落實(shí)綠色化學(xué)理念優(yōu)化大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

朱勝軍 趙文 劉雪姣 徐萌萌

摘要：綠色化學(xué)又常被稱為“環(huán)境無害化學(xué)”“環(huán)境友好化學(xué)”“清凈化學(xué)”。近些年，與綠色化學(xué)自身的發(fā)展同步，國內(nèi)高校實(shí)施綠色化學(xué)教育的步伐也在不斷加快，一線教師應(yīng)注重在實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)積極落實(shí)綠色化學(xué)理念。本文簡要探討了大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中落實(shí)綠色化學(xué)理念的三條基本途徑，即優(yōu)化方案，重視環(huán)境因子;微型實(shí)驗(yàn)，借助輔助技術(shù);回收利用，妥善處理廢料，冀對相關(guān)教育工作者有所助益。

關(guān)鍵詞：綠色化學(xué);大學(xué)化學(xué);化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué);教學(xué)體會(huì)

綠色化學(xué)又常被稱為“環(huán)境無害化學(xué)”“環(huán)境友好化學(xué)”“清凈化學(xué)”。近些年，與綠色化學(xué)自身的發(fā)展同步，國內(nèi)高校實(shí)施綠色化學(xué)教育的步伐也在不斷加快，一線教師應(yīng)注重在實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)積極落實(shí)綠色化學(xué)理念。本文擬結(jié)合筆者自身的實(shí)踐體會(huì)對此進(jìn)行較為具體的探討，冀對相關(guān)教育工作者有所助益。

一、 優(yōu)化方案，重視環(huán)境因子

通常來說，綠色化學(xué)理念在大學(xué)實(shí)驗(yàn)課的具體落地主要以優(yōu)化方案為主要方式，即根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康募跋鄳?yīng)客觀條件選擇對環(huán)境最友好的實(shí)驗(yàn)方案。而根據(jù)目前相關(guān)研究成果，優(yōu)化方案的選取主要以環(huán)境因子為依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。這里我們通過一個(gè)簡單而較為典型例子來體會(huì)環(huán)境因子的應(yīng)用：

某節(jié)實(shí)驗(yàn)課需要合成一種治療胃酸的藥物——胃舒平，其主要成分是Al（OH）3，實(shí)驗(yàn)室能夠提供的原料主要是鋁、稀硫酸和燒堿溶液。學(xué)生經(jīng)過思考后可以設(shè)計(jì)出以下三種方案：

由上表可以得出如下結(jié)論：理論上制備相同量的目標(biāo)產(chǎn)物Al（OH）3，三種方案中每一種所需要Al的量是相同，因此原料用量只比較NaOH和H2SO4。方案①所需要的NaOH和H2SO4最多，產(chǎn)生的廢料（Na2SO4和H2）最多，環(huán)境因子最大，最差方案。方案③所需NaOH和H2SO4最少，產(chǎn)生的廢料（Na2SO4和H2）最少，環(huán)境因子最小，固該方案是最佳方案。

二、 微型實(shí)驗(yàn)，借助輔助技術(shù)

以微型實(shí)驗(yàn)代替常規(guī)實(shí)驗(yàn)是落實(shí)綠色化學(xué)的重要途徑之一。微型實(shí)驗(yàn)是以盡可能少量貨微量的化學(xué)試劑，在微型化的儀器中來得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)，其試劑盒藥品用量通常是常規(guī)實(shí)驗(yàn)的1%～10%，其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在試劑用量、輔助材料用量、水電消耗量大幅降低，從而減少實(shí)驗(yàn)成本，且使的實(shí)驗(yàn)過程中燃燒、爆炸、中毒等危險(xiǎn)事故發(fā)生的概率大大降低而消除了安全隱患，同時(shí)由于實(shí)驗(yàn)中只產(chǎn)生微量廢料，處理起來相對更為容易，很大程度上避免了實(shí)驗(yàn)廢料對環(huán)境的污染。例如，氯化汞加碘化鈉生成碘化汞沉淀并使沉淀溶于過量碘化鉀的實(shí)驗(yàn)，常規(guī)情況下是在普通試管中夏加入2～3毫升氯化汞，實(shí)驗(yàn)需要消耗大量碘化鉀，且常常倒掉絕大部分碘化汞然后再過量碘化鉀，不僅浪費(fèi)藥品，亦對環(huán)境造成較嚴(yán)重的污染。而采用微型實(shí)驗(yàn)，則是用細(xì)滴管向特制微型試管中加入微量氯化汞和碘化鈉，通過特制試管的放大效應(yīng)而觀察產(chǎn)生的沉淀，而沉淀既屬微量，加入碘化鉀也只需少量，即可觀察到沉淀溶解，這樣既節(jié)省了藥品，避免了因倒掉碘化汞對環(huán)境造成的污染，也在一定程度上提升了實(shí)驗(yàn)效率和效果，一舉數(shù)得。當(dāng)然，微型實(shí)驗(yàn)所需的儀器和設(shè)備大多采用相關(guān)輔助技術(shù)，較為先進(jìn)，成本較高，但就目前來看，很多大學(xué)已經(jīng)配備或正在配備?？傊⑿蛯?shí)驗(yàn)是落實(shí)綠色化學(xué)理念的重要途徑，具有廣闊的實(shí)踐前景。

三、 回收利用，妥善處理廢料

眾所周知，很多化學(xué)實(shí)驗(yàn)不可避免地會(huì)產(chǎn)生一些對環(huán)境有害的廢棄物，如廢水、廢氣之類，尤其是大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，往往流程長，步驟多，實(shí)驗(yàn)體系較為復(fù)雜，廢棄物處理的問題就更不容忽視?？梢哉f，在大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，妥善處理實(shí)驗(yàn)廢棄物是彰顯綠色化學(xué)理念的突出標(biāo)志之一，同時(shí)這也是一項(xiàng)體現(xiàn)教學(xué)藝術(shù)性的工作。一般情況下，教師在實(shí)驗(yàn)開展前就應(yīng)設(shè)想好如何處理廢棄物，如果是讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，則對此加以講解和強(qiáng)調(diào)，實(shí)驗(yàn)中或?qū)嶒?yàn)后指導(dǎo)和監(jiān)督學(xué)生按照預(yù)先制定的廢棄物處理到位。通常來說，實(shí)驗(yàn)的廢棄物分為可回收和不可回收兩種。對于前者，如一些常見的廢氣廢水，可根據(jù)其性質(zhì)將其導(dǎo)入水、酸液、堿液等使之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成新的對環(huán)境無害的物質(zhì)，如果較為麻煩或成本較高，則通常是將其放入事先備好的回收瓶中進(jìn)行統(tǒng)一處理，如埋入規(guī)定地點(diǎn)等。對于后者，即實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢料有一些是可以被二次利用的，對于這些廢料要采取合理方式加以回收處理。例如在做很多有機(jī)物實(shí)驗(yàn)時(shí)，經(jīng)常會(huì)使用乙醇、乙醚等萃取劑，實(shí)驗(yàn)完成后這些萃取劑不可隨便遺棄，而是應(yīng)利用其沸點(diǎn)不同進(jìn)行蒸餾等處理，將其分離并回收利用，這樣既免于可能對環(huán)境造成的污染，又節(jié)省實(shí)驗(yàn)藥品，經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。

事實(shí)上，綠色化學(xué)理念的在大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中落實(shí)是個(gè)兼具深度和廣度的課題，需要一線教師教育工作者在教學(xué)和教研實(shí)踐中不斷積極探索和深入總結(jié)，本文拋磚引玉，尚盼方家指教。

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作者簡介：

朱勝軍，趙文，劉雪姣，徐萌萌，山東省青島市，青島科技大學(xué)高密校區(qū)。