在藥學專業化學實驗教學中滲透綠色化學新理念

胡馨 周振環 黃子豪

摘 ? ?要： 綠色化學理念越來越受到各高校的重視，將綠色化學理念不斷滲透到化學實驗教學中具有重要意義。本文對藥學專業化學實驗課程體系，即四大化學實驗分別進行分析，探討如何在高校化學實驗教學中滲透綠色化學理念。

關鍵詞： 綠色化學理念 ? ?化學實驗 ? ?藥學專業

20世紀90年代，在環境與發展矛盾日益突出的形勢下，綠色化學作為新興交叉學科應運而生，利用化學技術和方法減少甚至消滅對人類健康、生態環境有害的原料、催化劑、溶劑、產物、副產物等的使用和產生。綠色化學的理想是不再使用有毒、有害物質，不再產生廢物，它是一門從源頭上阻止污染的化學。

化學是一門以實驗為基礎的自然科學，實驗教學是培養學生創新能力和優良素質的有利手段。藥學實驗教學與綠色化學聯系最為緊密，藥學專業的實驗課大多與化學有關。實驗室是高校進行教學和科研的重要基地，是激發學生學習興趣和培養學生實踐能力的重要場所。但由于現有技術水平的限制，為了達到某些教學目的，不得不開設一些非綠色實驗，由此而產生廢液、廢渣、廢氣。目前我國高校的各類藥學（化學）實驗室就像一座座微型化工廠，每天排放著各種污染物，而且由于化學實驗中所用試劑品種多，排放的污染物成分復雜，治理起來更加困難，并對生態環境造成很大污染。因此，在高校藥學專業藥學（化學）實驗課中滲透綠色化學理念已迫在眉睫[1]。

我校現行的藥學專業化學實驗課程體系是：無機化學實驗、有機化學實驗、分析化學實驗和物理化學實驗，簡稱四大化學實驗。將綠色化學新理念適時地滲透于四大化學實驗課程中具有重要意義。

一、無機化學實驗綠色化

無機化學實驗作為藥學專業學生進入大學后的第一門化學基礎實驗課，在整個藥學教學過程中處于舉足輕重的地位，將綠色化學理念融入其中，不僅能保證學生具有良好的實驗環境，而且能使學生在潛移默化中感受綠色化學的教育[2]。

在化學實驗中廢液、廢渣的排放是不可避免的，根據實驗目的，在不影響實驗效果的前提下盡量使用低毒和無毒化學試劑替代有毒化學試劑以減少有毒試劑的排放。例如：傳統實驗中，沉淀離子及沉淀劑大部分使用的是Pb（NO■）■和K■CrO■，采用這些沉淀離子及沉淀劑現象比較明顯，但Pb、Cr是有毒重金屬，排放到水中會對水資源造成嚴重污染。為了既保留傳統實驗的精華，又減少實驗廢棄物對環境的污染，我們根據綠色化學理念及多相離子平衡的實驗原理重新選擇沉淀離子及沉淀劑。對傳統實驗和改進實驗進行對比如下（表1）。

表1 ? ?傳統實驗和改進實驗的對比

結果表明：改進后實驗效果也非常好，同樣達到了實驗目的，并且減少了有毒物質的使用和排放，實現了無機化學實驗的綠色化。

同時，利用計算機模擬化學實驗可減少藥品的損耗，安全且可防止環境污染，此方法適用于模擬那些易燃、易爆危險性較大的實驗，以及演示某些常規所不允許的實驗操作，如用啟普發生器制取乙炔等。

二、有機化學實驗綠色化

大部分有機化學實驗課采取傳統教學模式，即基本操作實驗、基礎性質實驗、合成實驗，存在諸多弊端[3]。隨著實驗設備的不斷更新與完善，充分利用實驗室現有實驗條件，將有機化學實驗實行綠色化，不僅能鍛煉學生的基本實驗操作能力，而且可降低“三廢”的排放，減少對環境的污染。

首先，合理選擇和重組實驗內容，不但滿足了培養學生實驗技能和科研能力的需要，而且體現了有機化學綠色化的思想[4]。例如，將“由苯制備硝基苯”“鉻酸氧化法制備環己酮”等實驗刪除，因為此類實驗中原料和產物的毒性較大，會通過皮膚進入血液而引起中毒并且在體內難以代謝。同時可增加“從茶葉中提取咖啡因”綠色化實驗[5]，此實驗中練習了三個實驗操作：回餾、蒸餾和升華，不僅訓練了學生的動手操作能力，而且所用藥品和試劑無毒無污染。在達到應有實驗效果的同時減少了實驗原料對環境的污染。

其次，利用半微量實驗代替常量實驗。在半微量化實驗教學過程中，把化學實驗“綠色化”作為探究型課題，讓學生進行探究，鼓勵他們對原有可能導致環境污染的常規實驗方法進行改進或重新設計[6]，減少藥品用量，選用低毒試劑。

三、分析化學實驗綠色化

分析化學是藥學專業學生的必修課程，分析化學實驗與其他實驗一樣，在傳統的樣品采集、處理、測試中均會產生一些有毒有害或對環境不友好的廢棄物。將綠色化學思想融于分析化學試驗教學中，有效地減少實驗過程中對環境造成的污染，培養學生的綠色化意識是高校分析化學實驗教學改革的重點[7]。

將單個獨立的實驗以串聯形式連起來，可最大限度地利用化學試劑。例如，重鉻酸鉀法測定鐵含量是一個非常經典的分析化學實驗，并且與實際聯系緊密，學生通過此實驗可以進一步掌握氧化還原滴定法的基本原理。實驗中所用的重鉻酸鉀非常穩定、易提純并且氧化性適宜，適合用作滴定劑。為此，我們將重鉻酸鉀法測鐵含量和間接碘量法實驗進行串聯，在重鉻酸鉀法測鐵含量實驗中用來潤洗滴定管的重鉻酸鉀和滴定結束后剩余的重鉻酸鉀溶液進行再利用，因為該部分溶液仍較純凈且濃度在一定范圍，作為廢液棄置非常浪費。因此，可測定單獨收集的該部分重鉻酸鉀溶液的準確濃度，作為間接碘量法中標定Na■S■O■的基準物質。由此可見，串聯實驗一方面可以減少藥品的浪費，另一方面能夠相對降低對環境的污染。

四、物理化學實驗綠色化

物理化學實驗課是繼普通物理、無機、分析等前修實驗課后的一門綜合基礎化學實驗課，是連接基礎學科、應用學科和科學研究的橋梁，對于培養學生“綠色化學”意識具有直接作用[8]。

首先是實驗裝置綠色化。在諸多物理化學實驗中，傳統的測溫、測壓儀器都是大量含汞儀器。如在測量凝固點下降時使用的貝克曼溫度計、測定液體飽和蒸汽壓時使用的U型管水銀壓力計、測量大氣壓時使用的水銀氣壓計等。水銀是有毒有害的物質，實驗過程中一旦操作不慎，發生泄露，將造成污染，危害學生和教師的健康。因此，可使用新型測溫測壓儀器，例如用數字式精密溫差測量儀取代原有的貝克曼溫度計;用數字式低真空測壓儀取代原有的U型管水銀壓力計;用數字式氣壓計取代水銀氣壓計。它們采用新型傳感技術，精度高、穩定性好、無污染。這些儀器的使用不僅解決了汞污染問題，而且操作簡單、讀數清晰、測量精度高，使物理化學實驗的測溫測壓手段更方便更安全。

其次是實驗內容綠色化。根據“綠色化學”從源頭消除污染的原則，可采用無毒或低毒的藥品代替有毒藥品的方法實現實驗的綠色化。如在“雙液系相圖”實驗中可用環己烷代替苯，環己烷的毒性還不及苯的十分之一。此外，在“純液體飽和蒸汽壓的測定”實驗中的用純水為研究對象替代純有機液體，在“表面張力測定”實驗中使用乙醇代替正丁醇，使化學藥品的污染在源頭上得到了控制。實驗經改進后污染程度降低，實驗成本降低，同時實驗效果很理想。

綠色化學作為一種理念，滲透到藥學專業化學實驗課中很有必要，有充分的可行性。這種意識不僅有助于學生最大限度地拒絕或減少化學實驗造成的環境污染，更加重要的是能夠促使學生主動從身邊做起，從“點滴”做起，在強化綠色化學和環境保護意識的過程中逐步成為集科學精神與人文修養于一身的合格藥學專業大學生。

參考文獻：

[1]趙英福，吳兆華，李春彥.在藥學專業化學實驗中滲透綠色化學新理論[J].解放軍藥學學報，2008，24（1）：90-91.

[2]王文云，徐紹芳.綠色化無機化學實驗的應用與推廣[J].實驗室科學，2009，6：165-167.

[3]吳興奮.有機化學實驗教學新模式與《綠色化學》[J].中國教育技術裝備，2006（9）：9-10.

[4]李和平，龍暉.改革有機化學實驗，提高學生創新能力[J].實驗科學與技術，2007，5（4）：81-82.

[5]楊紹娟，孟令強.高校有機化學實驗綠色化教學探討[J].安徽農業科學，2013，41（21）：9175-9178.

[6]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.

[7]王元蘭.分析化學實驗教學中進行綠色化學教育的探索與實踐[J].廣東化工，2007，12（34）：109-111.

[8]向陽.物理化學實驗教學改革實踐與再思考[J].實驗室研究與探索，2006，25（11）：1423-1425.

2014年贛州市社會科學研究課題，編號：14522。