有機化學實驗教學綠色化研究

摘 要：綠色化學是當今國際化學科學研究的前沿，對有機化學實驗實施“綠色化”的教學模式成為高校有機化學實驗教學的研究熱點。該文從滲透綠色化學的教學理念、設計綠色化的教學內容、合理回收處理“三廢”等方面進行探討，以期在有機化學實驗教學中盡可能地實現綠色化。

關鍵詞：綠色化學；有機化學；實驗；實驗教學

中圖分類號 S131 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）12-129-02

綠色化學又稱環境無害化學、環境友好化學、清潔化學[1]，是當今國際化學科學研究的前沿。而在有機化學實驗中所用的藥品大多是易燃、易爆、毒性較大的物質，會對環境會造成很大的污染，如何有效地減少有機化學實驗過程中產生的污染，培養綠色化意識是高校有機化學實驗教學改革的重點[2-3]。筆者通過教學實踐提出了以下方案：

1 滲透綠色化學的教學理念

高校教師要在有機化學實驗教學中滲透綠色化學的教學理念，培養學生綠色環保的意識。在實驗講解過程中，可以通過某些實例讓學生體會到綠色化學的重要性，使其意識到如果不實行綠色化學會對環境造成非常大的污染。在實驗操作過程中，也可以通過藥品的氣味等方面讓學生親身體驗到綠色化學的重要性。在實驗結束之后應改變學生亂倒亂扔的現象，要求他們將實驗產物或者實驗廢棄物放到規定的容器中，形成良好的實驗習慣。最終通過有機化學實驗，提高學生的環保意識，從行動上盡可能地實行有機化學實驗綠色化。

2 設計綠色化的教學內容

2.1 開設微型化學實驗 微型化學實驗是在綠色化學思想的指導下，結合新的現代實驗思想、方法和技術對常規化學實驗儀器進行改進和優化組合的產物，它是綠色化學的一種方法與技術。微型化學實驗和常規實驗相比有許多優點，具有儀器小，反應速度快，靈活多樣，減少污染，節省藥品，節約經費等優點。有機化學實驗的微型化在教學中具有下列優點：（1）節約時間。（2）微型有機化學實驗在有機化學領域里實現了可持續發展的目標，使用的實驗儀器容量小、試劑用量少（液體1mL以下、固體10mg以下）[4]，其環保效益和經濟效益是很明顯的，大幅度地減少實驗室內外大氣和水污染，改善了實驗環境，減少了固體廢棄物處理費用。（3）微型化有機實驗與各種近代儀器相互結合，使學生了解到理論與實踐的緊密相聯，培養和提高了學生的綜合實驗技能。作為有機化學實驗教學改革的重要內容，設計微型有機化學實驗課程是化學綠色化理念在實驗教學中的體現，是對傳統實驗方案的創新提升。

2.2 改革常規的實驗方法 （1）有機化學實驗所用的試劑大多有毒，所以在不影響實驗效果的前提下，應盡可能地使用毒性小、污染小的試劑。例如苯的毒性比較強，而甲苯的毒性相對弱一些，在某些萃取實驗中，可以考慮用甲苯代替；在分餾實驗中用乙醇代替了教材中有毒的甲醇。減少有毒試劑的使用是進行有機化學實驗綠色化的內容之一。（2）將有機化學實驗中某些實驗產品作為其它實驗的反應原料，這樣既可以充分利用產品節約成本，又可以降低污染，保護環境。例如將重結晶后的產物作為下一個實驗熔點的測定的藥品，將工業乙醇蒸餾后的產品用在分餾實驗中。改變這些常規的實驗方法，盡可能地實現有機化學實驗綠色化。（3）在有機化學合成實驗過程中，經常會有有毒氣體產生，如果合理的處理排放出來的氣體，就可以減少污染，盡可能地實現綠色化。例如在制備乙酸乙酯實驗時，為了防止乙酸、乙醇、乙酸乙酯氣體進入空氣，可以在尾接管口連接一個干燥管，再插入盛有Na2CO3溶液的試管中，既可起到防止倒吸，又能迅速收集乙酸乙酯等氣體的作用，有效地防止環境的污染。

2.3 試劑取用減量化 有些有機化學實驗因為儀器本身和實驗操作的限制，不能設計成微型實驗，必須選擇做常規性實驗。但是有機化學實驗所用的試劑大多毒性比較大，而現有的實驗教材中試劑的用量都比較大，為了實現有機化學實驗教學的綠色化，教師可以提前預做實驗，減少相關試劑的用量，如果實驗效果較好，而且又不影響培養學生基本的實驗技能等實驗要求時，就可以適當減少試劑的用量。特別對于性質實驗，在不影響觀察實驗現象和實驗教學效果的前提下，試劑的用量也可以采取微量化。

2.4 開設微波實驗 近年來，微波促進有機化學反應研究已取得很大的進展。微波輻射加熱試劑用量少，生成物更純凈，回收率高，廢棄物較少，不污染環境。因此可以將某些有機實驗選擇地改造為微波化學實驗，直接或間接地減少了環境污染。微波反應中的干反應避免了大量有機溶劑的使用，對防止環境污染具有現實意義。因此，干反應成為微波化學反應研究的熱點。盡管微波反應中的干反應需要載體，但有些干反應不需要載體卻可以得到較好的效果，如微波輻射合成阿司匹林[5]。

2.5 計算機模擬有機化學實驗教學 有些有機化學實驗盡管污染比較嚴重，毒性比較大，但不能通過改進而減少污染，可以充分利用先進的教學資源，采用錄像、計算機多媒體系統進行仿真實驗，將實驗講解、規范操作等一系列的實驗過程呈現出來。這樣做既減少了以往性質實驗帶來的環境污染，也激發了學生的學習興趣。

3 合理回收處理“三廢”

在實驗過程中，要求學生不能亂倒廢液、廢渣，將有害氣體盡可能作化學處理。對于某些溶劑如乙醇、乙醚等要回收處理后循環利用。對實驗中產生的廢酸、廢堿及其他污染物進行分類回收、處理。另外，實現有機化學實驗環境的綠色化還可以通過改進催化劑，不排放或少排放有害物質[6]，這樣可以對“三廢”進行最大限度地控制。

4 展望

綠色化學不僅是化學發展的必然趨勢，具有可持續發展的重要性，而且綠色化學實驗技術將成為化學實驗研究的通行證。走綠色化之路不僅僅是減少和杜絕實驗本身對環境的污染和有害物質對學生身體的傷害，還有利于調動學生的學習積極性和主動性，有利于提高學生的實驗技能技巧和培養學生嚴謹的治學態度[7]。有機化學實驗教學實行綠色化不僅在大學化學教育中是可行的，而且是非常必要的。作為一名高?；瘜W教師，應該從化學學科的發展趨勢角度來審視和改革傳統的有機化學實驗，更新傳統的有機化學實驗思維方式，從而建立起一個有機化學實驗綠色化教學的新模式，為保護環境貢獻最大的力量。

參考文獻

[1]周雄.微型有機化學實驗教學實踐與思考[J].實驗室科學，2008（6）：49-50.

[2]高洪旺，高松.高等院校開展綠色化學實驗的幾點思考[J].實驗室科學，2006，4（2）：26-27.

[3]杜霞，李碧玉，阿芳.化學實驗要在改革創新中“綠色化”[J].云南師范大學學報，2006，26（3）：70-71.

[4]張繼成.在化學創新教育中應重視微型實驗的研究與應用[J].實驗技術與管理，2007，24（12）：126 -128.

[5]Mirafzal G A， Summer J M. Microwave Irradiation Reactions： Synthesis Analgesic Druges [J]. Chem Educ，2000，77（3）：356-357.

[6]黃丹，范崇光.論有機化學實驗綠色化[J].實驗室研究與探索，2001，20（5）：34. （責編：張宏民）