尹永奎 侯雨彤 李瑩 師冬菊 張海峰

[摘 要]化學(xué)是一門重要學(xué)科，與人們的日常生活有著密切的聯(lián)系。素質(zhì)教育與新課程改革要求學(xué)生除了需要掌握扎實的理論基礎(chǔ)，還應(yīng)具備相應(yīng)的動手實踐能力，以確保自己所學(xué)的知識能夠被應(yīng)用于日常生活中，解決各種各樣的問題。然而，由于缺乏正確思想的引導(dǎo)，化學(xué)實驗教學(xué)一直以來都處于一種“非綠色”的狀態(tài)，雖然提高了教學(xué)質(zhì)量，但是實驗結(jié)果通常會產(chǎn)生污染，給周邊環(huán)境帶來不良影響。在素質(zhì)教育的要求下，學(xué)生需要在化學(xué)實驗教學(xué)之中掌握綠色化學(xué)能力。文章對化學(xué)實驗教學(xué)和綠色化學(xué)教育進行分析和研究。

[關(guān)鍵詞]化學(xué)實驗教學(xué)；污染；綠色化學(xué)教育；化學(xué)實驗?zāi)芰?/p>

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2017.12.070

綠色化學(xué)又名環(huán)境友好化學(xué)（EFC）、環(huán)境無害化學(xué)（EBC）或清潔化學(xué)（CC），其本質(zhì)上是一種先進的教學(xué)理念，其要求研究者應(yīng)用化學(xué)技術(shù)與化學(xué)方法來消除對環(huán)境存在污染和不良影響的原料、試劑、溶液、催化劑及各種各樣的相關(guān)產(chǎn)物與副產(chǎn)物。這種理念非常適用于當(dāng)前的化學(xué)素質(zhì)教育，學(xué)生正處于身體和智力迅速發(fā)育的時期，其不成熟的身體對有毒有害物質(zhì)或廢物缺乏足夠的抵抗力，若是化學(xué)實驗中不堅持這種理念，其未來發(fā)展必將受到影響。因此，在進行化學(xué)實驗教學(xué)時必須堅持“綠色化學(xué)”教育。

1 綠色化學(xué)概述

1.1 綠色化學(xué)的定義

從廣義來說，綠色化學(xué)是一種先進的科學(xué)理念，其可以借助化學(xué)技術(shù)或化學(xué)方法來消除化學(xué)產(chǎn)品在設(shè)計、制造、使用中產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)，以減輕化學(xué)產(chǎn)品對人們健康產(chǎn)生的危害，避免化學(xué)污染給環(huán)境帶來破壞，其從源頭上阻止了化學(xué)污染的擴散，是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域亟須實行的一種綠色生產(chǎn)理念。從狹義來說，綠色化學(xué)可以為學(xué)生提供保護，隔絕各類有毒物質(zhì)、產(chǎn)物或副產(chǎn)物給學(xué)生身體帶來的傷害，是當(dāng)前化學(xué)實驗教學(xué)中必須堅持的“教學(xué)理念”。

以原子反應(yīng)為例，在綠色化學(xué)理念的要求下，所使用的催化劑與溶劑應(yīng)該是無毒無害的，反應(yīng)物原料除了需要滿足無毒無害的要求，還應(yīng)該是一種具有可再生性的能源，而反應(yīng)產(chǎn)物需要兼具可降解性、安全性以及可重復(fù)利用性，即使是化學(xué)反應(yīng)的整個過程，也需要采用安全度較高的生產(chǎn)工藝，確保能源的高利用率，只有這樣才能確保化學(xué)生產(chǎn)的經(jīng)濟性或化學(xué)實驗的安全性。

1.2 綠色化學(xué)的原則

（1）從源頭上阻斷有毒有害物質(zhì)的產(chǎn)生，而不是在有毒有害物質(zhì)產(chǎn)生后再行處理。

（2）盡可能地使參與反應(yīng)的物質(zhì)以及最終生成的物質(zhì)不對環(huán)境和人類健康造成危害。

（3）在設(shè)計方案中，最好能使所有最初的反應(yīng)物被嵌入到最終產(chǎn)物之中；反應(yīng)后的遺留物應(yīng)沒有或盡可能地少，或是沒有滯留在環(huán)境之中，或是降解為不具有毒性的產(chǎn)物。

（4）盡量少用甚至不用分離試劑或溶劑等輔助性物質(zhì)，若必須用，則應(yīng)確保其無毒或毒性盡可能低。

（5）出于經(jīng)濟性和環(huán)境保護的需求，應(yīng)盡量降低化學(xué)反應(yīng)的能量消耗，或是將反應(yīng)過程中的臨時性修改、基團保護與去保護等非必要衍生過程裁剪掉。

（6）若是滿足經(jīng)濟性目標(biāo)且技術(shù)上具有可行性，則應(yīng)選用具有再生性的原料。

（7）催化劑應(yīng)優(yōu)選具有高選擇性的，不建議采取“通過提高反應(yīng)物配料比”的選擇。

（8）化學(xué)物品應(yīng)在保持原有功效這一前提下盡可能地?zé)o毒或低毒；分析方法應(yīng)進一步開發(fā)，確保做到現(xiàn)場全面監(jiān)控，以預(yù)防有害物質(zhì)的生成，降低物質(zhì)因形態(tài)變化而產(chǎn)生事故的風(fēng)險性。

2 在化學(xué)實驗教學(xué)中推行綠色化學(xué)教育的重要意義

化學(xué)作為一門自然學(xué)科，以實驗為科研教育的基礎(chǔ)，我國受科技發(fā)展水平和教育理念影響，化學(xué)教學(xué)依然以傳統(tǒng)實驗方式為主，教師和學(xué)生在實驗中消耗大量的藥品，使用具有揮發(fā)性、易燃性的有毒試劑，進行危險性較大的實驗操作，給環(huán)境帶來污染的同時也給自身健康帶來威脅和安全隱患。而為了改變這種“損人損己”的現(xiàn)狀，教學(xué)工作者必須使化學(xué)實驗教學(xué)走上“綠色化學(xué)教育”這一必由之路，通過綠色化學(xué)內(nèi)容來培養(yǎng)學(xué)生的綠色意識，使其具備綠色化學(xué)實驗?zāi)芰Α?/p>

可以說，推行綠色化學(xué)的教育理念，對于實驗教學(xué)有著非常重要的意義，首先素質(zhì)教育對“綠色化學(xué)教育”有著迫切的要求，其次化學(xué)教學(xué)需要傳播綠色化學(xué)的觀點，最后學(xué)校需要通過綠色化學(xué)教育來培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任感與創(chuàng)新能力，使其能夠更好地面對社會與未來?？梢哉f，綠色化學(xué)既提高了教學(xué)質(zhì)量，也保護了環(huán)境，預(yù)防和治理了污染，非常符合當(dāng)今社會“節(jié)能減排”的發(fā)展要求。

3 在化學(xué)實驗教學(xué)中推行綠色化學(xué)教育的具體方法

3.1 精選“綠色”實驗項目

在傳統(tǒng)化學(xué)實驗中，教師優(yōu)先考慮的是實驗現(xiàn)象的鮮明性，重點在于使學(xué)生掌握基本操作技能，諸如最終產(chǎn)物、反應(yīng)物的污染輕重與試劑、催化劑、產(chǎn)物的毒性則被教師無意識地忽視了，學(xué)生或是沒有得到保護，或是得到被動的保護，這無疑是不符合素質(zhì)教育的基本要求的。而在綠色化學(xué)教育理念的指導(dǎo)下，教師除了需要保證實驗項目中的現(xiàn)象具有鮮明性、學(xué)生可以掌握基本的操作技能，其還需要兼顧到實驗的“綠色”要求。首先，教師應(yīng)該以“保護環(huán)境、從源頭上杜絕污染產(chǎn)生”為出發(fā)點來篩選實驗項目，將對環(huán)境有較大污染的項目予以排除，優(yōu)選一些污染小的環(huán)保型實驗，確保實驗中的反應(yīng)物與產(chǎn)物毒性小、污染輕、廢物盡量少。

以溴苯類實驗為例，傳統(tǒng)實驗通常使用液溴與苯進行化學(xué)反應(yīng)，原材料液溴具有較大的腐蝕性，苯則對人體造血系統(tǒng)有著鮮明的損害作用，基于“綠色化學(xué)教育”理念，教師應(yīng)使用正丁醇與溴化鈉兩種安全物質(zhì)替換掉苯與液溴。

3.2 為無法替換的化學(xué)實驗進行“綠化改進”

化學(xué)教學(xué)需要依照教學(xué)大綱進行，其中許多有機化學(xué)實驗是無法替代的，其與綠色化學(xué)理念并不是完全符合的，教學(xué)工作者可以基于當(dāng)前既有的科研成果對項目中的某些設(shè)計方案作出改進。

3.2.1 使用綠色溶劑

在原有的教材中，柱色譜分離實驗所使用的原料為無水苯與乙醚，在化學(xué)反應(yīng)中將鄰硝基苯胺與對硝基苯胺進行分離。但是苯的毒性是眾所周知的，所以可以按照1∶3的比例使用乙酸乙酯、石油醚制備洗脫劑，同樣可以取得理想的分離效果。而在分離亞甲基藍(lán)與熒光黃的化學(xué)實驗中，若是換用乙醇與水作為洗脫劑，同樣可以取得理想的結(jié)果。并且，由于所涉及的反應(yīng)物具有安全性和可重復(fù)利用性，所以可以反復(fù)進行實驗來驗證不同混合物濃度、氧化鋁高度、探索柱直徑給分離結(jié)果帶來的影響。而結(jié)果證明，在1mg熒光黃加1mg亞甲基藍(lán)的樣品中滴入4滴1mL劑量、95%濃度的乙醇中，將會在最短的分離時間內(nèi)獲得最明顯的分離效果，且所耗費的溶劑量也是非常少的。

3.2.2 使用綠色催化劑

在必開的實驗中有一種需要制備酯類化合物，教材中記載的催化劑為濃硫酸，這種物質(zhì)多有酸性廢液與反應(yīng)副產(chǎn)物，其本身則具有強氧化性，污染性大、危險性大?；诰G色化學(xué)教學(xué)理念，可以使用[SiO2/SO2-4]作為濃硫酸的替代物，既能減少污染，還能提高化學(xué)實驗的產(chǎn)率，且這種物質(zhì)還具有可再生利用性。

3.2.3 使用綠色氧化劑

有機化學(xué)實驗——己二酸制備可以將其中的氧化劑進行替換，以達(dá)到綠色實驗與綠色教學(xué)的目的。乙二酸可以用于尼龍-6，6的生產(chǎn)，這種單體的制備通常以硝酸作為實驗氧化劑，但是這種物質(zhì)可以產(chǎn)生氮氧化物等有毒氣體，若是使用過氧化氫作為氧化劑，那么所產(chǎn)生的副產(chǎn)物只是水，不具有污染性，也非常安全。

4 結(jié) 論

綠色化學(xué)實驗與綠色化學(xué)教育是素質(zhì)教育的根本性要求，符合化學(xué)實驗的發(fā)展趨勢，學(xué)校應(yīng)將二者有機結(jié)合起來，以確?；瘜W(xué)教學(xué)的安全與無害。

參考文獻：

[1]陸泉芳，俞潔.化學(xué)實驗綠色化研究[J].實驗室研究與探索，2004（12）.

[2]宋桂苓.綠色有機化學(xué)實驗的探索和實踐[J].實驗室研究與探索，2006（8）.

[基金項目]黑龍江省高等教育學(xué)會高等教育科學(xué)研究“十三五”規(guī)劃課題（項目編號：16G450）；黑龍江省高等教育學(xué)會高等教育科學(xué)研究“十三五”規(guī)劃課題（項目編號：16G461）；黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項目（項目編號：12531747）；黑龍江省社科研究規(guī)劃項目（項目編號：15DED18）；牡丹江醫(yī)學(xué)院科學(xué)研究項目（項目編號：RS201511）。

[作者簡介]尹永奎（1980—），男，漢族，黑龍江人，碩士，講師。研究方向：化學(xué)教育；通訊作者：張海峰（1977—），男，漢族，黑龍江人，碩士，講師。研究方向：醫(yī)學(xué)管理。