淺談綠色化學(xué)理念在大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

陳凌

摘 要 綠色化學(xué)是一種以減少污染為目標(biāo)的新理念。在其核心原則的指導(dǎo)下，從原料試劑、實(shí)驗(yàn)方法等角度探討了其在大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 綠色化學(xué) 大學(xué)化學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0前言

綠色化學(xué)又稱為清潔化學(xué)，即“減少或消除危險(xiǎn)物質(zhì)的使用和產(chǎn)生的化學(xué)品和過程的設(shè)計(jì)”，其目的是使污染消除在產(chǎn)生的源頭，使整個合成過程和生產(chǎn)過程對環(huán)境友好，不再使用有毒、有害的物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物，不再處理廢物，這是從根本上消除污染的對策。由于在始端就采用預(yù)防污染的科學(xué)手段，過程和終端均為零排放或零污染，世界上很多國家已把“化學(xué)的綠色化”作為新世紀(jì)化學(xué)進(jìn)展的主要方向之一。由于在大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的授課過程中，常常伴隨著有毒有害廢棄物的產(chǎn)生，因此，在教學(xué)中引入綠色化學(xué)理念，是十分重要的。

1綠色化學(xué)理念的概述

綠色化學(xué)的核心內(nèi)容為原子經(jīng)濟(jì)性，是指最大限度地利用原料中的每個原子，使之結(jié)合到目標(biāo)產(chǎn)物中，反應(yīng)產(chǎn)生的廢棄物少，對環(huán)境造成的污染小。實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)遵循5個“R”原則：“Reduction”即減少使用原料，“Reuse”即循環(huán)使用，“Recycling”即資源的回收利用，“Regeneration”即資源和能源再利用，“Rejection”即拒用有毒有害品。

2綠色化學(xué)理念在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

2.1微量實(shí)驗(yàn)替代常量實(shí)驗(yàn)

微量實(shí)驗(yàn)也稱為微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，通過采用微量反應(yīng)容器，從而使化學(xué)反應(yīng)過程中所用的化學(xué)試劑的量減少到常量化學(xué)反應(yīng)中所用試劑量的0.1%-10%，確保在達(dá)到同樣實(shí)驗(yàn)效果的前提下，使用最少的實(shí)驗(yàn)試劑，從而降低實(shí)驗(yàn)中有毒，有害廢棄物的產(chǎn)生及排放量，保護(hù)了師生的身體健康，體現(xiàn)出更大的環(huán)保價值。

例如在配位化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法是將化學(xué)試劑滴加到試管中進(jìn)行反應(yīng)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。為了能夠觀察到明顯清晰的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，整個過程所需的試劑量較大。采用微量顯色反應(yīng)法，可將試劑滴加在白瓷板上，進(jìn)行反應(yīng)并觀察其現(xiàn)象。在保證實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的前提下，所用試劑量大幅度下降，達(dá)到了環(huán)保的效果。

2.2無毒試劑替代有毒試劑

由于化學(xué)試劑的種類繁多，有些試劑對人類身體健康有害，有些試劑對自然環(huán)境有污染，有些試劑具有強(qiáng)氧化性，易燃易爆構(gòu)成安全隱患，所以在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中選用試劑時，應(yīng)優(yōu)先考慮同類試劑中安全無毒的一類。

例如在分光光度計(jì)的使用實(shí)驗(yàn)中，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)試劑是高錳酸鉀，而該試劑本身具有強(qiáng)氧化性，在試劑保管貯藏時易構(gòu)成安全隱患，另外廢液回收不當(dāng)時，易對環(huán)境造成污染。因此在該實(shí)驗(yàn)中，將高錳酸鉀試劑替換成日落黃色素，作為一種食用色素，日落黃廣泛地應(yīng)用于食品及飲料當(dāng)中，在保證實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的前提下，從對師生健康的角度，對環(huán)境污染的角度以及貯藏時安全的角度來看，日落黃色素均優(yōu)于高錳酸鉀試劑。

2.3串聯(lián)實(shí)驗(yàn)替代獨(dú)立實(shí)驗(yàn)

傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)之間為相對獨(dú)立的個體，彼此之間的聯(lián)系較少。串聯(lián)實(shí)驗(yàn)又稱為組合實(shí)驗(yàn)，在“Reuse，循環(huán)使用、重復(fù)使用”的原則下，利用各個獨(dú)立實(shí)驗(yàn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，將之串聯(lián)起來，使得前一個實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的產(chǎn)物成為后一個實(shí)驗(yàn)的原料試劑，從而實(shí)現(xiàn)對化學(xué)試劑的重復(fù)利用，提高化學(xué)試劑的使用率，減少環(huán)境污染。

例如，將碳酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制實(shí)驗(yàn)和酸堿滴定實(shí)驗(yàn)相串聯(lián)，前一個實(shí)驗(yàn)中的產(chǎn)物碳酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液可以作為后一個實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的實(shí)驗(yàn)試劑，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中將這兩個獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)組合起來，減少了化學(xué)試劑的使用量和實(shí)驗(yàn)廢液的產(chǎn)生量，降低了實(shí)驗(yàn)的成本并降低了污染。

2.4重視廢棄物的回收和處理

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，往往忽略實(shí)驗(yàn)當(dāng)中廢棄物的收集和處理，即使實(shí)驗(yàn)室中設(shè)置了相關(guān)的規(guī)章制度和廢液回收裝置，但相當(dāng)一部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中因思想不重視或嫌麻煩，直接傾倒廢液，對環(huán)境造成危害。

對此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中首先從思想上進(jìn)行教育，播放環(huán)境污染的短片，使學(xué)生認(rèn)識到實(shí)驗(yàn)室廢棄物回收及處理的重要性，產(chǎn)生社會責(zé)任感;其次，實(shí)行組長責(zé)任制，每個實(shí)驗(yàn)小組指定一個組長，由組長負(fù)責(zé)監(jiān)督和管理該組的廢棄物回收;最后，以綠色化學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)評價，將該部分計(jì)入到實(shí)驗(yàn)成績考核當(dāng)中，對學(xué)生起到約束的作用。

3結(jié)語

綜上所述，將綠色化學(xué)理念應(yīng)用到大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中具有非常重要的意義。一方面，培養(yǎng)了高素質(zhì)的應(yīng)用技術(shù)型人才，適應(yīng)了國家經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型期的發(fā)展需求;另一方面，在教學(xué)過程中不僅教授學(xué)生專業(yè)知識和技能，更培養(yǎng)了學(xué)生的社會責(zé)任感，使學(xué)生能夠在畢業(yè)之后以積極的心態(tài)投入到國家社會的建設(shè)當(dāng)中去。

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