綠色化學(xué)教育與化學(xué)實驗
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綠色化學(xué)教育與化學(xué)實驗【1】
摘要：綠色化學(xué)是當今國際化學(xué)科學(xué)研究的前沿，是使人類和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展更高層次的化學(xué)，是學(xué)生進行環(huán)境教育的重要內(nèi)容。
在化學(xué)實驗教學(xué)中可從實驗教材、實驗手段、實驗方法方面進行綠色化學(xué)教育。
關(guān)鍵詞：綠色化學(xué) 化學(xué)實驗教學(xué)
自1991年美國環(huán)保局提出綠色化學(xué)這一新術(shù)語以來，綠色化學(xué)已逐漸成為世界各國普遍接受和大力實施可持續(xù)發(fā)展方針的重要組成部分，引起了化學(xué)界和工業(yè)界的新變革。
隨著社會發(fā)展的不斷進步，人們對環(huán)境問題日益關(guān)注，使得傳統(tǒng)化學(xué)舉步維艱，難以進一步發(fā)展。
同時人類更加清楚地認識到不能再急功近利，片面追求物質(zhì)享受，一定要在發(fā)展的同時顧及生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)性，否則人類將無法生存下去。
因此，綠色化學(xué)應(yīng)運而生，成為整個化學(xué)界一顆耀眼的明珠，它是進入成熟期的使人類和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展更高層次的化學(xué)，是粗放型化學(xué)向集約型化學(xué)的轉(zhuǎn)軌。
近年來，綠色化學(xué)受到了世界各國高度的重視，綠色化學(xué)與技術(shù)已成為各國政府關(guān)注的重要問題和任務(wù)之一。
定期在美國、歐洲和亞洲舉行的有關(guān)綠色化學(xué)主題的會議不斷增多，反映了科學(xué)界以及公眾對綠色化學(xué)日益增進的關(guān)注，綠色化學(xué)組織和綠色化學(xué)網(wǎng)絡(luò)在美國、意大利及英國等國的創(chuàng)立也表明綠色化學(xué)已是世界科技發(fā)展的熱點。
為了使化學(xué)呈現(xiàn)一片新的生機，為了人類的生存和未來，大力推廣綠色化學(xué)，很多國家設(shè)立了綠色化學(xué)獎：1999年世界上第一本“綠色化學(xué)”(Green Chemistry)雜志問世;2002年美國出版了第一本“綠色化學(xué)”教科書。
目前我國也已加入這綠色化學(xué)的研究行列，綠色化學(xué)及綠色化學(xué)教育在我國也得到相當程度的重視。
我國在1995年中科院化學(xué)部確定了“綠色化學(xué)與技術(shù)”的院士咨詢課。
1996年召開了“工業(yè)生產(chǎn)中綠色化學(xué)與技術(shù)”的研討會;1997年由國家科委主辦的第72屆香山科學(xué)會議就是以“可持續(xù)發(fā)展問題對科學(xué)的挑戰(zhàn)――綠色化學(xué)”為主題，這個會議宣告了我國的綠色化學(xué)研究和開發(fā)工作已正式開始起步了，這對我們化學(xué)教育工作者的教育指導(dǎo)思想也提出了新的課題。
1、綠色化學(xué)的內(nèi)涵及綠色化學(xué)的必要性。
綠色化學(xué)亦稱環(huán)境無公害化學(xué)或環(huán)境友好化學(xué)，是用化學(xué)的技術(shù)和方法消除那些對人類健康或環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑、試劑的使用和副(廢)產(chǎn)物等的產(chǎn)生，力求使化學(xué)反應(yīng)“具有原子經(jīng)濟性”，實現(xiàn)廢物的零排放。
其目標是把傳統(tǒng)化學(xué)和化工生產(chǎn)的技術(shù)路線從“先污染、后治理”變?yōu)?ldquo;從源頭上根除污染”。
是當今國際化學(xué)科學(xué)研究的前沿之一，是具有社會需求和科學(xué)目標的新型交叉學(xué)科。
它不但具有重大的社會、環(huán)境、經(jīng)濟效益、也表明化學(xué)的副作用是可以避免的。
1998年中科院院士，在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)校長朱時清的積極倡導(dǎo)下開設(shè)了一門獨立的綠色化學(xué)新課程。
1999年9月26～28日在清華大學(xué)召開了有國內(nèi)外多所大學(xué)參加的“大學(xué)綠色教育國際學(xué)術(shù)研討會”，共同對“綠色大學(xué)化學(xué)課程體系”、“大學(xué)綠色教育問題”等進行了交流與研討。
化學(xué)實驗課是在高等院校進行綠色化學(xué)教育最合適的課程之一，這是化學(xué)實驗課本身的特點決定的。
因為化學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的，因此在化學(xué)實驗教學(xué)中進行綠色化學(xué)教育是非常合適和必要的。
2、化學(xué)實驗教學(xué)與綠色化學(xué)教育。
2.1 結(jié)合綠色化學(xué)教育加強化學(xué)實驗教材建設(shè)。
在高校化學(xué)實驗教學(xué)中滲透綠色化學(xué)教育，首先應(yīng)加強教材建設(shè)。
由于綠色化學(xué)這一領(lǐng)域剛剛形成不久，“具有原子經(jīng)濟性”這一重要的基本概念在1991年才由美國著名有機化學(xué)家Trost在《Science》上提出，1996年以前出版的教材都未能反映綠色化學(xué)的內(nèi)容，所以化學(xué)實驗用教材也需要做一定調(diào)整。
目前我國有機化學(xué)實驗有些內(nèi)容已改為少量或半微量實驗，文獻闡述了無機化學(xué)實驗中的綠色化學(xué)教育問題，但仍需要進一步調(diào)整。
應(yīng)先從綠色化學(xué)的基本原則出發(fā)選擇更新一些具有時代性與綠色化學(xué)有關(guān)的內(nèi)容，如汽油無鉛化、洗滌劑無磷化、原子經(jīng)濟性減少廢物的排放等。
分析化學(xué)實驗應(yīng)增加分析化學(xué)內(nèi)容：擴展一些新開發(fā)的環(huán)境友好工藝中采用的新試劑和新技術(shù)。
如：有機化學(xué)教材中介紹Friedel-Crafts烷基化反應(yīng)。
一般是使用反應(yīng)是用液體酸催化劑，如：H2SO4，HF;或用Lewis酸，如：AlCl3、ZnCl2等催化。
由于使用H2SO4，HF類酸催化劑后，酸廢液的后處理工藝復(fù)雜，產(chǎn)生的廢液會污染環(huán)境，催化劑再生困難;AlCl3、ZnCl2類酸催化劑選擇性不高，分離產(chǎn)物時催化劑被水解放熱，并產(chǎn)生大量的HCl氣體。
近年來國內(nèi)外報道的負載型固體酸催化劑和其它固體催化劑。
如用蒙脫土為載體的固體酸催化劑(K10)，金屬鹵化物，硅膠型催化劑，在Friedel-Crafts烷基化反應(yīng)中表現(xiàn)出了優(yōu)良的環(huán)境友好催化性能。
這樣于點點滴滴中滲透綠色化學(xué)教育的內(nèi)容，在介紹基本原理的同時讓學(xué)生了解到新的應(yīng)用和發(fā)展。
也可在教材中以專題形式增加綠色化學(xué)的內(nèi)容。
設(shè)置開放實驗。
從傳統(tǒng)化學(xué)取其精華，棄其糟粕，完善教材內(nèi)容，實現(xiàn)從傳統(tǒng)化學(xué)到綠色化學(xué)的轉(zhuǎn)變。
2.2 結(jié)合實驗教學(xué)實際加強綠色化學(xué)教育。
文獻闡述了如何處理對實驗室環(huán)境構(gòu)成嚴重危害的在實驗中使用的各種各樣的試劑，闡述了農(nóng)藥對環(huán)境所造成的危害及與綠色農(nóng)產(chǎn)品相適應(yīng)的未來的化學(xué)農(nóng)藥也應(yīng)該是直接應(yīng)用于綠色農(nóng)產(chǎn)品的綠色農(nóng)藥。
可開展與實驗教學(xué)有關(guān)的一些課外活動及社會實踐活動，進行廢物利用研究，如：從電鍍液中回收鉻化合物。
回收干電池、鎘鎳電池等實踐活動是很有意義的。
不僅使學(xué)生所學(xué)知識得到了鞏固和提高，更重要的是進行了綠色化學(xué)教育。
2.3 實驗教學(xué)與計算機輔助的綠色化學(xué)設(shè)計。
化學(xué)實驗的實施，既要考慮實驗成功、尤其合成實驗還要考慮具有高的原子利用率，能用簡單、安全、對環(huán)境友好的操作快速、定量地把價廉易得的起始原料轉(zhuǎn)化為天然或設(shè)計的目標分子，還要考慮最少的廢物和副產(chǎn)品，而且要求對環(huán)境無害，可見其難度之大。
因而有必要使用現(xiàn)代化教學(xué)手段以適應(yīng)高層次的綠色化學(xué)教育。
采用多媒體、Internet等信息教育手段進行實驗教學(xué)。
用多媒體演示對環(huán)境有毒有害的生產(chǎn)和已對環(huán)境造成的危害，同時介紹減少有毒有害工藝。
在綠色合成設(shè)計實驗中計算機輔助設(shè)計(CAD)，可以在單位時間內(nèi)向?qū)W生傳遞更多的信息，同時利用三維動畫效果形象地展現(xiàn)實驗操作，取得更好的教學(xué)效果。
綜上所述，將上述綠色化學(xué)教育貫穿于化學(xué)實驗教學(xué)是可行的。
綠色化學(xué)的研究因體現(xiàn)了人類可持續(xù)發(fā)展的要求，從而方興未哀，為化學(xué)及相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域開展環(huán)境教育提供了契機。
如果在化學(xué)實驗教學(xué)中積極運用綠色化學(xué)的研究成果，將綠色化學(xué)教育的思想貫穿其中，其產(chǎn)生的影響也將會是積極而深遠的。
綠色化學(xué)是當今國際化學(xué)科學(xué)研究的前沿，是使人類和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展更高層次的化學(xué)，是學(xué)生進行環(huán)境教育的重要內(nèi)容。
在化學(xué)實驗教學(xué)中可從實驗教材、實驗手段、實驗方法方面進行綠色化學(xué)教育。
綠色化學(xué)與中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)【2】
綠色化學(xué)是近10年來發(fā)展起來的一門新興學(xué)科，又稱環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué)、原子經(jīng)濟學(xué)等。
綠色化學(xué)的目的在于不再使用有毒、有害的物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物，不再處理廢物，最終實現(xiàn)零排放和零污染。
綠色化學(xué)是一門從源頭上阻止污染的化學(xué)。
用化學(xué)的技術(shù)、原理和方法去消除對人體健康、安全和生態(tài)環(huán)境有毒有害的化學(xué)品，它更加關(guān)注人類的生存質(zhì)量，強調(diào)人和自然的和諧發(fā)展。
目前，世界各國都在進行綠色化學(xué)的研究。
美國在1995年就設(shè)立了“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”，用于獎勵在綠色化學(xué)研究領(lǐng)域里做出突出貢獻的人，此舉使得“綠色化學(xué)”這個名稱廣為傳播。
我國也很重視對綠色化學(xué)領(lǐng)域的研究。
早在1993年的世界環(huán)境與發(fā)展大會之后，我國政府就編制了《中國21世紀議程》的白皮書，鄭重聲明了走經(jīng)濟與社會協(xié)調(diào)發(fā)展道路的決心。
綠色化學(xué)具有五個方面的現(xiàn)代內(nèi)涵：①減量――Raduction“減量”是從省資源、少污染角度提出的，即減少“三廢”的排放;②重復(fù)使用――Reuse重復(fù)使用不僅降低成本的需要，也是減廢的需要;③回收――Recycling回收可以有效實現(xiàn)“省資源、少污染、減成本”的要求;④再生――Regeneration再生是變廢為寶、節(jié)省資源能源、減少污染的有效途徑;⑤拒用――Rejection拒絕使用是杜絕污染的最根本的本分，它是指對一些無法替代，由無法回收、再生和重復(fù)使用的藥品原料，拒絕在化學(xué)反應(yīng)過程中使用。
本文從化學(xué)學(xué)科的特點，結(jié)合綠色化學(xué)的涵義，談?wù)勚袑W(xué)化學(xué)教材實驗編排的綠色滲透以及探索在實驗教學(xué)課堂中滲透綠色化學(xué)思想的方法、途徑。
一、綠色化學(xué)在化學(xué)教材實驗編排中
的滲透
在新教材中，穿插并滲透了許多綠色化學(xué)的思想，如酸雨、溫室效應(yīng)、光化學(xué)污染等。
還特別有一個“實驗化學(xué)”的模塊，該模塊有助于學(xué)生更深刻地認識實驗在化學(xué)學(xué)科中的地位，掌握基本的化學(xué)實驗方法和技能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，并形成綠色化學(xué)的觀念。
1.教材嚴格規(guī)定了化學(xué)實驗藥品的用量、試劑的濃度，并且在不影響實驗現(xiàn)象的觀察和結(jié)果準確性的前提下，降低了藥品的用量和試劑的濃度、在化學(xué)反應(yīng)速率這一節(jié)中的實驗中，稀硫酸和硫代硫酸鈉的反應(yīng)中，稀硫酸濃度為1?�20。
這就體現(xiàn)了綠色化學(xué)“減量、省資源、少污染”的理念。
2.刪除了污染大的實驗，如要用到CCl4萃取、硝酸的性質(zhì)的實驗，還有氯氣的制取，硫化氫、氯化氫的有關(guān)實驗等就是“拒用，從源頭消除污染”的綠色化學(xué)觀點的體現(xiàn)。
教材新增加大量的科學(xué)、安全的實驗，化學(xué)實驗貫穿教材始終，反映了化學(xué)離不開實驗，但有實驗的化學(xué)也可以是干凈的化學(xué)、清潔的化學(xué)。
3.改進了化學(xué)實驗的方式，在實驗器材中，引進了點滴板實驗，這是微型實驗在教材中的具體體現(xiàn);增加了家庭小實驗，課外活動探究實驗，在教材中有設(shè)計實驗條件市售食鹽中是否含有碘元素;還有調(diào)查當?shù)厮廴炯爸卫淼那闆r;課外探究用生活中的材料制作簡易電池等。
將化學(xué)知識的學(xué)習(xí)從課堂延伸到了課外，為化學(xué)學(xué)習(xí)提供了更為廣闊的空間，體現(xiàn)了化學(xué)就在我們身邊的“化學(xué)生活化”意識。
4.對有些實驗做了改進，并注意尾氣的處理，盡量做到“零污染，零排放”。
實驗氧氣的制取就采用了H2O2分解得到;實驗Cu和HNO3的反應(yīng)把原來的銅片改成了銅絲，且銅絲可以伸縮，把銅絲伸進HNO3就有氣體，反之就結(jié)束，這樣就減少了有害氣體的放出，最后利用小氣球套在試管口接收尾氣，起到環(huán)保的作用，同時還增加了實驗的趣味性。
實驗中有毒廢氣的處理在教材中也有多處體現(xiàn)。
二、綠色化學(xué)在化學(xué)實驗教學(xué)中的
滲透
記得有則環(huán)保的電視公益廣告詞這樣說：千百年之后，地球上的最后一滴水將是我們的眼淚。
作為一名化學(xué)教育工作者，親身感到自己肩上的責(zé)任。
因為我們的生活離不開化學(xué)，化學(xué)在造福人類的同時，也給人類帶來了難以估計的災(zāi)難。
為了將來還有藍的天、碧的海，為了讓人們想到化學(xué)的時候不會再與災(zāi)難、恐怖聯(lián)系到一起，就讓我們關(guān)注環(huán)保吧。
實驗教學(xué)是學(xué)校對學(xué)生進行環(huán)保教育的重要陣地，化學(xué)教師應(yīng)該以高瞻遠矚的眼光，把培養(yǎng)下一代自覺的環(huán)保意識，視為自己義不容辭的責(zé)任和義務(wù)。
讓環(huán)保教育從我做起，從教室做起，從實驗室做起，從教學(xué)中的點點滴滴做起，讓化學(xué)實驗的教學(xué)成為環(huán)保的教學(xué)、綠色的教學(xué)。
1.規(guī)范化學(xué)實驗操作是實現(xiàn)化學(xué)實驗綠色化的重要保證。
離開了規(guī)范的實驗操作，化學(xué)實驗教學(xué)的綠色化將是不可能的。
首先，教師要站在化學(xué)綠色化的高度來自覺規(guī)范自己的實驗行為，在實驗過程中的每個環(huán)節(jié)都不忘環(huán)保。
教師在演示實驗中的一招一式、一言一行都要做到熟練、科學(xué)、規(guī)范，為學(xué)生起到言傳身教、潛移默化的示范作用。
實驗中的藥品用量應(yīng)嚴格按照教材規(guī)定取用，如果沒有說明具體的用量，要正確把握“少量”、“一定量”、“適量”、“過量”的習(xí)慣度量。
具體到實驗操作中，如酚酞試液、石蕊試液與酸、堿溶液的反應(yīng)，一般取1至2滴，即可觀察到明顯的現(xiàn)象;又如用于鑒別氯離子、硫酸銀離子的試劑AgNO3，BaCl2溶液通常只需滴加3至5滴即可。
適度的藥品用量，既不會造成浪費，還能盡量減少實驗環(huán)境的污染。
其次，學(xué)生實驗重在培養(yǎng)良好的實驗習(xí)慣，如節(jié)約藥品、愛惜儀器、節(jié)水節(jié)電，自覺保持實驗室的環(huán)境衛(wèi)生，實驗廢棄物按老師的要求處理回收，不隨便丟棄廢紙、火柴梗等，從平凡的小事培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)意識。
2.對實驗的改進是實驗化學(xué)教學(xué)綠色化的有效途徑。
盡管教材中所選實驗都是多年化學(xué)教學(xué)實踐的結(jié)晶，經(jīng)得起推敲和論證。
但是，社會在進步，時代在發(fā)展，在當今人類高度關(guān)注自身生存環(huán)境質(zhì)量形勢下，改進化學(xué)實驗，讓其更加綠色、環(huán)保，是每一個教師應(yīng)該盡力去做的。
首先，努力推進實驗的微型化。
微型實驗具有低成本、高效率、多功能、少污染、安全性好，實驗剩余物易于處理等優(yōu)點，特別是在培養(yǎng)學(xué)生綠色環(huán)保意識以及創(chuàng)新精神和實踐能力方面具有獨特的作用，它變過去老師以較多時間“講科學(xué)”為現(xiàn)在學(xué)生以較多的時間“做科學(xué)”的實驗教學(xué)模式。
由于微型實驗的眾多優(yōu)點，對它的研究和推廣，已經(jīng)成為當前化學(xué)實驗教學(xué)改革的一個熱點。
在教學(xué)中有些分組實驗可以變試管實驗為點滴板實驗，還可以發(fā)動學(xué)生利用生活中的廢舊物品，如青霉素小瓶、注射器等制作微型實驗的酒精燈等。
其次，還可以改進實驗裝置，將污染降到最小。
對某些實驗的裝置進行改進，保證其操作合乎綠色化學(xué)的理念。
在實驗中還可以適度減少藥品的用量，如粗鹽的提純，可以把量減到最小，還有制備硫酸亞鐵時廢鐵屑只要5克就可以了。
現(xiàn)在，多媒體的應(yīng)用為實驗教學(xué)的綠色化提供了有利平臺，對于有些污染大的實驗，可以利用多媒體進行仿真教學(xué)，如酸雨的形成、晶體的形成都可以用多媒體演示，同樣達到實驗綠色化的目的。
3.實驗廢棄物的回收處理是貫徹實驗綠色化的有效措施。
實驗廢棄物的合理回收處理，是綠色化學(xué)理念在實驗教學(xué)中的最好體現(xiàn)，是將綠色環(huán)保工作做精做細的重要舉措。
通過實驗廢棄物的回收處理既凈化了化學(xué)實驗的環(huán)境，又保障了師生的健康、安全。
更重要的是為學(xué)生進行環(huán)保教育起到了“現(xiàn)身說法”的作用。
首先，是實驗的“三廢”處理方法。
金屬廢棄物如實驗用剩的Zn，F(xiàn)e等，放到指定的容器，回收再用;實驗的酸堿廢液，需中和后到入指定的地點或下水道;含有Zn，Ba等重金屬的廢液，需加入堿、碳酸鹽或硫化鈉等物質(zhì)處理后再到一定地方掩埋。
實驗的有害有毒氣體處理，可以采用袋封法，即用小氣球收集過量的有毒尾氣回收利用;可燃性有毒尾氣如CO，CH4等常用火封法，轉(zhuǎn)化吸收法，如氯氣就可通入NaOH溶液中加以吸收。
其次，在實驗中學(xué)生做實驗后的有些溶液可以收集好等到下次試驗時再用。
例如，在實驗飽和溶液的形成，就有大量的高濃度的KNO3溶液，我們就將其收集后，再蒸發(fā)得到晶體后保存。
這樣也節(jié)約了藥品。
破損的實驗儀器盡可能修復(fù)或集中處理，廢紙、火柴梗等廢物，放入垃圾桶;實驗用過的催化劑，集中收集在一起，然后分離回收利用。
盡管我們在化學(xué)實驗教學(xué)中進行了圍繞綠色環(huán)保所采取的各種方法、舉措，但離綠色化學(xué)所倡導(dǎo)的“零污染”、“零排放”的標準還有一定的差距。
只要我們在平凡的工作中時刻不忘環(huán)保，堅持不懈，不以惡小(污染)而為之，不以善小(環(huán)保)而不為，那么，綠色環(huán)保的意識定會在學(xué)生心中生根發(fā)芽、開花結(jié)果，學(xué)生會把在化學(xué)實驗中學(xué)到的綠色化學(xué)的理念帶到生活中，這也是我們現(xiàn)在社會所倡導(dǎo)的理念：節(jié)約型社會，節(jié)能減排。
讓我們養(yǎng)成良好的習(xí)慣，自覺拒絕使用塑料袋，不隨便扔果皮紙屑，愛護一花一草，關(guān)愛生命、關(guān)愛地球等就會成為學(xué)生的自覺的意識。
記得有位教育家說過：教育是什么?教育就是當你把所學(xué)的知識忘記之后，所剩下的人格。
人格能通過自己的實驗教學(xué)為學(xué)生留下一些終身受益的東西，這將是每一位好心的教育工作者的最大收獲。
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