淺談化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綠色化論文

時(shí)間：2024-06-25 03:11:03 化學(xué)畢業(yè)論文我要投稿

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　　摘要：化學(xué)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行新產(chǎn)品開發(fā)和化學(xué)教學(xué)的重要手段，它對(duì)于素質(zhì)教育、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和動(dòng)手能力具有不可替代的作用，是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中貫徹綠色化學(xué)觀點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與綠色化學(xué)聯(lián)系最為緊密、最為直接，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中貫徹綠色化學(xué)思想最為重要�；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生領(lǐng)悟和感受到科學(xué)給人類創(chuàng)造文明的同時(shí)，也伴隨著對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)人類的危害。因此，為了適應(yīng)綠色化學(xué)新要求，化學(xué)實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行改革。

淺談化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綠色化論文

　　論文關(guān)鍵詞：綠色化學(xué)，環(huán)境保護(hù)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

　　一、綠色化學(xué)12條原則

　　Anastas和Warner提出了綠色化學(xué)的12條原則，這些原則可作為實(shí)驗(yàn)化學(xué)家開發(fā)和評(píng)估一條合成路線、一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程、一個(gè)化合物是不是綠色的指導(dǎo)方針和標(biāo)準(zhǔn)：

　　（1）最好是防止廢物的產(chǎn)生而不是產(chǎn)生后再來(lái)處理；

　　（2）合成方法應(yīng)設(shè)計(jì)成能將所有的起始物質(zhì)嵌并入最終產(chǎn)物中；

　　（3）只要可能，反應(yīng)中使用和生成的物質(zhì)應(yīng)對(duì)人類健康和環(huán)境無(wú)毒或毒性很��；

　�。�4）設(shè)計(jì)的化學(xué)產(chǎn)品應(yīng)在保持原有功效的同時(shí)，盡量使其無(wú)毒或毒性很��；

　�。�5）應(yīng)盡量不使用輔助性物質(zhì)（如溶劑、分離試劑等），如果一定要用，也應(yīng)使用無(wú)毒物質(zhì)；

　�。�6）能量消耗越小越好，應(yīng)能為環(huán)境和經(jīng)濟(jì)方面的考慮所接受；

　�。�7）只要技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上可行，使用的原材料應(yīng)是能再生的；

　�。�8）應(yīng)盡量避免不必要的衍生過(guò)程（如基團(tuán)的保護(hù)與去保護(hù)，物理與化學(xué)過(guò)程的臨時(shí)性修改等）；

　�。�9）盡量使用選擇性高的催化劑，而不是靠提高反應(yīng)物的配料比；

　�。�10）設(shè)計(jì)化學(xué)產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)考慮當(dāng)該物質(zhì)完成自己的功能后，不再滯留于環(huán)境中，而可降解為無(wú)毒的產(chǎn)物；

　　（11）分析方法也需要進(jìn)一步研究開發(fā)，使能做到實(shí)時(shí)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，以防有害物質(zhì)的形成；

　�。�12）一個(gè)化學(xué)過(guò)程中使用的物質(zhì)或物質(zhì)的形態(tài)，應(yīng)考慮盡量減小實(shí)驗(yàn)事故的潛在危險(xiǎn)，如氣體釋放、爆炸和著火等。

　　綜觀以上12條，可以看出：綠色化學(xué)提出的目標(biāo)和任務(wù)不是被動(dòng)地治理環(huán)境污染，而是主動(dòng)地防止化學(xué)污染。這也是綠色化學(xué)與環(huán)境保護(hù)二個(gè)概念不同的地方。綠色化學(xué)是“防”，環(huán)境保護(hù)是“治”，只有從根本上切斷污染源，才能真正做到保護(hù)環(huán)境。同時(shí)，我們也看到，綠色化學(xué)是一舉多得的事情。

　　二、開展綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的嘗試

　　（1）開展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn) 微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)（microscalechemicalexperiment或microscalelaboratory簡(jiǎn)稱M。L。）是20世紀(jì)80年代經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的高校為解決化學(xué)專業(yè)，耗資巨大的三廢處理問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)安全問(wèn)題及一些試劑價(jià)格過(guò)于昂貴而發(fā)展興起的一種新實(shí)驗(yàn)方法，它的試劑用量是常量實(shí)驗(yàn)的十分之一至千分之一。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要組成部分，我們應(yīng)該把握住微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的精髓，積極開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化研究。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是以盡可能少的試劑，來(lái)獲取所需化學(xué)信息的實(shí)驗(yàn)原理與技術(shù)，而不一定要在微型儀器中進(jìn)行。由于試劑用量大大減少，產(chǎn)生的“三廢”量也非常少，基本解決了對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，也大大地節(jié)約了實(shí)驗(yàn)費(fèi)用。多年來(lái)，我們對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，采用了“性質(zhì)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)滴化，分析實(shí)驗(yàn)減量化，合成實(shí)驗(yàn)微型化”，用已有的儀器就能完成大多數(shù)實(shí)驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)了“以盡可能少的試劑獲取所需化學(xué)信息”的目標(biāo)。如性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，在不影響實(shí)驗(yàn)效果的前提下，盡可能降低試劑的濃度，減少試劑的用量；滴定分析實(shí)驗(yàn)，將標(biāo)液的濃度由0。1mol·L降至0。01mol·L～0。02mol·L，滴定管使用25mL的，錐形瓶改用100mL微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要優(yōu)越性在于：試劑用量大大減少，減少了相關(guān)輔助材料、水電的消耗，降低了實(shí)驗(yàn)成本，也提高了實(shí)驗(yàn)的安全性；產(chǎn)生的“三廢量很少，改善了實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件，極大的減少了對(duì)環(huán)境的污染。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有減少污染、安全、節(jié)約實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)與時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，是化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的重要手段，值得大力提倡和采用。

　�。�2）串聯(lián)實(shí)驗(yàn)以及試劑的回收利用串聯(lián)實(shí)驗(yàn)是指通過(guò)調(diào)整實(shí)驗(yàn)次序，使一個(gè)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物成為下一個(gè)實(shí)驗(yàn)的原料。如把萃取和蒸餾實(shí)驗(yàn)安排在一起，利用四氯化碳萃取碘的水溶液，得到碘的四氯化碳溶液，然后在碘的四氯化碳溶液中加入氫氧化鈉溶液至紫色剛好消失，利用反萃取把四氯化碳分離出來(lái)，最后進(jìn)行蒸餾，使四氯化碳回收再利用串聯(lián)實(shí)驗(yàn)以及試劑的回收利用在一定程度上減輕了常規(guī)實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境的污染，有利于環(huán)境保護(hù)。

　�。�3）尋找替代性試劑、溶劑、催化劑實(shí)現(xiàn)同一變換可能存在幾種可供選擇的試劑、溶劑、催化劑，只要可能，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)盡量尋找實(shí)現(xiàn)同一變換最無(wú)害的試劑替代有毒有害的試劑；通過(guò)改變反應(yīng)的溶劑，用不易揮發(fā)、無(wú)害的溶劑（H2O）代替揮發(fā)、有毒的溶劑；用高效、無(wú)毒、無(wú)害的催化劑代替腐蝕性嚴(yán)重的催化劑。如無(wú)機(jī)實(shí)驗(yàn)中，可用硫代乙酰胺替代有毒的硫化氫進(jìn)行陽(yáng)離子沉淀實(shí)驗(yàn)；有機(jī)實(shí)驗(yàn)中，甲苯可用來(lái)代替苯作為更安全的有機(jī)溶劑；酯類合成實(shí)驗(yàn)中，可用無(wú)機(jī)鹽、離子交換樹脂、高效固體酸Fe2O3—SO4代替濃H2SO4作催化劑，不僅具有較高的選擇性、轉(zhuǎn)化率，還可避免濃H2SO4腐蝕性，而且反應(yīng)速度快，催化劑易于分離回收重復(fù)使用等特點(diǎn)是一類理想的環(huán)保催化劑。

　　（4）妥善處理實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的“三廢” 化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境保護(hù)應(yīng)規(guī)范化、制度化，應(yīng)對(duì)每次產(chǎn)生的“三廢”進(jìn)行處理。把用過(guò)的酸類、堿類、鹽類等各種廢液、廢渣，分別倒入各自的回收容器內(nèi)，按照國(guó)家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理，可采取中和、吸收、燃燒、回收循環(huán)利用等方法來(lái)處理廢棄物，對(duì)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生大量有毒有害及腐蝕性的氣體，在通風(fēng)櫥內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，并將尾氣進(jìn)行集中收集，采用吸收、中和等方法集中處理，對(duì)于重金屬?gòu)U液一般采用回收的方法進(jìn)行處理。在開放實(shí)驗(yàn)中，鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)一些廢液的處理或回收實(shí)驗(yàn)，如銀廢液回收銀、含碘廢液回收碘、含鉻廢水的處理等，這有利于提高學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。

　　三、實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的其他途徑

　�。�1）開放研究性課題，讓學(xué)生自主探求解決環(huán)境問(wèn)題的新方式。研究性課程的設(shè)置，意在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、自主學(xué)習(xí)，應(yīng)加以合理引導(dǎo)，抓住機(jī)遇，從課題選擇上適當(dāng)調(diào)整，促進(jìn)學(xué)生關(guān)注社會(huì)、關(guān)注環(huán)境的意識(shí)。

　�。�2）提高教師實(shí)施綠色化學(xué)教育的能力和專業(yè)水平。高素質(zhì)的教師是培養(yǎng)造就高素質(zhì)學(xué)生的基本保證。綠色化學(xué)是化學(xué)科學(xué)與環(huán)境科學(xué)、生物科學(xué)、醫(yī)學(xué)科學(xué)等學(xué)科結(jié)合的產(chǎn)物，是化學(xué)科學(xué)的發(fā)展與進(jìn)步，仍然屬于化學(xué)范疇，因此，化學(xué)教育工作者不僅要系統(tǒng)地學(xué)習(xí)關(guān)于綠色化學(xué)的理論知識(shí)，學(xué)習(xí)有關(guān)綠色化學(xué)技術(shù)的最新研究成果和發(fā)展方向，以及與之相關(guān)學(xué)科的知識(shí)，還必須有扎實(shí)寬厚的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、理論和技能。

　�。�3）要改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)手段的現(xiàn)代化水平。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是伴隨著應(yīng)試教育產(chǎn)生的，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。要積極實(shí)行啟發(fā)式和討論式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新意識(shí)。電化教學(xué)手段（包括投影、錄像、光盤等）和信息網(wǎng)絡(luò)手段（如上網(wǎng)、使用多媒體等）能更直觀、形象的體現(xiàn)綠色化學(xué)內(nèi)容，更迅速地獲取有關(guān)綠色化學(xué)知識(shí)及技術(shù)的最新成果，便于教師教和學(xué)生學(xué)。還要開發(fā)能輔助設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)軟件，以幫助設(shè)計(jì)和實(shí)施綠色化學(xué)，這對(duì)綠色化學(xué)的發(fā)展進(jìn)步大有裨益。

　　環(huán)境保護(hù)是我們的立國(guó)之策，強(qiáng)國(guó)之本，必須予以高度重視。作為一名化學(xué)教師，在教給學(xué)生知識(shí)和技能的同時(shí)，還要教給學(xué)生保護(hù)環(huán)境防止污染的思想和方法，最大限度地消除或減輕實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境所造成的危害，使化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化�？傊�，全面實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的道路還很漫長(zhǎng)，這期間，不但需要對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行綠色化改革，更需要高校化學(xué)教育工作者對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的方法進(jìn)行深入的研究與探索。

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