導(dǎo)語：綠色化學(xué)教學(xué)下的化學(xué)實驗論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、轉(zhuǎn)變觀念，將綠色化學(xué)的理念引入化學(xué)實驗教學(xué)

化學(xué)是一門實踐性很強的學(xué)科，化學(xué)實驗教學(xué)又是化學(xué)教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié)，實驗教學(xué)對學(xué)生科學(xué)思維、動手能力、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)起著重要的作用。但絕大多數(shù)化學(xué)實驗不可避免地對環(huán)境造成了污染。［4］以大學(xué)無機化學(xué)實驗教學(xué)為例，使用到的化學(xué)藥品有100多種。其中不乏各種毒性較大的物質(zhì)：如鋇鹽、鉛鹽、鎘鹽、鉻鹽等各種金屬鹽類；硫化氫、氯氣、二氧化氮、二氧化硫等有刺激性或有毒氣體；四氯化碳、乙醚、丙酮等各種有機溶劑。［5］因此，對傳統(tǒng)化學(xué)實驗進行綠色化改革，全面推行綠色化學(xué)實驗?zāi)舜髣菟叀＞G色化學(xué)實驗是以綠色化學(xué)為指導(dǎo)思想，用預(yù)防化學(xué)污染的新思想和新技術(shù)，對常規(guī)實驗進行改革而形成的化學(xué)實驗的新方法。它的具體內(nèi)涵體現(xiàn)在使用化學(xué)品遵循的“5R”原則上：［6－9］1．Reduction—減量（減少試劑用量，提高轉(zhuǎn)化率，可減少“三廢”排放量）；2．Reuse—重復(fù)使用（催化劑、載體等，應(yīng)有重復(fù)使用的設(shè)計，可降低成本、減少廢棄物）；3．Recycling—回收使用（回收未反應(yīng)的原料、副產(chǎn)物、催化劑、穩(wěn)定劑等非反應(yīng)試劑）；4．Regeneration—再生利用（變廢為寶，是節(jié)省資源，減少污染的有效途徑）；5．Rejection一拒用（拒絕使用無法回收、無法替代的毒副作用、污染作用明顯的原料，是杜絕污染的最根本方法）。具體來說，就是化學(xué)試劑、化學(xué)反應(yīng)、途徑、產(chǎn)物、劑量等等的綠色化。

二、改革教學(xué)內(nèi)容和手段，將綠色化學(xué)的理念

滲透入實驗過程作為高?；瘜W(xué)教師，應(yīng)不斷地改進實驗教材和教學(xué)內(nèi)容，將綠色化學(xué)的理念融入到化學(xué)實驗教學(xué)中，培養(yǎng)具有綠色化學(xué)意識的化學(xué)人才，實現(xiàn)化學(xué)實驗的綠色化。主要的改進手段有以下幾點。

（一）反應(yīng)試劑綠色化

不管是無機化學(xué)實驗、有機化學(xué)實驗、分析化學(xué)實驗還是物理化學(xué)實驗，都多多少少要使用到有毒有害的反應(yīng)試劑。反應(yīng)試劑的調(diào)整對實驗綠色化進程意義重大。如無機元素化學(xué)實驗中將鑒定Br－、I－時使用的氯水改為雙氧水，既可以省去制備氯氣的煩瑣操作，避免氯氣、氯水對環(huán)境及健康造成的不良影響，又可以讓學(xué)生靈活運用學(xué)過的知識。［10］有機化學(xué)實驗中“苯乙酮的制備”要用大量苯，此實驗可用生理毒性比苯小得多的甲苯代替”；［11］傳統(tǒng)的“己二酸的制備”實驗，現(xiàn)有有機化學(xué)實驗教材是以環(huán)己醇為原料、用硝酸作為氧化劑的傳統(tǒng)工藝，硝酸是危險、有強腐蝕性的物質(zhì)，副產(chǎn)的NO會破壞臭氧層，而且該反應(yīng)為強放熱反應(yīng)，極易飛速升溫而失控?！凹憾岬闹苽洹笨梢圆捎镁G色合成工藝，即以環(huán)己烯為原料，以H2O2為氧化劑合成己二酸，該工藝以綠色氧化劑H2O2代替HNO3，反應(yīng)條件溫和，易于控制。［12］

（二）常量實驗微量化、半微量化

盡管很多實驗經(jīng)過改進以后，所用原料毒性很小或基本無毒，但排放量大了仍會造成污染。應(yīng)此，實驗的微量化和半微量化不僅是減少試劑用量的簡單問題，也是走綠色化學(xué)之路的必然選擇。自從20世紀(jì)80年代美國科學(xué)家在基礎(chǔ)有機化學(xué)的微型制備實驗研究中取得成功后，微型化學(xué)實驗的探究與應(yīng)用就成為一種趨勢。微型化學(xué)實驗是以盡可能少的反應(yīng)物質(zhì)來獲取所需化學(xué)信息的實驗方法與技術(shù)。雖然其試劑用量一般只是常規(guī)實驗用量的1／10乃至更少，但其效果卻可以達到準(zhǔn)確、明顯、安全、方便和防止環(huán)境污染等目的。采用微型化學(xué)實驗技術(shù)，可以大大減少試劑用量、縮短實驗時間、降低環(huán)境污染，也有利于強化學(xué)生的動手操作能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和環(huán)保意識。［5］如在無機性質(zhì)實驗中，對不用加熱和不需要沉淀分離的實驗，改在點滴板上進行，試劑用量可減低到原來的1／2～1／5。有機實驗中的如乙酸乙酯的制備、從茶葉中提取咖啡因等實驗改成半微量實驗后產(chǎn)品產(chǎn)率和質(zhì)量仍能得到一定保證。［11］

（三）實驗?zāi)Ｊ窖h(huán)化

傳統(tǒng)實驗是“原料—產(chǎn)物—廢棄物”的單向線性系統(tǒng)，特征是原料的高消耗性以及產(chǎn)物對人和環(huán)境的高污染性，隨著資源的短缺甚至枯竭，人類生存環(huán)境的不斷惡化，這種傳統(tǒng)實驗?zāi)Ｊ秸谑艿角八从械奶魬?zhàn)，人們越來越清楚地認識到它的種種缺陷和不足?！把h(huán)實驗”的根本在于“循環(huán)”兩字———充分利用實驗產(chǎn)物，綠色化處理實驗廢物。循環(huán)實驗?zāi)Ｊ揭话阌袃煞N：［13］1．原料—產(chǎn)物（原料）—產(chǎn)物（無毒、低毒廢物）；例如：乙酰水楊酸的制備～提純—含量分析（酸堿滴定法）。本實驗的反應(yīng)物為乙酸酐和水楊酸，常溫條件下生成乙酰水楊酸，在下一輪乙酰水楊酸的提純及含量測定實驗中作為樣品使用。2．原料—產(chǎn)物（原料）—產(chǎn)物—原料。例如：以配位連續(xù)滴定法測定混合液中的Bi3＋和Pb2＋離子，是分析化學(xué)實驗教學(xué)中的一個重要實驗內(nèi)容。按照傳統(tǒng)的試驗方法，供學(xué)生測定的混合試液幾乎都是由分析純的硝酸鹽試劑配制而成。以前在學(xué)生完成分析實驗之后，含有Bi3＋和Pb2＋廢液也就隨下水管排掉。這些廢液如不回收，既污染環(huán)境又浪費資源。在該實驗過程中，如以硫化鈉為沉淀劑處理含Bi3＋和Pb2＋的廢液，則Bi3＋和Pb2＋均以硫化物沉淀的形式回收，然后用稀硝酸加以溶解，并通過硝酸用量的控制，使再生后試液的酸度恰為滴定所需的pH值，這樣就可供學(xué)生在實驗中反復(fù)使用。［14］

（四）實驗技術(shù)（儀器）更合理化

在物理化學(xué)實驗中，U型管水銀壓力計和貝克曼溫度計使用頻率曾經(jīng)很高。但這兩種儀表都含有汞，容易造成實驗室汞污染?？蓪型管水銀壓力計改換為壓力傳感器，不僅能達到無汞的目的，而且還使壓力測量讀數(shù)更準(zhǔn)、更快；傳統(tǒng)的貝克曼溫度計也可換為“SWC－Ⅱ型數(shù)字貝克曼溫度計”，既省時又安全，效果也很好。［15］而在有機化學(xué)實驗中，微波輻射法的運用也為實驗綠色化開辟了一條新的道路。與常規(guī)加熱法相比，微波輻射促進合成方法可以顯著地節(jié)能，提高反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)時間，減少污染，且能實現(xiàn)一些常規(guī)方法難以實現(xiàn)的反應(yīng)。微型實驗、小量一半微量實驗可以據(jù)以有選擇地改造為微波化學(xué)實驗。微波化學(xué)反應(yīng)直接或間接地減少了環(huán)境污染。作為一種新技術(shù)，應(yīng)大力研究和推廣，使之形成新的實驗體系。［5，16］

（五）計算機和多媒體技術(shù)幫助實現(xiàn)實驗綠色化［2，4，13，17］

利用計算機多媒體技術(shù)對化學(xué)實驗進行輔助教學(xué)是近年來新興起來的一種實驗教學(xué)手段?；瘜W(xué)實驗屬于消耗性實驗，常規(guī)的、傳統(tǒng)的化學(xué)實驗不可避免地會消耗許多藥品和大量的水資源。計算機輔助教學(xué)模擬化學(xué)實驗（仿真實驗）是一種化學(xué)試劑和儀器裝置“零投入”和“廢棄物零排放”的特殊實驗方式，特別適合于演示實驗。我們利用計算機多媒體技術(shù)對實驗原理、裝置、流程、實驗過程進行仿真，用文字、聲音、圖像、動畫的效果，讓學(xué)生在計算機屏幕上所做實驗達到身臨其境的感受，如在直觀的情景中“實驗”。如醚的過氧化物爆炸、有毒溶劑的燃燒、砷化物的相互轉(zhuǎn)化、膠體的電泳、硫化氫的性質(zhì)與制取等。學(xué)生可以反復(fù)地操作練習(xí)，重現(xiàn)實驗內(nèi)容和實驗現(xiàn)象，觀察實驗的現(xiàn)象變化。實驗軟件本身就帶有較高的趣味性和游戲性，既可以大大提高學(xué)生對實驗課的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，又可以減少環(huán)境污染和實驗危險。

三、培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保意識，妥善處理實驗室“三廢”［18，19］

在實驗教學(xué)中，教師必須適時灌輸綠色化學(xué)思想，讓學(xué)生充分理解和接納綠色化學(xué)知識；教導(dǎo)學(xué)生依據(jù)“5R”原則來考慮和解決化學(xué)實驗中出現(xiàn)的污染問題，做到實驗藥品的減量化、循環(huán)或回收再利用，選擇污染少、裝置簡單、產(chǎn)物易分離、安全性高的實驗方法，在無法避免使用或產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)時，必須采取有效的保護和消害處理措施；引導(dǎo)學(xué)生觀察和認識生活、生產(chǎn)中的綠色化學(xué)現(xiàn)象，鞏固和加深綠色化學(xué)知識。同時，實驗室要積極創(chuàng)造條件，對實驗后的“三廢”進行無害化處理。如無機實驗室首先要對廢液收集桶中的各種酸堿和金屬溶液進行預(yù)處理，有針對性地加入一些中和劑和沉淀劑。預(yù)處理后的廢液可通過專用管道排到指定處作無害化處理。有機實驗室更應(yīng)對各種廢液分類收集后處理。玻璃廢渣、廢瓶、或有毒廢渣集中存放后可由學(xué)校統(tǒng)一收集處理。實驗室內(nèi)應(yīng)裝有通風(fēng)櫥、排風(fēng)機等，有條件的還可安裝正壓送風(fēng)系統(tǒng)。正壓送風(fēng)系統(tǒng)采用從天花板送風(fēng)口壓入新鮮空氣，可以把實驗室中的煙霧從門、窗或是實驗室墻角專用的出風(fēng)口中壓出，能更有效的處理實驗過程中產(chǎn)生的煙霧。

作者：殷馨王海文工作單位：華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院化學(xué)實驗教學(xué)中心