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關(guān)鍵詞:綠色化學(xué);高中化學(xué);滲透
一、引言
綠色化學(xué)是一種在技術(shù)經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域利用新技術(shù)以減少對(duì)環(huán)境污染從而保護(hù)環(huán)境的新型化學(xué)反應(yīng),由于它在化學(xué)反應(yīng)途徑中以最大限度實(shí)現(xiàn)無污染或者凈化污染物,且其研究?jī)?nèi)容是發(fā)現(xiàn)更為環(huán)保的能源化學(xué)材料。這種工藝非終端環(huán)境治理,也更能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
二、綠色化學(xué)的具體內(nèi)涵
綠色化學(xué)是一種意在最大限度上利用資源使得資源利用率達(dá)到最大,以提高產(chǎn)品或者有用物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率,從而進(jìn)一步可以由始端解決環(huán)境污染的問題,達(dá)到污染物治理的新型化學(xué)。由于現(xiàn)在環(huán)境問題的日漸嚴(yán)重,使得各國(guó)都在積極促進(jìn)綠色化學(xué)的研究。而且綠色化學(xué)隨著科學(xué)的發(fā)展已經(jīng)跨越了學(xué)科的界限,除了化學(xué)專業(yè)本身,綠色化學(xué)也涉及了機(jī)械制造、電子數(shù)學(xué)等領(lǐng)域,綠色化學(xué)這一研究方向已成為跨越國(guó)籍跨越學(xué)科的全球性的科學(xué)方向。綠色化學(xué)的基本要求是減少資源的使用并且加強(qiáng)重復(fù)利用率,實(shí)現(xiàn)二次利用或者對(duì)污染物副產(chǎn)品及時(shí)回收,或者在轉(zhuǎn)化后對(duì)廢物進(jìn)行再生。那么對(duì)于轉(zhuǎn)化率低污染程度大的原料,應(yīng)該積極尋找可替換資源,減少其使用量。
三、綠色化學(xué)在高中化學(xué)教學(xué)中的滲透
在教材中,要充分體現(xiàn)當(dāng)今環(huán)境污染的嚴(yán)重性,環(huán)境狀況不容樂觀,從而引起學(xué)生對(duì)保護(hù)環(huán)境發(fā)展綠色化學(xué)的必要性。在化學(xué)生產(chǎn)工藝與化學(xué)技術(shù)方面,綠色化學(xué)的出現(xiàn)對(duì)幫助工廠減少能源消耗,提高資源利用率,從而提高工廠效益有重要作用。如果將眼光放遠(yuǎn),綠色化學(xué)是一種全新的經(jīng)濟(jì)環(huán)保理念,由此可以看出它代表了人類最長(zhǎng)遠(yuǎn)最根本的利益,這樣就對(duì)于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。由此可以看出綠色化學(xué)中所包含的眾多優(yōu)點(diǎn),因此這些優(yōu)點(diǎn)對(duì)于引進(jìn)高中數(shù)學(xué)中也是十分重要的。在高中,學(xué)生需要做大量的化學(xué)實(shí)驗(yàn),每天都會(huì)消耗大量的化學(xué)試劑,由此產(chǎn)生的廢料廢物如果直接排放到環(huán)境里,對(duì)學(xué)校師生以及周圍居民的身體健康的危害也是不可忽視的。因此,在高中化學(xué)課程里引入綠色化學(xué)這一理念就十分重要了。
四、如何在高中化學(xué)中踐行綠色化學(xué)的理念
第一,教師本身應(yīng)該加強(qiáng)綠色環(huán)保意識(shí)。教師作為教書育人的主體,除了嚴(yán)格要求學(xué)生以外更需要嚴(yán)格要求自己踐行綠色化學(xué)的理念,從自身做起樹立綠色化學(xué)的意識(shí),落實(shí)在課堂教育中的環(huán)保理念。第二,讓綠色化學(xué)理念滲透于課堂之中。雖然中國(guó)對(duì)綠色化學(xué)的重視逐漸加深,課本教材上也出現(xiàn)了綠色化學(xué)的身影,但是綠色化學(xué)在課堂上所占的比例還是太少,由于綠色化學(xué)不屬于考試范疇,有些教師在教學(xué)過程中甚至將其忽略。因此,在課堂上加深學(xué)生對(duì)綠色化學(xué)的認(rèn)識(shí),讓學(xué)生了解綠色化學(xué)的重要性就不可或缺了。為了順應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)于環(huán)保理念逐漸重視的現(xiàn)狀,教師也應(yīng)該讓學(xué)生在非實(shí)驗(yàn)課的課堂之中樹立起綠色化學(xué)對(duì)生活重要性的認(rèn)識(shí),從而促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。第三,實(shí)驗(yàn)課中的綠色化學(xué)的滲透。對(duì)于高中化學(xué)來說,實(shí)驗(yàn)課可以最大限度地增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力,增強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際操作的能力,這樣就可以使學(xué)生更好地了解課本之中知識(shí)的意義,因此化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是課堂上極其重要的組成部分。綠色化學(xué)的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備與基本流程。實(shí)驗(yàn)材料用量的多少以及結(jié)果的可靠性全都依賴于實(shí)驗(yàn)流程,這也是為什么在做實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)該充分地研究實(shí)驗(yàn)原理,使得設(shè)計(jì)出來的實(shí)驗(yàn)所需用量都在最佳之內(nèi)。如果由于實(shí)驗(yàn)之前的失誤使得用量錯(cuò)誤,那么就只能從頭開始試驗(yàn),這樣就造成了實(shí)際浪費(fèi)因此不符合綠色化學(xué)的理念。此外在實(shí)驗(yàn)過程中,綠色化學(xué)理念要徹底貫徹,學(xué)生需要考慮如何在試劑量一定的情況下來確保實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化率最高,使得實(shí)驗(yàn)過程中盡可能地節(jié)省試劑節(jié)約資源。實(shí)驗(yàn)之后廢料的處理?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)中很多試劑使用過后不能收回,而且會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì),這就要求教師以及學(xué)生在實(shí)驗(yàn)之前就準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)所需物品的確定的量,造成盡可能少的浪費(fèi)。以及實(shí)驗(yàn)后的廢料如果不處理直接排放到環(huán)境中,對(duì)環(huán)境也會(huì)造成污染,因此在實(shí)驗(yàn)過程中,教師應(yīng)該將廢棄物的處理放入實(shí)驗(yàn)最后一個(gè)環(huán)節(jié),或者教師用最恰當(dāng)?shù)氖侄翁幚韽U料,來確保廢棄物得到充分凈化,以免對(duì)環(huán)境造成污染。教師在教學(xué)過程中還可以通過讓學(xué)生討論,閱讀相關(guān)文獻(xiàn)的方法來使學(xué)生更好地理解綠色化學(xué)的概念,在實(shí)際教學(xué)操作中,教師可以在解釋反應(yīng)過程中適當(dāng)縮短時(shí)間,舉出更多學(xué)生可以理解的例子,從反應(yīng)物、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)條件、消耗能量、催化劑等各個(gè)方面來進(jìn)行比較,讓學(xué)生更好地理解其中綠色化學(xué)的內(nèi)涵。
五、結(jié)束語
綠色化學(xué)作為一個(gè)大的方向與研究項(xiàng)目,不是一朝一夕可以完成的,因此教師更應(yīng)該從學(xué)生對(duì)知識(shí)的接受能力以及認(rèn)知能力為出發(fā)點(diǎn),在課堂中從自身做起讓學(xué)生潛移默化中樹立綠色化學(xué)的理念。在注重可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代,滲透到高中化學(xué)教學(xué)中的綠色化學(xué),對(duì)未來環(huán)境的影響會(huì)更加深遠(yuǎn)。
參考文獻(xiàn):
[1]邢季穎.綠色化學(xué)理念在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究[D].遼寧師范大學(xué),2013(04).
一、將綠色化學(xué)理念滲透到初中化學(xué)的課堂教學(xué)中去
1.適當(dāng)延伸初中化學(xué)中涉及的教學(xué)內(nèi)容
現(xiàn)今,初中化學(xué)的教科書中也融入了很多綠色化學(xué)的知識(shí),比如海水資源的開發(fā)與利用、化學(xué)反應(yīng)條件控制等等.教師在進(jìn)行課堂教學(xué)時(shí)應(yīng)該緊扣教材,將綠色化學(xué)理念隨時(shí)體現(xiàn)出來,做好初中生的綠色化學(xué)啟蒙教育,提高他們對(duì)綠色化學(xué)的積極性以及知識(shí)水平.當(dāng)然,化學(xué)教師除了要利用好教材中關(guān)于綠色化學(xué)的內(nèi)容之外,也可以對(duì)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)难由欤尦踔猩軌蚋菀椎睦斫饩G色化學(xué)的概念,提升他們學(xué)習(xí)綠色化學(xué)的興趣.
例如,化學(xué)教師講解釀酒的原理之后,還可以進(jìn)一步給初中生簡(jiǎn)單介紹目前我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中對(duì)乙醇的需求情況.讓他們知道我國(guó)對(duì)乙醇的需求現(xiàn)狀是供不應(yīng)求的,而且單純使用淀粉類糧食作物生產(chǎn)酒精的話將會(huì)產(chǎn)生非常龐大的成本.而在大自然中含量相當(dāng)豐富卻無法供人類食用的纖維素(如樹葉、稻草和玉米芯)也是碳水化合物.如果使用這類纖維素作為乙醇制取的原料來源,不僅能將生產(chǎn)成本大大降低,而且也不失為一條新能源開發(fā)的可行道路.
2.借助多媒體等現(xiàn)代化教學(xué)手段
在初中化學(xué)的教材中涉及綠色化學(xué)的內(nèi)容非常多,如白色污染防治、能源的綜合利用、臭氧空洞、水污染等.但是對(duì)于這些綠色化學(xué)理念的解釋,初中化學(xué)教材中僅僅局限于直白的文字.教師在化學(xué)課堂教學(xué)課堂上,很難將這些綠色化學(xué)的理念給學(xué)生解釋清楚.所以這時(shí)候就必須要借助多媒體等現(xiàn)代化的教學(xué)手段進(jìn)行教學(xué).將綠色化學(xué)內(nèi)容以圖片、動(dòng)畫、視頻的形式呈現(xiàn)給初中生,給他們營(yíng)造強(qiáng)烈的視覺或聽覺感受,加強(qiáng)初中生對(duì)綠色化學(xué)的感知程度.還可以收集一些時(shí)事新聞,將初中生的實(shí)際生活與綠色化學(xué)聯(lián)系起來,讓他們更容易理解綠色化學(xué)概念的同時(shí),體會(huì)到實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)對(duì)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的重要性.而且對(duì)于那些由于客觀條件限制不能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示教學(xué)的趣味實(shí)驗(yàn),也可以通過多媒體課件展示給初中生,讓他們對(duì)實(shí)驗(yàn)形成一定的印象和認(rèn)知,彌補(bǔ)無法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的遺憾,進(jìn)而對(duì)綠色化學(xué)樹立起一個(gè)全新的認(rèn)知和理解.
二、加強(qiáng)綠色化學(xué)理念在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)踐
1.嚴(yán)格規(guī)范初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作
初中化學(xué)是一門建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的學(xué)科,所以做好實(shí)驗(yàn)教學(xué)是豐富初中生綠色化學(xué)理念的重要手段之一.在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,也可以將資源節(jié)約、無污染無廢料、循環(huán)利用等綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)新要求充分的體現(xiàn)出來.在初中生的心中牢固樹立起“關(guān)愛環(huán)境、保護(hù)環(huán)境”的意識(shí).因此,在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際進(jìn)行過程中,必須要對(duì)實(shí)驗(yàn)的基本操作進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)范.如何正確的聞氣體、放置藥品?取藥品時(shí)操作工具的選用、具體的操作手法以及取藥品的量等,化學(xué)教師都必須要對(duì)初中生交代清楚.化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)束以后,教師還必須正確、細(xì)致地指導(dǎo)初中生做好化學(xué)廢棄物的處理、儀器的清洗歸位以及實(shí)驗(yàn)桌面的清理等工作.
例如,化學(xué)教師在指導(dǎo)初中生進(jìn)行酸堿鹽性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)時(shí),就可以引導(dǎo)他們將試管改為點(diǎn)滴板來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作.這樣一來不僅可以使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯,實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比起來更容易;而且還可以達(dá)到節(jié)約實(shí)驗(yàn)藥品的目的,避免藥品的浪費(fèi),減少對(duì)環(huán)境的污染,進(jìn)而在潛移默化之中讓初中生形成綠色化學(xué)的意識(shí).
2.及時(shí)優(yōu)化初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的裝置
進(jìn)行初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),固體、液體和氣體的產(chǎn)生不可避免.但是在這些產(chǎn)物之中有很多都是有毒或者有害的,她們不僅會(huì)污染環(huán)境還會(huì)威脅人類身體的健康.因此,教師在引導(dǎo)初中生進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),可以在不讓實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和現(xiàn)象受到影響的前提下,鼓勵(lì)初中生主動(dòng)去改進(jìn)和優(yōu)化化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法、步驟以及儀器裝置.以此來降低化學(xué)試劑和實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的污染,實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的.
例如,化學(xué)教師帶演示一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)該對(duì)初中生強(qiáng)調(diào)尾氣(即一氧化碳)處理的重要意義,并讓學(xué)生嘗試思考更多更好的尾氣處理辦法.除了將一氧化碳燃燒后以二氧化碳形式排放到空氣中之外,還可以采用氣球法或排水法將一氧化碳收集起來然后加以再利用;或者將后面一盞酒精燈撤掉,并將用于導(dǎo)出尾氣的玻璃導(dǎo)管設(shè)計(jì)成彎管,使尾氣在放有氧化鐵粉末的試管下再次燃燒反應(yīng),實(shí)現(xiàn)尾氣循環(huán)再利用,提升實(shí)驗(yàn)物資利用率及實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物的利用率.
三、重視在初中化學(xué)課后習(xí)題中對(duì)綠色化學(xué)的滲透
課后習(xí)題訓(xùn)練是幫助初中生鞏固課堂所學(xué)化學(xué)知識(shí),提高他們的化學(xué)能力的必要方法.所以化學(xué)教師應(yīng)該要將綠色化學(xué)的理念融入到課后習(xí)題的訓(xùn)練中去,讓初中生學(xué)會(huì)運(yùn)用綠色化學(xué)思想去解決現(xiàn)實(shí)生活中的問題.
一、綠色化學(xué)理念
在化學(xué)教學(xué)中的貫徹綠色化學(xué)是指在反應(yīng)過程和化工生產(chǎn)中,盡量減少或徹底消除使用和產(chǎn)生有害物質(zhì),要求使用化學(xué)藥品遵循“5R”原則,即:拒用危害品(Reject);減少用量(Reduce);循環(huán)使用(Recycle);回收再用(Reuse);再生利用(Regenerate)。在中學(xué)化學(xué)中綠色化學(xué)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,是一門從源頭上拒絕污染的化學(xué)?;瘜W(xué)教育必須從中學(xué)化學(xué)教學(xué)開始就對(duì)學(xué)生貫徹這種思想和意識(shí),進(jìn)行綠色化學(xué)教學(xué)的實(shí)踐和創(chuàng)新。
二、綠色化學(xué)在化學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐
1.理論教學(xué)中的綠色滲透
從綠色化學(xué)的角度來看,中學(xué)化學(xué)中許多物質(zhì)的制取反應(yīng)、性質(zhì)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)工藝等等都是值得討論和重新考慮的。這給改革課堂教學(xué)、課程資源整合、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神提供了良好的契機(jī)。要充分挖掘教材中的綠色化學(xué)資源的有關(guān)內(nèi)容,在各章節(jié)的教學(xué)中插入綠色化學(xué)的理念。(1)在課堂教學(xué)中融入綠色化學(xué)教育,要注意結(jié)合學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和認(rèn)知規(guī)律。(2)綠色化學(xué)知識(shí)應(yīng)以反復(fù)出現(xiàn)、螺旋式上升的方式在課堂教學(xué)中展現(xiàn)。(3)要充分利用教材中已有的環(huán)境保護(hù)內(nèi)容及綠色化學(xué)因素,積極挖掘隱含的綠色化學(xué)教育因素。在具體實(shí)施過程中可以采取點(diǎn)—點(diǎn)互動(dòng)式教學(xué)法,即將化學(xué)知識(shí)點(diǎn)與綠色化學(xué)知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來,每學(xué)到一種環(huán)境污染物,教師都可將綠色化學(xué)中處理、解決這種污染物的方法或原理適當(dāng)介紹給學(xué)生例如:有關(guān)酸雨的環(huán)境問題的介紹。
2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的綠色設(shè)計(jì)
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中要積極實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的理念,應(yīng)用科學(xué)、合理的試驗(yàn)方法對(duì)環(huán)境污染進(jìn)行預(yù)防和治理,讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程體會(huì)綠色化學(xué)的宗旨和意義。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循以下原則:(1)能否達(dá)到目的;(2)所用原料是否綠色、常見、易得;(3)原料反應(yīng)利用率的高低;(4)實(shí)驗(yàn)過程是否科學(xué)、綠色;(5)有無造成環(huán)境污染,產(chǎn)生“三廢”;(6)實(shí)驗(yàn)的誤差大小等。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法,強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。一個(gè)好的化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅能加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象本身的記憶,而且能進(jìn)一步加深對(duì)知識(shí)的理解。因此化學(xué)教師必須致力于尋求好的實(shí)驗(yàn)方法,力求使實(shí)驗(yàn)變得設(shè)計(jì)更合理,操作更簡(jiǎn)單,現(xiàn)象更明顯。開發(fā)微型化實(shí)驗(yàn),實(shí)施綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)。微型化學(xué)是在綠色思想的指導(dǎo)下,用于預(yù)防化學(xué)污染、對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革而發(fā)展起來的新方法、新技術(shù)。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有現(xiàn)象明顯、效果良好、節(jié)約實(shí)驗(yàn)藥品和時(shí)間、減少污染、安全、便攜等優(yōu)點(diǎn),它符合綠色化學(xué)的宗旨,即在實(shí)驗(yàn)過程中,盡可能地從源頭減少或消除污染。依托多媒體輔助或觀看實(shí)驗(yàn)錄像達(dá)到綠色環(huán)保要求。在遇到危險(xiǎn)性較大抑或伴隨有毒、有害物質(zhì)生成較多的演示實(shí)驗(yàn)時(shí),如果教師采用多媒體輔助教學(xué),不僅同樣能夠達(dá)到演示實(shí)驗(yàn)的效果,而且對(duì)那些因設(shè)備復(fù)雜(投資大)、危險(xiǎn)性大、反應(yīng)周期長(zhǎng)和操作條件苛刻、常規(guī)實(shí)驗(yàn)無法開出,但又很重要的實(shí)驗(yàn),以生動(dòng)有趣的多媒體課件形式表現(xiàn)出來,寓教于樂,大大提高了教學(xué)質(zhì)量,又體現(xiàn)了綠色化學(xué)要求。
3.緊跟高考改革進(jìn)程,在試題中體現(xiàn)綠色思想
近幾年高考題中大量出現(xiàn)了關(guān)于運(yùn)用化學(xué)原理進(jìn)行綠色、環(huán)保、安全、節(jié)能方面的試題。從2000年全國(guó)化學(xué)奧林匹克競(jìng)賽題在中學(xué)化學(xué)命題中首次明確使用“綠色化學(xué)”一詞,到近年幾年全國(guó)及各省市的高考試題,綠色化學(xué)的考題逐年增多。2010年的高考化學(xué)試題中如福建卷中大量出現(xiàn)了關(guān)于化學(xué)生產(chǎn)工藝、元素分析與綠色、環(huán)保相關(guān)的內(nèi)容,而且都是大分值的題目。在高考化學(xué)試題中體現(xiàn)綠色化學(xué)的理念,必定是今后高考化學(xué)命題的趨勢(shì)之一。
關(guān)鍵詞:綠色化學(xué) 環(huán)?!〗逃F(xiàn)狀 未來發(fā)展
綠色化學(xué),是一門從源頭上阻止污染的化學(xué),它將給人類可持續(xù)發(fā)展帶來希望。世界各國(guó)都十分重視綠色化學(xué)的發(fā)展,綠色化學(xué)及其帶來的產(chǎn)業(yè)革命將在全球興起。綠色化學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要一代又一代具有綠色意識(shí)、懂得綠色知識(shí)和技術(shù)的綠色人才,綠色人才離不開綠色化學(xué)教育。實(shí)施綠色化學(xué)教育,無論從學(xué)生的現(xiàn)代國(guó)民素質(zhì)與科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng),還是從環(huán)境責(zé)任感和綠色意識(shí)的形成,都是十分必要的[1]。
一、綠色化學(xué)的認(rèn)識(shí)
綠色化學(xué)(Green Chemistry)又稱環(huán)境無害化學(xué)(Environmentally Benign Chemistry)、環(huán)境友好化學(xué)(Environmentally Friendly Chemistry)、清潔化學(xué)(Clean Chemistry)等。綠色化學(xué)即用現(xiàn)代化學(xué)和化工生產(chǎn)的技術(shù)去減少或消除對(duì)人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有毒的原料、催化劑、溶劑和試劑的使用,不產(chǎn)生有毒有害的產(chǎn)物、副產(chǎn)物和廢物。綠色化學(xué)是化學(xué)發(fā)展的新階段,是促使人類與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的更高層次的化學(xué)[2]。
二、綠色化學(xué)教育現(xiàn)狀
綠色化學(xué)教育是指在化學(xué)課堂、實(shí)驗(yàn)、習(xí)題等教育中貫徹綠色化學(xué)理念、運(yùn)用綠色化學(xué)思想,宣揚(yáng)綠色環(huán)保意識(shí)的教育化學(xué)教育方式。
當(dāng)前,我國(guó)綠色化學(xué)教育仍處于剛剛起步的階段,對(duì)于綠色化學(xué)教育還需要進(jìn)一步的普及和宣傳。2003年,我國(guó)初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中明確提出了“綠色化學(xué)”教育的思想,新課標(biāo)要求化學(xué)必修課程的設(shè)計(jì)中必須要體現(xiàn)綠色化學(xué)思想,同時(shí)也要求把綠色化學(xué)的理念引入到初中新教材之中,同時(shí)要求把綠色化學(xué)的思想、綠色化學(xué)的理念定位初中化學(xué)的教學(xué)目標(biāo),這些都說明我國(guó)初中化學(xué)教育中開始滲透綠色化學(xué)教育。
雖然,我國(guó)中學(xué)化學(xué)教育之中已經(jīng)開始滲透綠色化學(xué)教育的理念,同時(shí)也把綠色化學(xué)教育的理念融入到教學(xué)目標(biāo)之中,但是綠色化學(xué)教育的的實(shí)施仍不盡合理,有待進(jìn)一步改善。我國(guó)中學(xué)綠色化學(xué)教育存在的問題主要有以下兩方面:
第一,化學(xué)課堂教學(xué)中還未完全融入綠色化學(xué)的思想。我國(guó)一些化學(xué)教師,還未完全把綠色化學(xué)思想融入到日常的化學(xué)教學(xué)之中,這是因?yàn)榫G色化學(xué)是一門新興的科學(xué),許多化學(xué)教師自身也對(duì)其不是很了解,很難將其有效的與課堂教學(xué)內(nèi)容整合。
第二,化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中綠色化學(xué)理念體現(xiàn)的不夠。在中學(xué)階段,所教授的化學(xué)知識(shí)大約有60%以上是通過實(shí)驗(yàn)引入的,但現(xiàn)行的教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)卻很少體現(xiàn)綠色化學(xué)和環(huán)境化學(xué)的理念?,F(xiàn)行教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)操作方便、裝置簡(jiǎn)單、現(xiàn)象較明顯,卻很少顧及環(huán)境污染問題,更談不上對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綠色化設(shè)計(jì)。
三、以化學(xué)教材內(nèi)容為依據(jù)倡導(dǎo)綠色化學(xué)教育
1.立足顯而易見的綠色化學(xué)內(nèi)容,進(jìn)行綠色化學(xué)教育
在多種版本的化學(xué)新教材中都包含了非常明顯的綠色化學(xué)內(nèi)容,比如魯教版《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》教材末尾處“主題拓展從實(shí)驗(yàn)到工廠—化工過程開發(fā)”,不僅將實(shí)驗(yàn)室儀器與工廠設(shè)備聯(lián)系起來、將科學(xué)研究與生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系起來,還對(duì)綠色化學(xué)進(jìn)行了正面介紹。人教版《化學(xué)2(必修)》最后一章直接以“化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用”為題目,其第二節(jié)專門以“資源綜合利用—環(huán)境保護(hù)”為題,本節(jié)第二部分更是以“環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)”為標(biāo)題對(duì)綠色化學(xué)進(jìn)行了正面介紹。教材的這種設(shè)計(jì)使綠色化學(xué)的思想更加明確化和系統(tǒng)化,教學(xué)中應(yīng)立足這些顯而易見的綠色化學(xué)內(nèi)容,進(jìn)行綠色化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì),開展綠色化學(xué)教育[3]。
2.努力挖掘教材內(nèi)容潛在的綠色化學(xué)思想
教材中除了有明顯“綠色化學(xué)”提法的內(nèi)容外,還有許多內(nèi)容包含綠色化學(xué)的思想和觀念。例如,在講有機(jī)化合物塑料時(shí),以廢棄塑料的回收利用為例,讓學(xué)生討論其可能的途徑,認(rèn)識(shí)化學(xué)對(duì)廢舊物資再生與綜合利用的作用;在講化學(xué)反應(yīng)與能量這一主題時(shí),結(jié)合燃料燃燒效率的提高、高能清潔燃料的開發(fā)和新型燃料電池的研制,安排一些調(diào)查與交流活動(dòng),提出合理化建議。通過這樣的教學(xué)設(shè)計(jì),可以讓學(xué)生意識(shí)到資源的循環(huán)利用、能源的優(yōu)化應(yīng)用以及環(huán)境的源頭治理對(duì)可持續(xù)發(fā)展的意義。此外,還有許多可以充當(dāng)綠色化學(xué)教育素材的內(nèi)容,比如當(dāng)學(xué)習(xí)氮和硫的氧化物時(shí),讓學(xué)生討論減少大氣污染物的原理和方法。教學(xué)中要努力挖掘這些內(nèi)容潛在的綠色化學(xué)思想,適時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行綠色化學(xué)思想和觀念的教育。
四、綠色化學(xué)教育的未來發(fā)展
綠色化學(xué)教育在未來面臨的挑戰(zhàn)和綠色化學(xué)自身發(fā)展一樣充滿了多樣性,涉及到從綠色化學(xué)教師培訓(xùn)到綠色化學(xué)技術(shù)工業(yè)化前景等一系列問題。
1.綠色化學(xué)教師培訓(xùn)
由于綠色化學(xué)的產(chǎn)生,尤其是開展綠色化學(xué)教育的時(shí)間不長(zhǎng),許多化學(xué)教師對(duì)綠色化學(xué)并不熟悉,甚至還有人對(duì)綠色化學(xué)的重要性和前景持懷疑態(tài)度。因此,如何通過進(jìn)修班、座談會(huì)和研究會(huì)等多種方式對(duì)有志于從事綠色化學(xué)教育和教學(xué)研究的教師進(jìn)行必要的綠色化學(xué)知識(shí)培訓(xùn)將是各國(guó)政府和教育界面臨的緊迫任務(wù),對(duì)那些將來可能成為綠色化學(xué)家的專攻綠色化學(xué)的學(xué)生還要制定特殊的培訓(xùn)計(jì)劃。
2.澄清化學(xué)物質(zhì)毒性和物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系
要讓學(xué)生深刻地認(rèn)識(shí)到對(duì)有害化學(xué)污染物質(zhì)進(jìn)行治理會(huì)大大增加環(huán)境成本,而化學(xué)物質(zhì)的危險(xiǎn)性/毒性作為其分子結(jié)構(gòu)的一種物理/化學(xué)性質(zhì),是可以預(yù)先進(jìn)行設(shè)計(jì)和控制的。通過這些知識(shí)的傳授讓學(xué)生懂得產(chǎn)生分子毒性的理論基礎(chǔ),影響合成步驟的規(guī)律以及產(chǎn)品制備過程中環(huán)境狀況發(fā)生的變化等。
五、總結(jié)
把綠色化學(xué)融合于化學(xué)教育中已是一種趨勢(shì),已是化學(xué)教育的嶄新課題。綠色化學(xué)的理念應(yīng)始終貫穿于整個(gè)化學(xué)教育之中,因此,化學(xué)教育工作者要樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念,使綠色化學(xué)思想、內(nèi)容從基礎(chǔ)教育貫穿到高等教育,讓學(xué)生了解綠色化學(xué),培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的操作、運(yùn)用、開發(fā)等方面多從綠色化學(xué)的角度來思考;從綠色的角度來說,化學(xué)很多物質(zhì)的制取、化學(xué)工藝等等都值得重新考慮。通過在化學(xué)教學(xué)中滲透融入綠色化學(xué)教育理念和思想,使學(xué)生樹立起牢固的綠色化學(xué)理念和環(huán)保意識(shí),一方面這有利于我國(guó)綠色化學(xué)的大力發(fā)展,也有利于我國(guó)可持續(xù)性發(fā)展政策的貫徹落實(shí),有利于我國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)?;瘜W(xué)教育工作者必須抓住機(jī)遇,努力在化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)思想,為我國(guó)培養(yǎng)具有綠色化學(xué)思想和意識(shí)的社會(huì)主義建設(shè)者。
參考文獻(xiàn)
[1]徐漢生. 高等院校本科生化學(xué)系列教材一綠色化學(xué)導(dǎo)論[M]. 武漢大學(xué)出版社, 2002.
1.綠色化學(xué)的涵義
綠色化學(xué),顧名思義,就是對(duì)環(huán)境無害的化學(xué),也通常被稱為無公害化學(xué).從環(huán)境保護(hù)的角度說,綠色化學(xué)可以定義為利用化學(xué)相關(guān)知識(shí),減少或者消除對(duì)人體、環(huán)境有害的物質(zhì),達(dá)到化學(xué)無公害化.有關(guān)學(xué)者提出了原子利用率理論,本質(zhì)含義就是盡量做到把每一個(gè)原子都充分利用,做到真正的百分百利用.隨著科技的發(fā)展,綠色化學(xué)成為了一門交叉學(xué)科,不僅涉及化學(xué)工藝學(xué),而且還可能涉及機(jī)械、化工、電子、自控等多個(gè)學(xué)科門類.隨著世界各國(guó)積極倡導(dǎo)綠色化學(xué),大力扶持相關(guān)產(chǎn)業(yè),也使綠色化學(xué)成為一門朝陽產(chǎn)業(yè).
2.綠色化學(xué)的核心內(nèi)容
通過對(duì)上文中綠色化學(xué)的多角度定義可以得知,綠色化學(xué)的核心是綠色,綠色當(dāng)然是一個(gè)替代詞.綠色化學(xué)的理念基礎(chǔ)就是我們通常所說的5R原則,所謂5R原則來源就是五個(gè)綠色化學(xué)關(guān)鍵詞的英文首字母,具體為減量(含義為盡量減少相關(guān)污染物的排放)、循環(huán)使用(對(duì)涉及的原材料循環(huán)使用,達(dá)到高利用率)、回收(對(duì)相應(yīng)的污染物進(jìn)行回收處理,做到不浪費(fèi)一點(diǎn)資源)、再生(再生的含義就是盡量使用可以再生的資源,在原料的選擇上下功夫,以利于環(huán)境保護(hù))、拒用(拒用的含義就是拒絕使用有害物質(zhì),積極研發(fā)替代品).通過對(duì)5R原則的介紹,我們知道,綠色化學(xué)的核心理念就是節(jié)約資源,保護(hù)環(huán)境.
二、化學(xué)教學(xué)中引入綠色化學(xué)的必要性
1.綠色化學(xué)與中學(xué)化學(xué)教育
化學(xué)教育是中學(xué)生必修的一門科學(xué)基礎(chǔ)課,也是我國(guó)實(shí)施科教興國(guó)戰(zhàn)略的重要組成部分,對(duì)于培養(yǎng)高素質(zhì)人才至關(guān)重要.在中學(xué)階段,化學(xué)課程的主要任務(wù)就是普及化學(xué)知識(shí),激發(fā)學(xué)生的興趣.中學(xué)階段的化學(xué)課程處于啟蒙階段,所以在學(xué)生啟蒙階段積極培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)觀念十分重要,對(duì)于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展也有一定的教育作用.
2.在中學(xué)化學(xué)中如何引入綠色化學(xué)
熟悉中學(xué)化學(xué)教材的人都知道,在教材的相關(guān)章節(jié)中提到了綠色化學(xué)的重要性,為了從感官上培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)觀念.如在制備有毒氣體時(shí),我們一般的常識(shí)是在通風(fēng)櫥中進(jìn)行,現(xiàn)在結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,為了提高反應(yīng)效率,可以在完全密封的環(huán)境下進(jìn)行反應(yīng),這樣既可以獲得較高的反應(yīng)效率,又可以做到有毒氣體零排放,通過有毒氣體的制取實(shí)驗(yàn),也可以引入綠色化學(xué)概念,提高學(xué)生的綠色化學(xué)修養(yǎng).
三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)理念
1.培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)意識(shí)
查閱相關(guān)資料得知,我國(guó)中學(xué)生在綠色化學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)方面普遍較差,為了改變這一現(xiàn)狀,積極倡導(dǎo)綠色化學(xué)觀念,必須在化學(xué)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)素養(yǎng).我國(guó)化學(xué)教育現(xiàn)狀是重視學(xué)生的理論成績(jī),不重視學(xué)生的綜合素質(zhì)培養(yǎng),特別是綠色化學(xué)理念的培養(yǎng),在這種背景下,教師要承擔(dān)起綠色化學(xué)理念傳播者的重任,以身作則,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中積極倡導(dǎo)并身體力行綠色化學(xué)理念,積極響應(yīng)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展號(hào)召,以5R原則為指導(dǎo)原則(5R原則即減量、循環(huán)、回收、再生、拒用)來培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)理念.也可以作為實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)則,解決教學(xué)實(shí)驗(yàn)中容易出現(xiàn)的浪費(fèi)和污染環(huán)境的系列問題,相關(guān)教學(xué)單位,可以考慮把5R原則作為實(shí)驗(yàn)室守則予以公布,真正發(fā)揮5R原則的作用,切實(shí)讓學(xué)生知道綠色化學(xué)的重要性.
2.應(yīng)用綠色化學(xué)原理,改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
在5R原則的指導(dǎo)下,以綠色化學(xué)理念的培養(yǎng)為契機(jī),積極應(yīng)用綠色化學(xué)原理,改進(jìn)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),真正做到綠色化學(xué)在理念上深入人心,在實(shí)際行動(dòng)上做到實(shí)處,結(jié)合當(dāng)今中學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)際,本文詳細(xì)介紹如何利用綠色化學(xué)原理,對(duì)現(xiàn)在的中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行徹底改造,為了脈絡(luò)清晰,本文從以下幾個(gè)方面介紹:
(1)積極探索新方法
化學(xué)是一門奇妙的學(xué)科,方法多樣性是其主要特點(diǎn),化學(xué)反應(yīng)不是固定的,其反應(yīng)效率和反應(yīng)速度可能因?yàn)榄h(huán)境溫度、反應(yīng)物濃度或者催化劑的不同而有天壤之別,有的反應(yīng)自然反應(yīng)極慢,但是加入相應(yīng)催化劑后可以上百倍的增加反應(yīng)速度,基于這個(gè)原理,我們?cè)谠O(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),一定多探索,積極開發(fā)新的催化劑,盡量使反應(yīng)發(fā)生的快而徹底,減少?gòu)U棄物的產(chǎn)生,從源頭上踐行綠色化學(xué)理念.
(2)實(shí)驗(yàn)的器具多樣性
隨著科技發(fā)展,化學(xué)器具更新很快,在這種背景下,我們要把綠色化學(xué)理念融入到化學(xué)儀器的設(shè)計(jì)生產(chǎn)中,結(jié)合中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)際,我們?cè)谶M(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)時(shí),既可以利用常規(guī)儀器,也可以利用高科技的微型器具,也可以我們自制實(shí)驗(yàn)器具,在實(shí)驗(yàn)過程中要充分考慮綠色化學(xué)理念,積極探索適合綠色化學(xué)的新器具,比如,在濃硫酸與金屬銅反應(yīng)制備硫酸銅的反應(yīng)中,中學(xué)實(shí)驗(yàn)室提供的常規(guī)儀器太大,容易造成浪費(fèi),在這種背景下,我們可以利用微型實(shí)驗(yàn)儀器,這樣既滿足了實(shí)驗(yàn)要求,又大大節(jié)省了反應(yīng)原料,充分體現(xiàn)了綠色化學(xué)的相關(guān)理念,可以對(duì)學(xué)生達(dá)到良好的教育作用.
(3)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和環(huán)境多樣性
通過查閱相關(guān)資料得知,中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)一般不具有很大的危險(xiǎn)性,所以有時(shí)候試驗(yàn)場(chǎng)地不僅僅只局限于實(shí)驗(yàn)室,比如在做pH測(cè)試實(shí)驗(yàn)時(shí),一般實(shí)驗(yàn)室會(huì)提供多種酸或者堿性物質(zhì)以備檢測(cè),但是這樣會(huì)浪費(fèi)大量的實(shí)驗(yàn)原料,為了積極踐行綠色化學(xué)理念,教師可以把學(xué)生實(shí)驗(yàn)室放在野外,學(xué)生采集相關(guān)標(biāo)本,研磨成汁,再用相關(guān)試劑測(cè)試物質(zhì)的酸堿性或者具體的pH,這樣既可以節(jié)省實(shí)驗(yàn)材料,又可以給學(xué)生主動(dòng)性.因?yàn)椋瑢?shí)驗(yàn)室的物質(zhì)已經(jīng)知道酸堿性,所以學(xué)生做的只是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),而上述新方法,由于不知道所采集標(biāo)本的酸堿性,所以這就成了探索性實(shí)驗(yàn),大大喚起了學(xué)生的積極性,也十分符合綠色化學(xué)的理念.
3.藥品利用綠色化
藥品利用綠色化也是綠色化學(xué)理念的重要方面,藥品利用綠色化就是在化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),要節(jié)約藥品,合理使用藥品,對(duì)于價(jià)格昂貴的藥品,還要積極探索替代品,以節(jié)約珍貴的資源,從藥品利用層面上踐行綠色化學(xué)理念.
四、化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)教育理念的行動(dòng)研究
1.充分挖掘教材中的綠色化學(xué)資源
現(xiàn)在的中學(xué)化學(xué)教材都十分重視綠色化學(xué)理念,在課本中都隨處可見綠色化學(xué)理念,通過實(shí)際閱讀中學(xué)化學(xué)課本,教材中的綠色化學(xué)理念主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
(1)節(jié)省資源作為主體.在中學(xué)化學(xué)課本中,以節(jié)約資源作為整本書的理念支撐,例如在氯堿工業(yè)中采取了循環(huán)操作,體現(xiàn)了綠色化學(xué)中節(jié)省資源能源的基本原理.
(2)在設(shè)計(jì)中學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),把綠色化學(xué)理念貫穿其中,在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)圖時(shí),尾氣處理必不可少.
關(guān)鍵詞:高考化學(xué) 趨勢(shì) 綠色化學(xué)
高考將各學(xué)科知識(shí)點(diǎn)的考察融入到社會(huì)與生活中,通過理論與現(xiàn)實(shí)問題的結(jié)合,考察學(xué)生對(duì)課本知識(shí)的理解、應(yīng)用以及解決實(shí)際問題的能力,以此來促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)思想方法的掌握。2000年廣東高考綜合能力測(cè)試題第21題首次在全國(guó)高考化學(xué)試題中明確使用了“綠色化學(xué)”一詞,由此開創(chuàng)了高考化學(xué)試題的一個(gè)新趨勢(shì)。
一、綠色化學(xué)的考點(diǎn)
縱觀近幾年的高考化學(xué)試題,主要涉及到以下三個(gè)方面的綠色化學(xué)知識(shí):
1.提高原子利用率,力圖使所有作為原料的原子都被產(chǎn)品所消納,實(shí)現(xiàn)“零排放”,節(jié)省資源。例如在硝酸工業(yè)、合成氨工業(yè),循環(huán)操作在接觸法制硫酸、聯(lián)合制堿法的工藝流程中的應(yīng)用等,都體現(xiàn)了節(jié)約資源、提高原子利用率的思想。
2.在無毒無害的條件下進(jìn)行反應(yīng),以減少?gòu)U棄物的排放。采用尾氣回收的方法或者更新裝置以減少和防止環(huán)境污染。如教材中對(duì)氨氧化法制硝酸、煉鐵、煉鋼等都介紹了尾氣處理工藝或者尾氣吸收的裝置。這些實(shí)例都體現(xiàn)了綠色化學(xué)中從源頭上控制和減少工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染而不是污染了再治理的要求,強(qiáng)調(diào)了對(duì)環(huán)境更友好的生產(chǎn)方式。
3,開發(fā)綠色實(shí)驗(yàn),應(yīng)用新的化學(xué)反應(yīng)條件。如實(shí)驗(yàn)室用H2O2分解代替KClO3分解制O2法,實(shí)現(xiàn)了原料和反應(yīng)過程的綠色化。教材中介紹的無氰電鍍,由乙炔制乙醛工業(yè)生產(chǎn)中使用非汞催化劑等直接體現(xiàn)了綠色化學(xué)的思想。
二、綠色化學(xué)的內(nèi)涵
綠色化學(xué)的核心內(nèi)涵是指在化工生產(chǎn)和化學(xué)反應(yīng)中減少和控制有毒有害物質(zhì)的產(chǎn)生,使整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)零排放和零污染。下面將以實(shí)例解析綠色化學(xué)的內(nèi)涵。
2007年廣東卷第32題:以下反應(yīng)最符合綠色化學(xué)原子經(jīng)濟(jì)性要求的是u。
A.乙烯聚合為聚乙烯高分子材料。
B.甲烷與氯氣制備一氯甲烷。
c.以銅和濃硝酸為原料生產(chǎn)硝酸銅。
D.用SiO2制備高純硅。
該題考察的是綠色經(jīng)濟(jì)的核心概念――原子經(jīng)濟(jì)性。原子經(jīng)濟(jì)性要求充分利用原料,最大限度減少?gòu)U棄物的排放,要求用最少的原料與步驟、最小的污染與副反應(yīng)物,制成最多的目標(biāo)物。原子經(jīng)濟(jì)性用原子利用率來表示:
原子利用率:目標(biāo)產(chǎn)物質(zhì)量,產(chǎn)物總質(zhì)量×100%
原子利用率越高表示該方案越環(huán)保。選項(xiàng)A乙烯聚合只生成一種產(chǎn)物,原子利用率為100%,故答案為A;B選項(xiàng)CH4+C12CH2CI+HCl,產(chǎn)生一氯甲烷和氯化氫,氯化氫能對(duì)環(huán)境造成污染;C選項(xiàng)Cu+4HNO2(濃)=Cu(NO2)2+2NO2+2H2O,二氧化氮能對(duì)環(huán)境造成污染;D選項(xiàng)2C+SiO高溫Si+2CO,產(chǎn)物CO亦能造成環(huán)境污染。由該題我們知道,原子利用率高的反應(yīng)才是具有原子經(jīng)濟(jì)性的反應(yīng),也才最符合綠色化學(xué)原則。這種反應(yīng)只能有一種產(chǎn)物,而這樣的反應(yīng)類型有化合反應(yīng),加成、加聚反應(yīng),原子重排反應(yīng)。同時(shí)還要注意綠色化學(xué)強(qiáng)調(diào)重復(fù)以及回收方式的循環(huán)利用,重復(fù)和回收都有利于降低成本、減少污染。
三、綠色化學(xué)試題給教學(xué)的啟示
1.以綠色化學(xué)理念貫穿教學(xué)。在教學(xué)中,始終引導(dǎo)學(xué)生用綠色化學(xué)的理念理解化學(xué)原理、評(píng)價(jià)化學(xué)問題,積極思考和改進(jìn)產(chǎn)物不符合原子經(jīng)濟(jì)性的化學(xué)反應(yīng)并找到合適的解決方法。當(dāng)目標(biāo)物有幾種反應(yīng)方式時(shí),計(jì)算原子利用率,找到最優(yōu)方案。對(duì)于有污染的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn),設(shè)計(jì)符合綠色原則的實(shí)驗(yàn)方案,提高綠色化學(xué)應(yīng)用能力。
教材中的很多實(shí)驗(yàn)過程都能產(chǎn)生廢氣或廢物造成環(huán)境污染,如Cl2的制取與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)、氮化合物的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)等等,因此在教學(xué)中,教師在傳授知識(shí)培養(yǎng)學(xué)生技能的同時(shí),要引導(dǎo)學(xué)生積極思考,對(duì)教材中污染環(huán)境的反應(yīng)、實(shí)驗(yàn)裝置、材料進(jìn)行改革創(chuàng)新,使其更綠色環(huán)保。
2.提升教師科研素質(zhì)。良好的教學(xué)效果要求教師首先具備較高的知識(shí)素養(yǎng),能自主研習(xí)教學(xué)內(nèi)容,理解教材更替的原因,能用科學(xué)的綠色化學(xué)理念評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。在知識(shí)大沖擊的時(shí)代,知識(shí)更新?lián)Q代的速度很快,只有不斷同步更新自己的知識(shí),才能培養(yǎng)出合格的學(xué)生。因此教師必須具備持續(xù)學(xué)習(xí)的能力,以增加知識(shí)、與時(shí)俱進(jìn)、完善自我。
3.踐行綠色化學(xué)理念。理念促進(jìn)行為,行為習(xí)慣反之也能深化理念,只有在行動(dòng)中踐行綠色化學(xué)的理念,才能在實(shí)踐中用綠色化學(xué)的理念審視化工生產(chǎn)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)。在生活中,學(xué)生需從小事做起,如垃圾分類投放、節(jié)約能源,使用環(huán)保電池、節(jié)能燈、太陽能熱水器,不適用不易降解的一次性衛(wèi)生用具,不隨意亂扔舊電池等。多關(guān)注綠色化學(xué)領(lǐng)域的新成果。同時(shí)也能為環(huán)保出謀劃策。
一、化學(xué)所面臨的挑戰(zhàn)
1.1化學(xué)的形象正在被與其交叉的學(xué)科的巨大成功所埋沒
化學(xué)是一門中心科學(xué),化學(xué)與生命、材料等朝陽科學(xué)有非常密切的聯(lián)系,產(chǎn)生了許多重要的交叉學(xué)科,但化學(xué)作為中心學(xué)科的形象反而被其交叉學(xué)科的巨大成就所埋沒?;瘜W(xué)這門重要的中心科學(xué)(centralscience)反而被社會(huì)看作是伴娘科學(xué)(bridesmaidscience)而不受重視。
1.2化學(xué)正被各種各樣的環(huán)境污染問題所困擾
化學(xué)的發(fā)展在不斷促進(jìn)人類進(jìn)步的同時(shí),在客觀上使環(huán)境污染成為可能,但是起決定性的是人的因素,最終要靠人們的認(rèn)識(shí)不斷提升來解決這個(gè)問題。一些著名的環(huán)境事件多數(shù)與化學(xué)有關(guān),諸如臭氧層空洞、白色污染、酸雨和水體富營(yíng)養(yǎng)化等;另一方面把所有的環(huán)境問題都?xì)w結(jié)為化學(xué)的原因,顯然是不公平的,比如森林銳減、沙塵暴和煤的燃燒等。這當(dāng)然與化學(xué)沒有樹立好自己的品牌有關(guān)系,在最早的化學(xué)工藝流程里面,根本沒有把廢氣和廢渣的處理納入考慮范圍,因此很多化學(xué)工藝都是會(huì)帶來環(huán)境污染的?,F(xiàn)在,有些人把化學(xué)和化工當(dāng)成了污染源。人們開始厭惡化學(xué),進(jìn)而對(duì)化學(xué)產(chǎn)生了莫名其妙的恐懼心理,結(jié)果造成凡是有“人工添加劑”的食品都不受歡迎,有些化妝品廠家也反復(fù)強(qiáng)調(diào)本產(chǎn)品不含有任何“化學(xué)物質(zhì)”。事實(shí)上,這些是對(duì)化學(xué)的偏見,監(jiān)測(cè)、分析和治理環(huán)境的卻恰恰是化學(xué)家。
二、綠色化學(xué)是應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的必然
科學(xué)不但要認(rèn)識(shí)世界和改造世界,還要保護(hù)世界?;瘜W(xué)也如此,為了應(yīng)對(duì)化學(xué)所面臨的挑戰(zhàn),提倡綠色化學(xué)是刻不容緩。
2.1綠色化學(xué)的概念
綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)或清潔化學(xué),是指化學(xué)反應(yīng)和過程以“原子經(jīng)濟(jì)性”為基本原則,即在獲取新物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)中充分利用參與反應(yīng)的每個(gè)原料原子,在始端就采用實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的科學(xué)手段,因而過程和終端均為零排放和零污染,是一門從源頭阻止污染的化學(xué)。綠色化學(xué)不同于環(huán)境保護(hù),綠色化學(xué)不是被動(dòng)地治理環(huán)境污染,而是主動(dòng)的防止化學(xué)污染,從而在根本上切斷污染源,所以綠色化學(xué)是更高層次的環(huán)境友好化學(xué)。
2.2綠色化學(xué)的產(chǎn)生及其背景
當(dāng)今,可持續(xù)發(fā)展觀是世人普遍認(rèn)同的發(fā)展觀。它強(qiáng)調(diào)人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境和資源的協(xié)調(diào)發(fā)展,既要發(fā)展經(jīng)濟(jì),又要保護(hù)自然資源和環(huán)境,使子孫后代能永續(xù)發(fā)展。綠色化學(xué)正是基于人與自然和諧發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展理論。在1984年,美國(guó)環(huán)保局(EPA)提出“廢物最小化”,這是綠色化學(xué)的最初思想。1989年,美國(guó)環(huán)保局又提出了“污染預(yù)防”的概念。1990年,美聯(lián)邦政府通過了“防止污染行動(dòng)”的法令,將污染的防止確立為國(guó)策,該法案條文中第一次出現(xiàn)了“綠色化學(xué)”一詞。1992年,美國(guó)環(huán)保局又了“污染預(yù)防戰(zhàn)略”。1995年,美國(guó)政府設(shè)立了“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”。1999年英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)創(chuàng)辦了第一份國(guó)際性《綠色化學(xué)》雜志,標(biāo)志著綠色化學(xué)的正式產(chǎn)生。我國(guó)也緊跟世界化學(xué)發(fā)展的前沿,在1995年,中國(guó)科學(xué)院化學(xué)部確定了《綠色化學(xué)與技術(shù)》的院士咨詢課題。
2.3綠色化學(xué)的核心內(nèi)容
原子經(jīng)濟(jì)性是綠色化學(xué)的核心內(nèi)容,這一概念最早是1991年美國(guó)Stanford大學(xué)的著名有機(jī)化學(xué)家Trost(為此他曾獲得了1998年度的“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”的學(xué)術(shù)獎(jiǎng))提出的,即原料分子中究竟有百分之幾的原子轉(zhuǎn)化成了產(chǎn)物。理想的原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)是原料分子中的原子百分之百地轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物,不產(chǎn)生副產(chǎn)物或廢物,實(shí)現(xiàn)廢物的“零排放”。他用原子利用率衡量反應(yīng)的原子經(jīng)濟(jì)性,認(rèn)為高效的有機(jī)合成應(yīng)最大限度地利用原料分子的每一個(gè)原子,使之結(jié)合到目標(biāo)分子中。綠色化學(xué)的原子經(jīng)濟(jì)性的反應(yīng)有兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn):一是最大限度地利用了原料,二是最大限度地減少了廢物的排放。原子利用率的表達(dá)式是:
原子利用率=(預(yù)期產(chǎn)物的式量/反應(yīng)物質(zhì)的式量之和)×100%
如無公害氧化劑過氧化氫的制備可采用乙基蒽醌法,即由氫和氧在2-乙基蒽醌和Pd為催化劑作用下直接合成,2-乙基蒽醌復(fù)出并可循環(huán)使用。此反應(yīng)原子利用率為100%,體現(xiàn)了原子經(jīng)濟(jì)性,減少?gòu)U物的生成和排放,是典型的零排放例子。
2.4綠色化學(xué)的12項(xiàng)原則和5R原則
為了簡(jiǎn)述了綠色化學(xué)的主要觀點(diǎn),P.T.Anastas和J.C.Waner曾提出綠色化學(xué)的12項(xiàng)原則,這12項(xiàng)原則對(duì)我們今后從事綠色化學(xué)的研究具有一定的指導(dǎo)作用。
Ⅰ.防止——防止產(chǎn)生廢棄物要比產(chǎn)生后再去處理和凈化好得多。
Ⅱ.講原子經(jīng)濟(jì)——應(yīng)該設(shè)計(jì)這樣的合成程序,使反應(yīng)過程中所用的物料能最大限度地進(jìn)到終極產(chǎn)物中。
Ⅲ.較少有危害性的合成反應(yīng)出現(xiàn)——無論如何要使用可以行得通的方法,使得設(shè)計(jì)合成程序只選用或產(chǎn)出對(duì)人體或環(huán)境毒性很小最好無毒的物質(zhì)。
Ⅳ.設(shè)計(jì)要使所生成的化學(xué)產(chǎn)品是安全的——設(shè)計(jì)化學(xué)反應(yīng)的生成物不僅具有所需的性能,還應(yīng)具有最小的毒性。
Ⅴ.溶劑和輔料是較安全的——盡量不同輔料(如溶劑或析出劑)當(dāng)不得已使用時(shí),盡可能應(yīng)是無害的。
Ⅵ.設(shè)計(jì)中能量的使用要講效率——盡可能降低化學(xué)過程所需能量,還應(yīng)考慮對(duì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的效益。合成程序盡可能在大氣環(huán)境的溫度和壓強(qiáng)下進(jìn)行。
Ⅶ.用可以回收的原料——只要技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上是可行的,原料應(yīng)能回收而不是使之變壞。
Ⅷ.盡量減少派生物——應(yīng)盡可能避免或減少多余的衍生反應(yīng)(用于保護(hù)基團(tuán)或取消保護(hù)和短暫改變物理、化學(xué)過程),因?yàn)檫M(jìn)行這些步驟需添加一些反應(yīng)物同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生廢棄物。
Ⅸ.催化作用——催化劑(盡可能是具選擇性的)比符合化學(xué)計(jì)量數(shù)的反應(yīng)物更占優(yōu)勢(shì)。
Ⅹ.要設(shè)計(jì)降解——按設(shè)計(jì)生產(chǎn)的生成物,當(dāng)其有效作用完成后,可以分解為無害的降解產(chǎn)物,在環(huán)境中不繼續(xù)存在。
Ⅺ.防止污染進(jìn)程能進(jìn)行實(shí)時(shí)分析——需要不斷發(fā)展分析方法,在實(shí)時(shí)分析、進(jìn)程中監(jiān)測(cè),特別是對(duì)形成危害物質(zhì)的控制上。
Ⅻ.特別是從化學(xué)反應(yīng)的安全上防止事故發(fā)生——在化學(xué)過程中,反應(yīng)物(包括其特定形態(tài))的選擇應(yīng)著眼于使包括釋放、爆炸、著火等化學(xué)事故的可能性降至最低。
為了更明確的表述綠色化學(xué)在資源使用上的要求,人們又提出了5R理論:
Ⅰ.減量——Reduction減量是從省資源少污染角度提出的。減少用量、在保護(hù)產(chǎn)量的情況下如何減少用量,有效途徑之一是提高轉(zhuǎn)化率、減少損失率。②減少“三廢”排放量。主要是減少?gòu)U氣、廢水及廢棄物(副產(chǎn)物)排放量,必須排放標(biāo)準(zhǔn)以下。
Ⅱ.重復(fù)使用——Reuse重復(fù)使用這是降低成本和減廢的需要。諸如化學(xué)工業(yè)過程中的催化劑、載體等,從一開始就應(yīng)考慮有重復(fù)使用的設(shè)計(jì)。
Ⅲ.回收——Recycling回收主要包括:回收未反應(yīng)的原料、副產(chǎn)物、助溶劑、催化劑、穩(wěn)定劑等非反應(yīng)試劑。
Ⅵ.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。它要求化工產(chǎn)品生產(chǎn)在工藝設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到有關(guān)原材料的再生利用。
Ⅴ.拒用——Rejection拒絕使用是杜絕污染的最根本辦法,它是指對(duì)一些無法替代,又無法回收、再生和重復(fù)使用的毒副作用、污染作用明顯的原料,拒絕在化學(xué)過程中使用。
三、綠色化學(xué)的發(fā)展前景
3.1反應(yīng)原料的綠色化即反應(yīng)原料符合5R原則。
3.2原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)在基本有機(jī)原料的生產(chǎn)中,已有一些原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)的典范,如丙烯氫甲?;贫∪?、甲醇羰化制醋酸和從丁二烯和氫氰酸合成己二腈等。
3.3高效合成法不涉及分離高效的的多步合成無疑是潔凈技術(shù)的重要組成部分。
3.4.提高反應(yīng)的選擇性———定向合成如不對(duì)稱合成。
3.5.環(huán)境友好催化劑例如在正己烷的裂解反應(yīng)中,固體酸SiO2-AlCl3比普通AlCl3具有更好的選擇性,更小的腐蝕性。
3.6.物理方法促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)如微波引發(fā)和促進(jìn)DielsAlder反應(yīng)、Claisen重排、縮合等許多重要的有機(jī)反應(yīng)。
3.7.酶促有機(jī)化學(xué)反應(yīng)酶促有機(jī)化學(xué)反應(yīng)有高效性、選擇性、反應(yīng)條件溫和和自身對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)。
3.8溶劑化學(xué)污染不僅來源于原料和產(chǎn)品,而且與反應(yīng)介質(zhì)、分離和配方中使用的溶劑有關(guān),有毒揮發(fā)性溶劑替代品的研究是綠色化學(xué)的重要研究方向。如超臨界流體、水相有機(jī)合成和室溫熔鹽溶劑等。
3.9.計(jì)算機(jī)輔助綠色化學(xué)設(shè)計(jì)和模擬在化學(xué)化工領(lǐng)域,計(jì)算機(jī)已廣泛用于構(gòu)效分析、結(jié)構(gòu)解析、反應(yīng)性預(yù)測(cè)、故障診斷及控制等許多方面。無疑,計(jì)算機(jī)在尋找符合綠色化學(xué)原則的最佳反應(yīng)路線、化工過程最優(yōu)化、產(chǎn)品設(shè)計(jì)等方面推動(dòng)了綠色化學(xué)的更快發(fā)展。
3.10環(huán)境友好產(chǎn)品如可降解塑料、環(huán)境友好農(nóng)藥、綠色燃料、綠色涂料和CFCs替代物等。綠色化學(xué)為化學(xué)的發(fā)展注入了新的活力,在21世紀(jì)化學(xué)必將大有可為。
參考文獻(xiàn)
[1]王恩舉.漫談綠色化學(xué).大學(xué)化學(xué),2002,(4)
【關(guān)鍵詞】綠色化學(xué) 高職院校 化學(xué)教育
綠色化學(xué)是指化學(xué)反應(yīng)和過程以“原子經(jīng)濟(jì)性”為基本原則,即在獲取新物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)中充分利用參與反應(yīng)的每個(gè)原料原子,在始端就采用實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的科學(xué)手段。綠色化學(xué)在過程和終端均為零排放和零污染,是一門從源頭阻止污染的化學(xué)。它不是被動(dòng)地治理環(huán)境污染,而是主動(dòng)地防止化學(xué)污染,從而在根本上切斷污染源,其在節(jié)約能源、防治環(huán)境污染、保障人類安全與健康等方面,發(fā)揮著重要作用?;瘜W(xué)教育由理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分組成,高職院校應(yīng)在化學(xué)教育的全過程中實(shí)施綠色化學(xué)教學(xué),增強(qiáng)學(xué)生的綠色化學(xué)的意識(shí)。
理論教學(xué)中的綠色化學(xué)教育
在理論上要實(shí)施綠色化學(xué)教學(xué),首先要培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)意識(shí)。這就要求教師必須有強(qiáng)烈的綠色意識(shí),只有具備了綠色化學(xué)意識(shí)才能產(chǎn)生積極的行為效果,才能對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo),從而使綠色化學(xué)的理念滲透到學(xué)生的思想中。因此,高職院?;瘜W(xué)教師對(duì)于綠色化學(xué)的有關(guān)知識(shí)要有充分的了解和掌握,并且要將知識(shí)運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)意識(shí),讓學(xué)生充分理解并接納綠色化學(xué)知識(shí)。綠色化學(xué)理念提倡的是教學(xué)手段的現(xiàn)代化以及教學(xué)方法多樣性。因此,要將現(xiàn)代化的教學(xué)手段運(yùn)用到化學(xué)教學(xué)中,要開展多媒體教學(xué),利用多媒體技術(shù),將綠色化學(xué)理念通過圖、文、聲、像和三維動(dòng)畫等方式展現(xiàn)出來。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的綠色化學(xué)教育
1.采用微量化實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約
微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是近年來新興的一種化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法,是指在微型化的實(shí)驗(yàn)裝置中,盡可能少的采用試劑來獲取化學(xué)結(jié)果,這種方法能使得中間生成物的轉(zhuǎn)移的過程盡可能的減少。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)象明顯、節(jié)約實(shí)驗(yàn)材料、節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間、減少污染、實(shí)驗(yàn)效果好、安全且攜帶方便。一般情況下,微型實(shí)驗(yàn)的試劑量是常規(guī)實(shí)驗(yàn)試劑量的1/10~1/1000,與綠色化學(xué)的宗旨完全吻合,因此,應(yīng)該大力提倡并且給予實(shí)施。高職院校應(yīng)該在保證實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、實(shí)驗(yàn)效果好的前提下開展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)中用常量?jī)x器降低試劑的濃度,以及試劑的用量盡可能的降到最低。如與原來的實(shí)驗(yàn)相比,乙酰水楊酸實(shí)驗(yàn)微型化、乙酸乙酯合成實(shí)驗(yàn)微型化試劑的用量減少了l/10~l/5,也縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)一方面降低了經(jīng)濟(jì)成本,另一方面還具有環(huán)保價(jià)值。
2.盡量選擇系列化實(shí)驗(yàn)、串聯(lián)實(shí)驗(yàn)或組合實(shí)驗(yàn)
選擇系列化實(shí)驗(yàn)、串聯(lián)實(shí)驗(yàn)或組合實(shí)驗(yàn)有利于實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物或中間產(chǎn)物循環(huán)使用。用前一實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物作為后一實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)物,以減少試劑用量和環(huán)境污染。如乙醇系列實(shí)驗(yàn):工業(yè)酒精-95%的乙醇-乙酸乙酯-乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)測(cè)定及乙酸乙酯-乙酰乙酸乙酯-苯甲酰乙酸乙酯;乙酰水楊酸系列。在合成實(shí)驗(yàn)“硅鎢酸催化合成乙酰水楊酸”中,學(xué)生合成的產(chǎn)品粗品可以為基本操作實(shí)驗(yàn)“重結(jié)晶”之用,學(xué)生精制以后的乙酰水楊酸純品又可為基本操作實(shí)驗(yàn)“熔點(diǎn)的測(cè)定”之用,同時(shí)又可為薄層層析實(shí)驗(yàn)所用,如條件允許,還可以作為樣品進(jìn)行紅外吸收光譜測(cè)定實(shí)驗(yàn)。在“乙二酸綠色合成與表征”實(shí)驗(yàn)中,對(duì)合成的乙二酸粗產(chǎn)品可作為“重結(jié)晶”實(shí)驗(yàn)的原料;重結(jié)晶后的產(chǎn)物既可以作為“熔點(diǎn)測(cè)定”實(shí)驗(yàn)及“酸堿滴定”實(shí)驗(yàn)的試劑,又可以作為“有機(jī)元素分析”實(shí)驗(yàn)的樣品。
3.重視“三廢”處理,實(shí)現(xiàn)污染最低化
綠色化學(xué)的宗旨是從源頭上對(duì)污染進(jìn)行阻止,因此,應(yīng)該用化學(xué)的方法對(duì)實(shí)驗(yàn)室的“三廢”進(jìn)行處理,采取回收再利用的舉措。一方面實(shí)現(xiàn)了綠色化學(xué)的理念,另外一方面節(jié)約了實(shí)驗(yàn)開支。在進(jìn)行綠色化學(xué)教學(xué)過程中,應(yīng)該將重視“三廢”處理,實(shí)現(xiàn)污染最低化作為高職院校綠色化學(xué)教學(xué)的一個(gè)重要原則。從學(xué)生剛開始接觸實(shí)驗(yàn)室時(shí),就應(yīng)該將“三廢”不經(jīng)處理直接排放造成的危害滲透到學(xué)生的意識(shí)里,樹立高職院校學(xué)生綠色化學(xué)的理念,養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。另外,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,要增加研究實(shí)驗(yàn)后廢棄物無害化的處理這一環(huán)節(jié),使得學(xué)生對(duì)于回收實(shí)驗(yàn)廢棄物有足夠的重視,實(shí)現(xiàn)廢棄物的循環(huán)再利用,從而將污染控制到最低。如常見有機(jī)溶劑的回收利用,廢氣的吸附,校園雨水酸度的測(cè)定及水質(zhì)凈化,含重金屬實(shí)驗(yàn)廢液的分類回收處理等實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)貼近實(shí)際生活,在實(shí)驗(yàn)過程中能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性,能加強(qiáng)學(xué)生的綠色化學(xué)的意識(shí)。
4.采用多媒體輔助教學(xué),實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化
多媒體技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用和發(fā)展對(duì)于自然資源的保護(hù)以及降低實(shí)驗(yàn)環(huán)境的污染具有重要作用。多媒體技術(shù)能將設(shè)備比較復(fù)雜、反應(yīng)速度慢以及操作條件苛刻或者是一些常規(guī)實(shí)驗(yàn)無法開展的實(shí)驗(yàn)用生動(dòng)的多媒體形式展現(xiàn)在學(xué)生的眼前,寓教于樂,增加學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。另外,對(duì)于有一些藥品消耗量大或易燃易爆、操作不易控制或者是環(huán)境污染嚴(yán)重的實(shí)驗(yàn),在教學(xué)過程中,可以用多媒體進(jìn)行模擬演示實(shí)驗(yàn),這樣既完成了教學(xué)任務(wù),還將綠色化學(xué)的教學(xué)理論滲透到了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中。如芳烴和鹵代烴的性質(zhì)實(shí)驗(yàn),改用計(jì)算機(jī)模擬教學(xué),無污染,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯,教學(xué)效果顯著。
總之,在高職院?;瘜W(xué)教學(xué)中進(jìn)行綠色化學(xué)教育,是素質(zhì)教育的一項(xiàng)重要的內(nèi)容,也是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)社會(huì)、對(duì)將來責(zé)任感的一項(xiàng)重要的舉措。有助于提高學(xué)生的環(huán)保意識(shí),提高學(xué)生環(huán)保的能力,同時(shí)還有助于從根本上阻止污染,改善環(huán)境,提高化學(xué)教育教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
[1]張康華,曹小華,謝寶華.化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與綠色化學(xué)教育[J].2010,29(05):123-126.
[關(guān)鍵詞] 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué);綠色化學(xué)教育;環(huán)境保護(hù)教育
[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 1008-2549(2017) 06-0108-02
“綠色化學(xué)”是伴隨著綠色食品、綠色消費(fèi)的生活概念而提出的。綠色化學(xué)換言之又稱無害化學(xué),是利用化學(xué)來防止環(huán)境污染的一種可取性措施。生活各方面不再使用有毒的有害物|以及妥善處理產(chǎn)生的廢棄物,做到從根源上阻止污染的產(chǎn)生是綠色化學(xué)的使用理念。從根本上通過化學(xué)改善保護(hù)環(huán)境,推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展是綠色化學(xué)的目標(biāo)。以此我們應(yīng)該在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中加入綠色化學(xué)教育,使學(xué)生能夠從化學(xué)的角度使用相關(guān)知識(shí)對(duì)環(huán)境污染作出分析以及對(duì)一些化學(xué)現(xiàn)象做出合理解釋。綠色化學(xué)代表的不僅僅是一種理念,更是在生活實(shí)際操作中所帶來的社會(huì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)方面的效益。我們要在化學(xué)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中最大可能地減少?gòu)U棄物的排放問題,盡可能做到“零排放”,從根源上解決環(huán)境污染問題。
一 綠色化學(xué)的核心涵義
綠色化學(xué)又為環(huán)境友好化學(xué),通過利用化學(xué)的技術(shù)來對(duì)環(huán)境污染問題進(jìn)行處理,來降低或者消除化學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)或者制造的過程中有害物質(zhì)的產(chǎn)生,使設(shè)計(jì)的化學(xué)過程和環(huán)境更加環(huán)保友好,從而在源頭上緩解化學(xué)污染的問題。
綠色化學(xué)從原料的安全性、節(jié)能型以及友好型等方面評(píng)價(jià)化學(xué)反應(yīng)的優(yōu)勢(shì)。原子利用率及環(huán)境因子則是綠色化學(xué)的核心內(nèi)容。充分利用化學(xué)反應(yīng)物中的每一個(gè)反應(yīng)分子,從而在充分利用資源的同時(shí)又能防止環(huán)境污染。原子的利用率越高,那么相應(yīng)的所產(chǎn)生的污染物就越少,環(huán)境因子越小,相應(yīng)的對(duì)環(huán)境做成的污染也就越小。環(huán)境因子是在化學(xué)反應(yīng)過程中,所生成的廢物質(zhì)量占目標(biāo)產(chǎn)物質(zhì)量的比重。
把綠色化學(xué)融入化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中去,有效地減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)中所產(chǎn)生的廢棄物對(duì)環(huán)境造成的污染,培養(yǎng)了學(xué)生的環(huán)境綠化意識(shí);化學(xué)這門自然學(xué)科與社會(huì)環(huán)境的聯(lián)系十分密切,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中引入綠色化學(xué)教學(xué)模式,從而培養(yǎng)綠色化學(xué)人才。
二 化學(xué)實(shí)驗(yàn)中引入綠色化學(xué)
1 加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)
化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)則是一個(gè)產(chǎn)生廢棄物的過程,同時(shí)也是制造污染導(dǎo)致環(huán)境破壞的課程。當(dāng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢棄物順著實(shí)驗(yàn)室的下水道排出時(shí),污染物便會(huì)流入河中或者滲透進(jìn)地下,那么一些有機(jī)物和重金屬就會(huì)對(duì)土質(zhì)、河流造成嚴(yán)重污染,從而損害人類健康,影響人們的正常生活,因此在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要不斷滲透綠色化學(xué)的思想,對(duì)學(xué)生重視環(huán)境、愛護(hù)環(huán)境的習(xí)慣進(jìn)行培養(yǎng),養(yǎng)成好習(xí)慣。對(duì)待所產(chǎn)生的廢棄物要進(jìn)行及時(shí)回收處理,堅(jiān)決不能隨便倒瀉,導(dǎo)致環(huán)境的污染。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中需要分別設(shè)立“廢酸回收瓶”和“廢堿回收瓶”,對(duì)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的廢酸廢堿進(jìn)行回收。比如化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,所產(chǎn)生的硫酸鏈霉素與硫酸鐵產(chǎn)生反應(yīng)后生成的結(jié)合物在進(jìn)行傾倒之前,應(yīng)該將其中規(guī)定的PH后排放,那么對(duì)實(shí)驗(yàn)室不能立即處理掉的有害物質(zhì)比如破損溫度計(jì)中的水銀,就要妥善處理將其回收入瓶中用水封好,通過有機(jī)化合物等回收到指定容器內(nèi)送進(jìn)藥品庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)一處理。在這一過程中要特別注意,電池不能進(jìn)行倒置,否則其中有害液體將滲出污染環(huán)境。
2 加強(qiáng)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革
綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)本就是化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程中的教育創(chuàng)新內(nèi)容,其指導(dǎo)方針是以綠色化學(xué)為主要內(nèi)容,用預(yù)防化學(xué)污染的新思想、新方法以及新技術(shù)來對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及教育方法進(jìn)行相應(yīng)的一定改進(jìn),極大減少實(shí)驗(yàn)室所產(chǎn)生的三廢物質(zhì),也在一定程度上消除有害物質(zhì),來實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的要求。比如在“二元溶液沸點(diǎn)組成圖的繪制”實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn),由原來的二元溶液一環(huán)乙烷改為乙醇一環(huán)乙烷。因?yàn)楸綄?duì)人體有危害,同時(shí)也會(huì)造成環(huán)境污染,改為乙醇之后有效地對(duì)其所含毒性進(jìn)行降低,并且對(duì)回收液進(jìn)行重調(diào)沸點(diǎn),再次利用。這樣做不僅減少了化學(xué)試驗(yàn)成本還相應(yīng)的降低了化學(xué)環(huán)境污染,使得乙醇一環(huán)乙烷被回收反復(fù)利用,不倒瀉在環(huán)境中。
3 開展化學(xué)的微型試驗(yàn)
綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)是在綠色化學(xué)的思想指導(dǎo)下,對(duì)常規(guī)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一定的教學(xué)改革從而形成的新的化學(xué)實(shí)驗(yàn)辦法。通過大力開展微型的化學(xué)實(shí)驗(yàn),主要通過改用常規(guī)的小容量?jī)x器,在對(duì)實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)操作不變的前提之下進(jìn)行微型實(shí)驗(yàn),從而減少了藥品用量,以及反應(yīng)物和造成的污染 。而另一方面所進(jìn)行微型實(shí)驗(yàn)會(huì)使整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程更加安全、便捷,有效地減少了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的成本經(jīng)費(fèi)。比如在進(jìn)行硫酸鏈霉素水解速度常數(shù)以及乙酸乙酯皂化反應(yīng)常數(shù)的化學(xué)測(cè)驗(yàn)時(shí),從原定化學(xué)實(shí)驗(yàn)容器20ml改為10ml的取樣,試劑的用量特別少,操作起來就相比之前更加迅速簡(jiǎn)練,重要的是采用微型容器不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。
4 重視實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢棄液體回收處理
化學(xué)實(shí)驗(yàn)室所產(chǎn)生的廢棄液體種類比較多但是量不是很大,我們通過結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,對(duì)廢棄液體進(jìn)行規(guī)整分類,將其分類儲(chǔ)存在統(tǒng)一規(guī)定的容器之中,由專門的工作人員處理廢棄液體。那么在對(duì)廢棄液體進(jìn)行處理的過程中就需要實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師對(duì)其認(rèn)真負(fù)責(zé),注重培養(yǎng)學(xué)生的操作技能訓(xùn)練,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)化學(xué)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)。因此要求學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)之后產(chǎn)生的廢棄液體以及渣滓必須倒入制定的容器之中。實(shí)驗(yàn)室的工作人員及指導(dǎo)老師也必須具有高度的責(zé)任心,對(duì)各種廢棄液體進(jìn)行及時(shí)認(rèn)真地收集。經(jīng)過處理之后,達(dá)到國(guó)家允許排放標(biāo)準(zhǔn)即可排放。
三 綠色化實(shí)驗(yàn)教學(xué)相應(yīng)措施
1 教學(xué)內(nèi)容綠色化
在原有的教材實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上,對(duì)實(shí)驗(yàn)的系列進(jìn)行改造,對(duì)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容加以改造。在保證實(shí)驗(yàn)方法科學(xué)合理的同時(shí),以保護(hù)環(huán)境為實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中,化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢棄物較多,回收利用的較少,對(duì)資源造成了浪費(fèi),形成化學(xué)實(shí)驗(yàn)的環(huán)境污染。在一些有毒氣體制備的試驗(yàn)中,應(yīng)對(duì)產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行處理或者燒掉,最大程度地把有毒氣體轉(zhuǎn)為無毒或者毒性降解物。針對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的大綱內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整安排,針對(duì)基礎(chǔ)的化學(xué)操作進(jìn)行重組并且相應(yīng)地減少,將基礎(chǔ)實(shí)踐融入進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中去,選取綠色無害的化學(xué)內(nèi)容,對(duì)基礎(chǔ)操作以及性質(zhì)驗(yàn)證的化學(xué)實(shí)驗(yàn)所需的物質(zhì)進(jìn)行節(jié)省,從而減少對(duì)化學(xué)環(huán)境的污染。在安排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容時(shí),按照大綱要求的基本實(shí)驗(yàn)操作步驟盡量分解在每次的滴定實(shí)驗(yàn)之中。在實(shí)驗(yàn)過程中本著綠色化學(xué)的思想原則直接訓(xùn)練學(xué)生使用吸量管、滴定管等容器的基本操作技能,而不必去分開單獨(dú)練習(xí)。這樣既節(jié)省了化學(xué)實(shí)驗(yàn)所需的實(shí)驗(yàn)時(shí)間又減少了開展化學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)所需要的藥品開銷,同樣針對(duì)性地減少了環(huán)境污染。
2 串聯(lián)實(shí)驗(yàn),充分利用
在大多數(shù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,重絡(luò)酸鉀法測(cè)定鐵是一個(gè)與生活緊密相關(guān)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn),學(xué)生在此實(shí)驗(yàn)中可以掌握實(shí)驗(yàn)所證實(shí)還原的基本定法理論。那么在此同時(shí),實(shí)驗(yàn)過程所需要的重絡(luò)酸鉀是一種非常穩(wěn)定、氧化性適宜的滴定劑。通過串聯(lián)實(shí)驗(yàn)做成一個(gè)系列實(shí)驗(yàn),使得前部實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物應(yīng)用于下個(gè)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中,在檢查學(xué)生實(shí)驗(yàn)效果的同時(shí)還有效的增強(qiáng)了學(xué)生環(huán)境保護(hù)意識(shí),達(dá)到物盡其用的效果。針對(duì)串聯(lián)實(shí)驗(yàn)可見不僅減少了對(duì)藥品方面的浪費(fèi),相應(yīng)地降低了對(duì)環(huán)境的污染。
3 建立網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)室,進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)
隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,通過計(jì)算機(jī)對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模仿已經(jīng)是當(dāng)下化學(xué)教學(xué)中擺脫傳統(tǒng)物質(zhì)實(shí)驗(yàn)的改革,它的發(fā)展不僅僅是教育方法技巧的更新,更是對(duì)保護(hù)自然資源緩解化學(xué)所造成的環(huán)境污染的一種方式。
我們通過在網(wǎng)上建立化學(xué)實(shí)驗(yàn)室,將模擬實(shí)驗(yàn)有效地利用到化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中去,來達(dá)到化學(xué)教育的輔助教學(xué)目的。在模擬實(shí)驗(yàn)開始之前,要對(duì)學(xué)生進(jìn)行組織觀看各種儀器的操作及簡(jiǎn)要分析,通過計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)儀器進(jìn)行仿真講解以及實(shí)驗(yàn)過程的仿真操作,幫助學(xué)生完成化學(xué)實(shí)驗(yàn)的機(jī)理及儀器操作基本原理;進(jìn)行傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中不應(yīng)出現(xiàn)的違規(guī)化學(xué)操作,將后果展現(xiàn)給學(xué)生,讓學(xué)生看到所產(chǎn)生后果的嚴(yán)重性,避免后果的產(chǎn)生。采用多媒體實(shí)驗(yàn)仿真手段,方便地解決了減少環(huán)境污染,深化綠色化學(xué)的理念。讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)之上理解掌握化學(xué)理論。不僅能夠很好地解決傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的不足,更是化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)事項(xiàng)的重要研究?jī)?nèi)容,也是減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢棄物對(duì)環(huán)境造成污染的最佳途徑。
參考文獻(xiàn)
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