談化學(xué)教學(xué)中綠色化學(xué)理念的滲透

○ 民勤縣西渠鎮(zhèn)西渠中學(xué)

伴隨經(jīng)濟與社會的持續(xù)發(fā)展，人民群眾的生活品質(zhì)得到了極大提升，人民對居住環(huán)境引起了高度重視，為此提出了綠色化學(xué)教育，其主要目的是應(yīng)用化學(xué)知識、技能和方法，達到預(yù)防化學(xué)污染的目的，將化學(xué)污染控制在最低范圍，并設(shè)計出無毒原材料進行應(yīng)用，以此來節(jié)約資源，使生產(chǎn)環(huán)節(jié)不會對生態(tài)環(huán)境造成不良影響。為了有效保護環(huán)境，在中學(xué)化學(xué)教育活動中，應(yīng)該不斷強化綠色化學(xué)理念。

一、綠色化學(xué)概述

1.綠色化學(xué)含義。綠色化學(xué)一般又稱為環(huán)境友好、環(huán)境無害、清潔的化學(xué)，在此基礎(chǔ)上研發(fā)的技術(shù)被叫作環(huán)境友好和潔凈技術(shù)。其主要理想為，不再應(yīng)用具有危害的有毒物質(zhì)，也不會生產(chǎn)廢氣物。綠色化學(xué)的本質(zhì)含義就是從根源對化學(xué)污染進行治理，擁有極強的化學(xué)成熟度。

2.開展綠色化學(xué)教育的重要意義。在上個世紀(jì)，人類社會獲得了空前的科技成果，推動了社會生產(chǎn)力的快速發(fā)展，材料產(chǎn)品大大豐富。但是，人類忽視自身環(huán)境的保護，造成資源緊缺，污染現(xiàn)象不斷增加，生態(tài)平衡被破壞?，F(xiàn)如今，由于環(huán)境污染現(xiàn)象不斷加重，引起了人們的積大關(guān)注，并認識到在生產(chǎn)力與生產(chǎn)科學(xué)不斷發(fā)展的同時，還應(yīng)該有效保護生態(tài)環(huán)境，對環(huán)境進行治理。而在這一過程中，科學(xué)技術(shù)的進步和發(fā)展，尤其是化學(xué)這門重要的學(xué)科，是人們改善生態(tài)環(huán)境的核心武器。綠色化學(xué)理念是人們在對環(huán)境問題以及環(huán)境保護方法研究的過程中逐漸形成的。

世界上各個發(fā)達國家對綠色化學(xué)的發(fā)展引起了高度重視，早在1995年，美國就頒發(fā)了國家環(huán)境技術(shù)規(guī)劃，其主要目標(biāo)在于：到2020年地球日時，能夠?qū)U棄物的生產(chǎn)降低40-50%，所有裝置的原料使用減少20-25%。并且，美國還推出了“綠色化學(xué)挑戰(zhàn)方案”，設(shè)置了“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”，以此來激勵綠色化學(xué)教育理念的有關(guān)研究，以此來消除環(huán)境化學(xué)污染。美國政府這一舉動有效推動了綠色化學(xué)在美國的有效發(fā)展?？傊壳皩G色化學(xué)的研究已經(jīng)變成21世紀(jì)各個國家、企業(yè)極為重視的方向和領(lǐng)域［1］。

中國近年來在經(jīng)濟上獲得了高效發(fā)展，但因為國家環(huán)保法并不完善，對環(huán)境污染的治理技術(shù)和有關(guān)研究力度不足，導(dǎo)致環(huán)境問題不斷加重。因此，普及人們對綠色化學(xué)的根本了解，開展相關(guān)的技術(shù)研討，對環(huán)境保護、維持國民經(jīng)濟、維護人們身體健康的持續(xù)發(fā)展具有極大的現(xiàn)實意義。

二、綠色化學(xué)理念的研究范疇

1.采用無毒無害的原料。眾所周知，在化學(xué)生產(chǎn)過程中，常常伴隨有大量的有毒有害原料，比如說光氣和氫氰酸就是一種十分典型的含有劇毒的原料，就目前人們對化學(xué)原料的研究來看，已經(jīng)成功研制出代替這種劇毒原料的無毒無害原料，相關(guān)學(xué)者已經(jīng)成功公開發(fā)出胺類和二氧化碳生產(chǎn)異氰酸酯技術(shù)；在特殊的化學(xué)反應(yīng)過程中，利用CO直接和有機胺產(chǎn)生反應(yīng)。

2.在無毒無害反應(yīng)條件下生產(chǎn)。一般來說，化工生產(chǎn)的環(huán)境多為有毒有害環(huán)境，會嚴(yán)重影響到人的身體健康安全，也會對環(huán)境造成一定破壞，如何在無毒無害的環(huán)境下開展化學(xué)生產(chǎn)，是綠色化學(xué)研究過程中需要考慮和解決的問題。采用無毒、無害的溶劑或者催化劑來促進化學(xué)反應(yīng)，是現(xiàn)如今學(xué)者們研究的課題。有毒有害的原料或者是揮發(fā)性強的有機溶液會對水源造成較大污染，甚至?xí)纬傻孛娉粞?，用無害溶劑來取代這些有毒有害原料，有十分重要的現(xiàn)實意義，對環(huán)境保護也有重要價值。比如說抗菌素中間體6-APA的合成，在無害的水溶劑中用酶選擇性催化溫室下一步反應(yīng)就可以完成，如果沒有選擇無害溶劑，而是選擇了有機揮發(fā)性溶劑，則需要在零下40度的環(huán)境中才能完成此化學(xué)反應(yīng)［2］。就目前對無毒無害溶劑研究的現(xiàn)狀來看，其中最為關(guān)鍵的就是超臨界流體的研究，超臨界二氧化碳的發(fā)展?jié)摿κ志薮?，在很多行業(yè)都能夠得到廣泛應(yīng)用。

在有毒有害的催化劑中，比如汞、鉛等重金屬都會對環(huán)境造成極大破壞，歷史上也有過多起類似的污染事件。很多化工廠在生產(chǎn)的過程中都會使用大量的有毒優(yōu)化催化劑，比如硫酸、氫氟酸等，不僅會對機械設(shè)備造成不同程度的腐蝕，還會產(chǎn)生很難回收的廢酸類化學(xué)物質(zhì)。為了解決這個問題，很多發(fā)達國家都大力開發(fā)無毒無害的催化劑，如固體催化劑的應(yīng)用十分廣泛，能夠有效解決上述問題，可以延長機械設(shè)備的使用壽命，達到消除污染、改善生產(chǎn)條件的目的。又如，異丁烷和丁烯的烷基化能夠提升汽油中的辛烷值，這個化學(xué)反應(yīng)需要依靠氫氟酸或者硫酸來充當(dāng)催化劑，現(xiàn)如今研究人員已經(jīng)開發(fā)出了固體酸催化工藝，新工藝對生產(chǎn)高品質(zhì)的汽油有重要的促進作用。利用無毒無害的催化劑代替有毒有害的化學(xué)物質(zhì)，能夠有效減少對環(huán)境的污染和破壞，也能夠一定程度上保證化工人員的身體健康安全。

3.利用可再生資源合成化學(xué)品。就目前研究現(xiàn)狀來看，有95%以上的有機化學(xué)品都是來自石油和煤，但是作為自然資源和不可再生資源，石油和煤的儲備總有一天會被消耗殆盡，利用可再生資源合成化學(xué)品來代替這些不可再生資源，是綠色化學(xué)研究中需要遵循的基本原則。早在1996年，美國的學(xué)者就提出了此類想法，采用石灰處理和細菌發(fā)酵的方式，把廢生物轉(zhuǎn)化為飼料、工業(yè)化學(xué)品和燃燒的技術(shù)。生物質(zhì)主要是有植物纖維素、淀粉以及木質(zhì)素等材料組成，在淀粉酶以及其他化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)和作用之下，這些物質(zhì)可以轉(zhuǎn)變成為葡萄糖，經(jīng)過一系列的反應(yīng)，可以得到乙二酸、對苯二酚等物質(zhì)。

傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的塑料包裝材料、垃圾袋以及各種塑料薄膜，在被廢棄之后很難通過自然力量對其進行降解和腐化，久而久之也就成為了人們口中的“白色污染”，想要避免這個問題，可以把聚乙烯或者聚丙烯作為基礎(chǔ)原料，往這些原料中加入淀粉以及植物纖維素，對其實現(xiàn)生物降解，采用淀粉可再生、易降解原料，在利用特殊的工藝對其進行加工，這些“白色污染”能夠在微生物的作用下，很快變成低分子質(zhì)量物質(zhì)。隨著時間的推移，塑料袋中難以降解和腐化的有毒物質(zhì)就會變成二氧化碳和水［3］。

三、中學(xué)化學(xué)教學(xué)中綠色化學(xué)理念的研究

在中學(xué)化學(xué)實驗中，和環(huán)境污染與防治有關(guān)的內(nèi)容較少，通常是在CO還原實驗中，使用燃燒的方式才能去除多余的CO，在對Cl2進行制備的過程中，使用NaOH溶液來吸取剩下的Cl2，而其余的實驗通常只重視學(xué)生實驗技能的培養(yǎng)，沒有涉及環(huán)境污染和防止“三廢”的實驗，就算涉及了相關(guān)的環(huán)境污染問題，也只是討論它的危害和處理，嚴(yán)格意義來講這并非綠色化學(xué)，也不是開展環(huán)境污染治理工作，其主要是傳統(tǒng)的環(huán)境污染預(yù)防措施，容易造成學(xué)生對化學(xué)學(xué)科本身和化學(xué)生產(chǎn)對環(huán)境污染的聯(lián)系認識不足，在人類進行化學(xué)污染預(yù)防方面和其他對環(huán)境保護意識方面形成誤解［4］。因此，我們可以看出，現(xiàn)如今的中學(xué)化學(xué)教育中，和環(huán)境污染、治理相關(guān)的內(nèi)容太少，并且在綠色化學(xué)基礎(chǔ)知識的教學(xué)中還存在著一定的差距?，F(xiàn)如今，中學(xué)化學(xué)教育應(yīng)該高度重視培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境保護思想，尤其是開展創(chuàng)新教育，以完成綠色化學(xué)教學(xué)的目的。因此，中學(xué)化學(xué)教學(xué)可以從以下幾方面進行完善。

1.加強學(xué)生環(huán)保意識的培養(yǎng)。想要培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識，教師應(yīng)該做好帶頭作用。在化學(xué)實驗中，通常會接觸到大量有害環(huán)境的物質(zhì)，在實驗過程中一些實驗人員順手將酸、堿等實驗廢液倒入下水管道，并將實驗廢渣扔到垃圾中，使得有害廢氣通過排風(fēng)筒到達室外，這樣會讓學(xué)生形成誤解。通常教師在課堂上談?wù)搻圩o環(huán)境的重要意義與緊迫性，但在實際化學(xué)實驗中卻向環(huán)境排放污染物。所以，讓學(xué)生以為保護環(huán)境并沒有教師所講的那么嚴(yán)重，會讓學(xué)生形成矛盾心理，不利于學(xué)生環(huán)保意識的培養(yǎng)。教師有必要對學(xué)生講解清楚，這些做法為環(huán)境帶來的污染，并且在實驗中回收少量的廢棄物并不難，實驗人員應(yīng)盡量對實驗廢料實施收集和統(tǒng)一處理，只有這樣，才能有效培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識。

2.完善化學(xué)教育內(nèi)容與方法。綠色化學(xué)思想以及基礎(chǔ)知識在中學(xué)化學(xué)教育中占有重要地位。近年來，我國對綠色化學(xué)的研究才慢慢開始，中學(xué)化學(xué)教學(xué)應(yīng)該發(fā)揮出宣傳與普及的作用。因此，在中學(xué)化學(xué)教材和實驗中加入綠色化學(xué)知識，完善教學(xué)方法，讓學(xué)生從接觸化學(xué)知識開始，慢慢形成綠色化學(xué)思想。此外，化學(xué)教師應(yīng)該積極關(guān)注綠色化學(xué)的研究發(fā)展，不斷豐富自身知識結(jié)構(gòu)，在教學(xué)中，對傳統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)以及綠色化學(xué)反應(yīng)實施了對比分析，并使用多媒體等多種教學(xué)手段加強學(xué)生對綠色化學(xué)的了解［5］。

3.投入環(huán)保方面的社會實踐活動。教師可以引導(dǎo)學(xué)生對周圍的水泥廠、造紙廠等化工企業(yè)進行參觀，并對廠家的廢液處理情況進行了解?；蛘邘ьI(lǐng)學(xué)生觀察被污染的水資源、農(nóng)作物等，使其能夠了解環(huán)境保護的重要意義，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。具有條件的學(xué)校還可以組織學(xué)生參觀污水處理廠，使其能夠充分認識現(xiàn)代科技與綠色化學(xué)技術(shù)在實際生產(chǎn)中的使用效果，讓學(xué)生能夠較好地把握環(huán)境化學(xué)知識，激發(fā)學(xué)生對綠色化學(xué)知識的興趣。

綜上所述，為了跟隨時代的發(fā)展腳步，促進人類文明的發(fā)展，不斷強化綠色化學(xué)教育具有極為重要的現(xiàn)實意義，在新時代下，宣傳和普及綠色化學(xué)理念是時代發(fā)展的根本需求，化學(xué)教師應(yīng)該緊緊跟隨時代腳步，積極創(chuàng)新，為落實綠色化學(xué)目標(biāo)不斷奮斗。