在化學教學中滲透綠色化學理念的思考

　　【摘要】根據綠色化學的含義及當前環境污染狀況，在化學教學中把綠色化學滲透到理論教學中、實驗教學中，從而減少環境污染，保護自然環境，使學生認識到綠色化學對人類生存和可持續發展的重要性。
　　【關鍵詞】綠色化學　環境　實驗
　　
　　理念的內涵是一種思想認識觀念。綠色化學理念是人們在社會發展、生產建設、科學研究、生態保護等實踐中產生和形成的一種全新的思想認識、發展觀念及超前意識。它具有導向性、調節和評鑒功能，引導著人類生產活動的方向，影響著人類的生存與生產環境，也決定著人類社會的可持續發展。綠色化學又稱環境無害化學、環境友好化學、清潔化學。是指設計和研究沒有或者有盡可能小的環境副作用，并且在技術上和經濟上可行的化學品和化學過程。其最大的特點在于它是在化學品和化學過程的始端就實現污染預防的科學手段，因而過程和終端均為零排放或零污染。主張在通過化學轉換獲取新物質的過程中充分利用每個原子。反應物中原子全部轉化為欲制得的產物，即原子利用率為100％，具有“原子經濟性”，因此它既能充分利用資源，又能實現預防污染。
　　
　　化學是一門與人類生活息息相關且有著很大社會需求的自然學科。然而隨著環境污染的加劇，很多人對化學產生了恐懼感。特別是近幾年出現的“瘦肉精”、“三聚氰胺”等危害人民群眾生命健康的事件，使化學品幾乎成了“有毒”、“有害”的代名詞。隨之帶來的社會倫理、道德、政策、法律等問題也愈加引起了人們的關注。綠色化學則給人類鋪設了一條從根本上解決這些問題的必由之路，向人類展示了發展科學，造福人類，但不以犧牲環境為代價的新的化學境界，它追求的是化學的完美，使化學變得更為清潔、更為經濟、更加美好。因此作為化學教育工作者。如何在教學中滲透綠色化學理念，培養學生尊重自然，追求人與自然和諧發展的意識，是擺在我們面前義不容辭的責任和義務，具體應從以下幾方面入手。
　　
　　一、理論教學中滲透綠色化學內容
　　
　　1　培養學生綠色化學意識
　　意識是行動的先導，意識決定著行動的方向。在教學中要注意向學生灌輸環境保護和科學的發展觀對整個社會和諧健康發展所起的關鍵作用，把環境污染的典型事例自然生動地滲透到化學教學中，如廣東省的酸雨、松花江水體污染事件等，讓學生體驗到污染給人們帶來的危害，培養學生對環境保護的責任感。對某些物質的性質進行描述時，可同時指出其危害性及解決辦法，如在講解“硫及其化合物的性質”時，可有意識地引導學生分析酸雨形成的原因、途徑、成分及其危害。啟發學生想象并設計出減少酸雨形成的方案及采取的具體措施；在講“氮的氧化物”時，穿插汽車尾氣的排放、氮氧化物造成的光化學煙霧的危害，使學生認識到綠色化學對人類生存和可持續發展的重要性。
　　2　結合“原子經濟性”設計綠色化學反應
　　綠色化學的核心內容之一是原子經濟反應，即充分利用反應物中的各個原子，既能充分利用資源，又能防止污染。“原子經濟”概念最早是由美國斯坦福大學Trost教授提出的，理想的原子經濟反應是原料分子中的原子百分之百地轉變成產物，不產生副產物或廢物，實現廢物的“零排放”，他用原子利用率衡量反應的原子經濟性。原子利用率的含義是指化學反應中目標產物的相對分子質量與全部生成物的相對分子質量總和的比值。理想的原子利用率是100％，按照綠色化學的要求，所有化學反應必須是：最大限度利用原料、最大限度減少廢物排放，即提高原子利用率。所以在教學中結合有關物質的性質引導學生盡量通過多種途徑去設計合成路線，然后選出制備相同量的目標產物時，反應物用量、副產物都最少，污染又最小的合成路線，這就是原子利用率最高的反應途徑。
　　例如，要求學生以銅、硫酸、水、空氣為原料，設計化學反應制取硫酸銅，并且用綠色化學的觀點分析哪種方法最佳。學生主要設計出下列兩種方案：
　　分析上表可知，從理論上制取2摩爾硫酸銅，方案(1)消耗硫酸的量最多，生成的污染物最多，原子利用率低，是最差的方案。方案(2)消耗硫酸的量最少，沒有污染環境的氣體，原子利用率高，是最佳的方案。
　　
　　二、實驗教學中滲透綠色化學內容
　　
　　化學實驗是化學教學中必不可少的重要環節。由于學生實驗所用的化學試劑種類多，污染成分復雜，累積效應不容忽視，在加上不少學校實驗室產生的廢棄物未能做很好的處理。為此我們必須清醒意識到減少化學實驗污染及對污染物進行處理的緊迫性和重要性。
　　1　推廣微型化實驗
　　微型化學實驗，它是指“以微小量的試劑，在微型化的儀器裝置中進行的化學實驗”。這里所說的“微小量”約為常量化學實驗中試劑用量的十分之一甚至更少。有機化學實驗中，所用藥品種類多、分量大，實驗中可盡量改用點滴板替代試管做實驗，如：醛酮與2，4二硝基苯肼的反應、酚類與三氯化鐵的顯色反應等，1～2滴即可得到明顯的實驗現象。對于滴定分析法可采用微型滴定，如：生理鹽水中氯化鈉含量的測定——莫爾法，當硝酸銀濃度降至0.05mol／L時，其測定誤差和偏差均達到分析要求，生成的磚紅色鉻酸銀沉淀仍很好辨認，試劑用量大大減少。微型化學實驗具有節省試劑、減少污染、縮短實驗時間等優點，還可以起到激發學生學習化學的興趣，培養創新思維，強化環保觀念等積極作用。
　　2　模擬化學仿真實驗
　　常規化學實驗不可避免地消耗大量藥品和產生一些廢棄物，對那些藥品消耗量大或易燃易爆且操作不易控制或必須使用較多有害試劑的實驗，可采用多媒體進行模擬化學仿真實驗。多媒體模擬化學仿真實驗軟件對實驗裝置、過程、現象進行模擬，再輔助動畫等多媒體技術，讓學生身臨其境，全方位感受實驗的動態過程。這樣既節約實驗成本，避免使用昂貴、有毒有害試劑，也適合易燃易爆、造成環境破壞的實驗：又能讓學生掌握實驗內容、方法，觀測到真實的現象，也能得到準確的實驗結論。如電解飽和食鹽水的實驗，會產生氯氣，同時學生對離子的移動缺乏理解，如果用電腦三維動畫從微觀的角度詮釋微粒的運動，并顯示兩級的變化，效果比實驗好。從根本上實現整個實驗過程的綠色化。
　　3　實驗中“三廢”的回收處理和利用
　　化學實驗室的廢氣、廢液、廢渣的處理應根據“變廢為寶、化害為利、分別處理”的原則，首先考慮回收利用，然后根據廢棄物的性質，分別采用可行的物理、化學或生物方法進行處理。實驗室內應設有廢酸、廢堿桶和多種廢液回收瓶，嚴格要求分類回收、妥善保存，達到一定數量后集中處理。
　　廢氣：少量的有毒廢氣可通過通風櫥或通風管道經空氣稀釋后排放；大量的有毒有害廢氣必須經過適宜的液體吸收劑吸收、氧化或分解等方法處理后，才能排放。如二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等氣體可用導管導入水中，使其生成相應的水溶液；有的氣體可用堿液吸收，如氯氣、溴蒸氣等有害氣體。將其導入6mol／L氫氧化鈉溶液中，生成相應的鹽。
　　廢液：不含有毒離子的廢酸廢堿液，達到一定數量時，相互中和，調節pH值到中性左右排放；對含有鉛、鎘等重金屬離子的廢液，可采用堿液沉淀法，使這些金屬離子轉變為氫氧化物或碳酸鹽沉淀，放置一夜，過濾收集濾渣，檢驗濾液中不含相應的重金屬離子，即可排放；含有機溶劑的廢液，能回收的有機溶劑應定期蒸餾回收，不能回收的有機溶劑應做無害化處理。廢渣：盡可能回收利用，無法回收利用的有毒廢渣要與水泥混合凝固后，遠離生活區深埋或用焚燒法處理。
　　隨著科學技術水平的發展和人民生活水平的提高，環境污染也在加劇，環境污染問題越來越成為世界各國共同關注的話題。在化學教學中通過培養綠色化學意識，將綠色化學滲透到化學反應中、實驗教學中，相信在大家的不懈努力下，環境污染問題必將得到一定程度的改