化學實驗綠色化的途徑

王艷紅 （彌渡二中 云南大理 675604）

化學實驗綠色化是以綠色化學理念和方法為核心和基本原則，對化學實驗進行改進，使化學實驗達到綠色化的方法。 它是綠色化學理念在實際工作中的體現， 其最終目的是使化學及其應用達到與人類生存環境的協調。 作為化學教學的實驗一般具有代表性、典型性、目的性、互補性和可替代性的特征，因此在教學實踐中同一個目的、實驗現象明顯、操作簡便規范的不同實驗之間常可以互相替代，這就使化學實驗的綠色化成為了可能，對某些可能本身不具備綠色化條件的經典實驗也可以借助實驗錄像、計算機仿真化學實驗或者微型化學實驗來實現其綠色化。

一、 通過貫徹綠色化學的理論和方法來實現化學實驗的綠色化

1、設計化學反應時要最大限度地利用資源

對于一個化學反應， 若所使用的所有材料均轉化為最終目標產物，則該反應就沒有廢物或副產物排放。 在設計實驗或化學合成方法時，應盡量達到或接近原子經濟反應這一理想的目標。例如，用酶法水解代替酸法水解淀粉制備葡萄糖，不僅能大大縮短反應時間、節約能源、減少副反應的產生、提高資源利用率，而且還能避免制備過程所導致的環境污染。

2、盡量使用或產生無毒、無害或毒性小的物質

綠色化的目標是將化學過程的危害性降至最小。 通常降低化學過程的危險性可采用兩種方法：其一是降低暴露性，如穿實驗服、戴防毒面具等；其二是降低內在的危害性。 前者需要投入較大的費用，而且危險性依然存在；后者通過減少危險物質的產生或使用而達到消除或降低危險性的目的，因而更具有可靠性。例如， 許多原來以苯或二甲苯等毒性有機溶劑作為介質進行的化學反應，目前已改在水乳液或超臨界CO2 中進行，其結果不僅避免了制備過程對操作者所產生的危害， 而且避免了制備過程及其產品對環境的污染。

二、引入微型化學實驗

高中化學中濃硫酸的性質實驗我們在點滴板上進行， 而不是在試管中，只用了很少的試劑但已經產生了明顯的實驗現象，達到了我們的目的，并且減少了有害氣體二氧化硫的排放。 這就是微型化學實驗， 它以盡可能少的化學試劑來實現我們的實驗目地，不僅節約了試劑還減少了有害物質的產生。

在化學實驗中，不可避免的要用到或產生易燃、易爆和有毒等危險品，基于綠色化學的理念，化學實驗應盡量避免這些危害人身安全、污染環境的危險品的使用和產生，而這正是微型化學實驗的優勢所在。

實踐證明，微型化學實驗具有如下優點：

（1）節約試劑，絕大多數學生都能自己動手做實驗，有效地改變了“一人做，大家看”的局面；使學生能夠主動地去探索知識，使多年來提倡的“啟發式”、“學生為主體、教師為主導”的教學方法得以實施。

（2）有助于培養了學生學習化學的興趣。 微型實驗既安全又節約時間，教師就可以放心地讓學生一人一組做實驗，通過親手做實驗可以幫助學生加深對所學知識的理解， 培養觀察和實驗能力，同時有效地激發了學生學習化學的興趣。

（3）對實驗環境的污染小。 微型化學實驗能夠大幅度地減少有害物質的產生，有益于師生健康。

基于微型化學實驗的這些優點， 我們在教學中可以盡可能地采用微型化學實驗從而實現化學實驗的綠色化。

三、 通過計算機輔助與多媒體仿真實現化學實驗綠色化

教學實驗甚至是設計性實驗中的結果基本上都可用已有的理論進行預測和解釋， 許多步驟都是經過前人無數次試驗并獲得成功的。但對于正在學習化學的初學者來說， 往往會忽略某些實驗細節從而導致實驗結果很難預測和解釋， 如果此時能夠在多媒體計算機上模擬實驗操作，就可避免出現這樣的結果，使學習事半功倍。

使用計算機模擬化學實驗可以從下幾個方面入手：

（1）模擬易使人中毒、嚴重污染環境的實驗。 例如，溫度對NO2 與N2O4 轉化平衡的影響，由于這二者都是有毒氣體，如果使用計算機進行模擬， 不僅能夠直觀地觀察到實驗過程中的各種現象，又避免了對師生身體的傷害。 與此類似的還有苯與液溴的取代；CO 還原CuO；氯氣、硫化氫、苯酚的性質實驗等等。

（2）模擬錯誤操作。 例如，稀釋濃硫酸的錯誤操作、酒精燈、試管的錯誤使用方法等， 通過電腦動畫模擬演示錯誤操作帶來的后果， 操作簡單直觀現象明顯， 而且能給學生留下深刻的印象。

（3）模擬反應較慢、難度較大、成功率較低的實驗。 教學實驗中會有一些很重要但又不易成功或現象不明顯的實驗，例如，焰色反應、氫氣燃燒時的火焰顏色、Cl2 與CH4 光照條件下的取代反應等。 也有一些實驗反應太慢，如鐵生銹、膠體的電泳實驗等，采用動畫模擬，可以直接將實驗過程呈現出來，真實感極強，既能節約課堂時間減輕教師的負擔，又能提高教學效率。

對于那些重要的實驗， 雖然已經做過但時間長了還是會淡忘，比如銜接初高中知識需要復習初中學過的的重要實驗、高考前的復習實驗也是必不可少的內容， 這時就可以用計算機來演示我們需要掌握的這些重要實驗，這樣既鞏固了所學知識，又節約了時間，比起死記硬背效果要好得多。

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