化學(xué)實驗清潔化的實踐

綠色化學(xué)是化學(xué)的綠色，是化學(xué)的活力所在。綠色化學(xué)的核心是從源頭上減少并消除污染，綠色化學(xué)的12條原則其內(nèi)涵主要體現(xiàn)在5R上:1、減量(Reduction);2、重復(fù)使用(Reuse);3、回收(Recycling);4、再生(Regeneration);5、拒用(Rejection)。在中學(xué)化學(xué)實驗中容易造成環(huán)境污染的物質(zhì)有幾十種，如一氧化碳、二氧化硫、五氧化二磷、硝酸銀、硫酸、氫氧化鈉、硫酸銅等，這些物質(zhì)的排放都會造成環(huán)境的污染。所謂化學(xué)實驗清潔化，是指通過一些有效措施使化學(xué)實驗對實驗場所的環(huán)境污染降低到最低程度。本人通過幾年的實踐探索，總結(jié)出以下四點有效措施可以減少實驗對環(huán)境的污染。

一、 進行密閉實驗

中學(xué)化學(xué)的某些實驗會導(dǎo)致有毒氣體和粉塵進入空氣而毒化實驗室，實驗室的空氣直接影響師生的健康，因此在這些實驗中除了安裝尾氣處理裝置外，還要盡可能使整個裝置密封可控，避免敞口操作，防止反應(yīng)物質(zhì)散逸到周圍環(huán)境中。

例如，九年級化學(xué)(上冊)探究燃燒的條件的實驗中，由于白磷在空氣中燃燒產(chǎn)生大量白煙(五氧化二磷白色固體)，五氧化二磷(P2O5)是有害物質(zhì)，它與空氣中水蒸氣反應(yīng)會生成有毒的偏磷酸，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。書本實驗裝置沒有做到綠色化，實驗要求在通風(fēng)櫥里進行，一般的農(nóng)村學(xué)校不具備這個條件，所以實驗時會造成污染，對師生健康不利。必須對該實驗進行改進，改進后實驗操作為:向大燒杯中倒入60-80℃的熱水，在水中加入一小塊白磷，取兩支大硬質(zhì)試管，向其中一支試管中加入紅磷，再向另一支試管中加入少量白磷，塞上帶有氣球的橡皮塞，然后立即將兩支試管同時放入熱水中，觀察三處磷是否都會燃燒。然后將兩支試管從燒杯中拿出，再對準(zhǔn)水中的白磷通入氧氣或空氣，觀察水下白磷是否燃燒。實驗中會看到試管中的白磷迅速燃燒產(chǎn)生大量白煙，同時氣球鼓起，試管中的紅磷沒有燃燒，水中的白磷也沒有燃燒，而通入氧氣時卻能燃燒。改進后的實驗最大的優(yōu)點是無污染，試管口系上氣球使實驗始終在密閉的裝置中進行，生成的五氧化二磷不會散逸到空氣中，不會污染環(huán)境，所以實驗無需在通風(fēng)櫥里進行，適合課堂演示，達到了化學(xué)綠色化的要求。

二、 加強回收利用

加強反應(yīng)物質(zhì)的回收利用和消除處理是減少污染物的又一重要措施?；厥罩饕?第一是回收未反應(yīng)的原料和副產(chǎn)品;第二是回收催化劑等非反應(yīng)試劑。其次，還可將上一個實驗步驟中剩余的藥品用到下一個實驗步驟中或其他實驗中進行重復(fù)使用，這樣就大大減少了化學(xué)藥品的用量，提高了藥品的使用效率。

例如，實驗室常用加熱高錳酸鉀(KMnO4)分解進行學(xué)生分組實驗，反應(yīng)后的剩余固體中主要是錳酸鉀(K2MnO4)、二氧化錳(MnO2)及未反應(yīng)掉的高錳酸鉀(KMnO4)，可以通過溶解、過濾回收得到二氧化錳，回收得到的二氧化錳可以用于過氧化氫(H2O2)制取氧氣的實驗，這三種固體還可以直接用于用濃鹽酸(HCl)制取氯氣(Cl2)的實驗。再如，在探究二氧化錳催化過氧化氫產(chǎn)生氧氣實驗中，實驗結(jié)束后必須回收二氧化錳，用于以后的該實驗。加熱氯酸鉀(KClO3)和二氧化錳的混合物制取氧氣后的固體混合物可以用于以后的混合物分離操作實驗，分離得到的氯化鉀和二氧化錳都可以用于其他的實驗。

三、 開展微型實驗

開展綠色化學(xué)實驗要以盡量少的試劑、盡量低的濃度試劑進行實驗而且要達到比較理想的實驗效果。微型化學(xué)實驗是國內(nèi)外近二十年進展較快的一種新的化學(xué)實驗形式，實驗表明，微型實驗的試劑用量比常規(guī)實驗節(jié)省百分之九十，微型實驗大大節(jié)省了實驗經(jīng)費;微型實驗試劑用量少，反應(yīng)物少，實驗中不會造成危險，同時生成的污染性物質(zhì)少，對環(huán)境的污染就少;微型實驗與常規(guī)實驗相比，具有儀器小巧、用藥量少、操作方便、反應(yīng)速率快、現(xiàn)象明顯的特點，因此實驗微型化還能節(jié)省實驗時間。學(xué)生實驗要盡可能做到微型化，只要達到實驗效果，現(xiàn)象明顯，量越少越好。

例如，硫在氧氣中燃燒的實驗，按常規(guī)實驗的量需硫0.3-0.5克，這樣會生成二氧化硫0.6-1.0克。而微型實驗每次僅需硫0.02克，這樣反應(yīng)生成的二氧化硫大約為0.04克，所以排污量大大減少，從而減少了對大氣的污染?？梢岳命c滴板等微型化實驗儀器進行的實驗有:用酸堿指示劑試驗溶液的酸堿性、酸堿中和反應(yīng)、稀鹽酸與碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈣反應(yīng)的探究實驗，試劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為原濃度的0.5-1.0℅，用量可減少到0.1-0.25℅，以上實驗都能達到滿意的實驗效果。因此，在保證獲取最有效實驗信息的前提下，應(yīng)盡可能降低實驗藥品的用量和濃度，減少藥品的損耗，預(yù)防環(huán)境污染。

四、 加強尾氣處理

化學(xué)實驗必須妥善處理反應(yīng)過程中生成的有害氣體，采用吸收、中和等方法使有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害的氣體，從而降低其對環(huán)境的污染。

例如，教師在演示硫在氧氣中燃燒的實驗中，可以在集氣瓶內(nèi)預(yù)先放入氫氧化鈉溶液以吸收有害的二氧化硫氣體。

五、 妥善保存揮發(fā)性藥品

實驗室是師生學(xué)習(xí)的重要場所，實驗室有許多藥品具揮發(fā)性，如濃鹽酸、濃硝酸、濃氨水及二硫化碳等有機溶劑，這些藥品必須密封保存以減少揮發(fā)，在實驗室常用塑料或蠟封住瓶口，在開封使用后就會因密封不良向空氣中擴散，造成實驗室的嚴(yán)重污染，影響師生健康，那么如何解決這一問題呢?采用水密封法保存效果較好，具體做法是把開封后的試劑瓶用瓶塞塞緊后放入水中并加蓋防護罩，其原理是開封后的試劑因密封不好使瓶內(nèi)試劑揮發(fā)，揮發(fā)出來的會使水槽中的液體及防護罩內(nèi)的氣體達到平衡狀態(tài)，從而保證了瓶內(nèi)的試劑不再揮發(fā)。

化學(xué)實驗是提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量的重要途徑，但是在完成實驗教學(xué)并收到滿意效果的同時，若無意之中將一些有害物質(zhì)排放到環(huán)境中，會造成環(huán)境污染，危害師生健康。因此，在化學(xué)實驗教學(xué)中注重環(huán)境保護，強化環(huán)保意識，保證師生的身心健康，進行清潔化實驗并采取相應(yīng)措施是非常必要的。

參考文獻

[1] 劉知新.化學(xué)教學(xué)論.北京:高等教育出版社，2004，(6).

[2] 鄭麗艷.淺淡怎樣改進化學(xué)實驗對環(huán)境的污染.實驗教學(xué)與儀器，2007(5).

(責(zé)任編輯付一靜)