2S2O3就可回收到大量CCl4，而且用此方法收集的CCl4可以重復用于萃取I2，該方法既變廢為寶，減少環境污染，又可以降低實驗費用。

（三）改進實驗設計

目前，將所有化學實驗施行“綠色化”很難做到，但通過改進實驗設計，我們可以努力使無機化學實驗“綠色化”。合理安排實驗內容和順序，盡可能使前一個反應的產物作為后一個反應的反應物，這樣既減少了對環境的污染，同時也是無機化學實驗綠色化的一個重要方法；開設一些微型和小量—半微量化學實驗，微型和小量—半微量化實驗既可激發學生對化學的興趣，提高學生智力和創新能力，樹立綠色化學觀念，又可節省試劑，并可大大減少實驗過程產生的“三廢”；充分利用現有實驗儀器和實驗條件對部分實驗進行“綠色化”設計，優化實驗內容，通過選用盡量少的化學試劑和反應步驟，實現盡量多的實驗目的，并盡可能回收和利用實驗產物；通過重新設計實驗裝置，對于產生有毒有害氣體的實驗，如添加尾氣吸收的設備，減少對環境的污染。

四、結語

綠色化學作為目前化學科學研究的熱點，己成為化學界的重要研究與發展方向，因而化學實驗實現綠色化是化學教學改革發展的必然趨勢。在高校醫藥類專業無機化學實驗教學過程中，教師應將綠色化學理念和內容貫穿于整個教學過程，向學生傳授綠色化學知識，培養學生樹立綠色化學的理念，以適應可持續發展的需要。然而，目前許多高校的常規無機化學實驗中，引入綠色化學的理念還遠遠不夠，在進行化學實驗綠色化的改革中，還存在師生積極性不高、資金缺失、課時緊等問題，而且需要從教學計劃、教學內容及教學方法等各方面進行滲透和強化。因此高校醫藥類專業無機化學教學中綠色化學實驗的研究和推廣是當前廣大化學教育工作者面臨的一項艱巨而重要的任務，同時也是無機化學實驗改革和主要方向。

參考文獻：

[1]尹國杰.綠色化學理念在大學化學教學中的滲入與實踐[J].洛陽理工學院學報（自然科學版），2014，24（1）：82-84.

[2]楊廷海，牟志剛，劉維橋，尚通明.綠色化學在高校化學實驗教學中的實踐與探索[J].合肥師范學院學報，2014，32（6），99-100.