有機化學實驗教學綠色化探討

徐秦英

（青海衛生職業技術學院，青海 西寧 810000）

有機化學實驗教學綠色化探討

徐秦英

（青海衛生職業技術學院，青海 西寧 810000）

為推進有機化學實驗向綠色化的方向健康、穩步地邁進，對有機化學實驗教學模式進行初步探討并提出改革思路：改革實驗項目、實驗內容，改進實驗技術，實現實驗過程綠色化，開展節約型有機化學實驗，減少化學污染，保護環境，不斷培養學生的環境保護和可持續發展意識。

有機化學實驗；綠色化學；教學改革

實驗是有機化學教學中必不可少的重要環節，有機化學實驗的化學試劑種類多、數量大，儀器容積大；實驗過程中產生了大量廢水、廢氣、廢渣等污染物。為了減少有機化學實驗對環境造成的污染，降低實驗費用，我們就要樹立綠色化學的新思想，應用綠色化學的新方法和新技術。綠色化學實驗對大學生環境保護意識的培養有著重要的意義，是可持續發展戰略在化學實驗中的具體體現。

綠色化學是指用化學技術和方法從源頭上減少或消除對人類健康、社會安全和生態環境有害的原料、催化劑、溶劑及產物、副產物等的使用和生成，采用無毒無害的原料或者可再生資源，在無毒無害的條件下生產出對環境友好的化學品［1］。

綠色化學實驗能減少環境污染，較好地體現綠色化學和環境友好化學的理念，有利于培養學生嚴謹的科學態度和細致的實驗作風，可提高學生的實驗技能和創新能力，并且實驗的安全性也得以提高。

1 實驗項目綠色化

在選擇實驗項目時，按照構建有前瞻性、可操作性教材體系的要求，盡量排除或減少對環境污染大、毒性大、危害大、“三廢”處理困難的實驗項目，選擇低毒、污染較小且“三廢”處理容易，實驗成本較低的，具有環保性的有機化學實驗項目。例如用肉桂酸實驗代替喹啉實驗，避開苯胺、硝基苯等有毒致癌試劑、對空氣污染大的試劑，減少對環境的污染。在重結晶提純實驗中，用于純化的固體原料很多，我們選擇基本符合綠色化學理念的苯甲酸、水楊酸實驗，而不用萘等毒性很大且有氣味的物質。再如用溴乙烷實驗代替溴苯實驗，可以避免使用苯、溴等有毒、有害、污染大的試劑［2］。

2 實驗內容綠色化

在不影響實驗效果的前提下，對某些有毒反應尋找無毒替代物，盡量選用對環境友好的試劑代替具有一定污染或毒性的試劑。例如在乙酸乙酯制備實驗中，用強酸型陽離子樹脂取代濃硫酸，減少了乙酸和乙醇的用量，同時也阻止了濃硫酸對環境的污染，使用的強酸型陽離子樹脂可以回收使用。若用微波輻射法，不但可以減少乙酸、乙醇及催化劑濃硫酸的用量，而且反應時間大大縮短［3］。再如安息香縮合反應中用鹽酸硫胺素做催化劑代替有毒的氰化物，可避免氰化物作為催化劑的危險性，其操作也比較簡單［4］。用碳酸二甲酯（DMC）代替強毒性和致癌性試劑硫酸二甲酯及鹵代甲烷進行甲基化反應；用DMC代替光氣進行羰基化反應；用水或超臨界流體代替其他有機試劑進行反應等［5］。如在環己烯的制取中，選用腐蝕性較小的磷酸代替硫酸。通過這些方法，減少了污染，增強了學生的環保意識。

實驗內容綠色化有助于教育學生樹立全新的綠色化學觀念，有利于師生的身體健康，符合綠色化學的教學思想。

3 實驗過程綠色化

有機化學實驗要求學生必須做到基本操作正確且規范，無論是藥品的取放還是儀器的使用，都應做到動作準確、操作嫻熟、運用靈活，避免操作錯誤而造成的重復實驗。正確把握藥品取放的方法，避免違規而造成藥品損失。要強化學生的節約意識，引導學生時刻注意節約藥品，能少用的一定要少用，能回收的一定要回收，能循環使用的一定要循環使用，這樣既節省了實驗經費，又保護了環境。

3.1 實驗微型化

微型化學實驗具有節約實驗成本、縮短實驗時間、安全性高、玻璃儀器炸裂等危險事故發生幾率小、對環境友好、減少“三廢”、減少環境污染等優點，可實現綠色化學要求達到的目標。傳統的性質實驗，試劑使用量一般為1～2 mL，對不需要加熱、不需要分離的沉淀反應及一些顏色變化明顯的性質實驗等，可放在點滴板中進行，試劑用量減少為幾滴。如用三氯化鐵水溶液定性檢驗乙酰水楊酸中水楊酸雜質，通過改進實驗方法，減少化學藥品對環境的污染，也使這部分實驗趨于綠色化。

再如乙酰水楊酸的制備實驗微型化、乙酸乙酯合成實驗微型化，試劑用量可以比原來實驗減少1/10～1/5，同時縮短實驗時間。這樣既能滿足實驗獲取化學信息的要求，又大幅度地減少了原料試劑的用量及化學實驗對環境的污染，其經濟效益和環保效益是顯而易見的。

3.2 試劑的回收和再利用

化學實驗產生的大量廢棄物如不及時處理而隨意排放，不僅會對環境造成污染，而且會淡化學生的環保意識，使學生養成不良的實驗習慣。充分利用實驗產生的廢物，為這些廢物尋找新用途，以減少廢物的排放，降低實驗成本，提高試劑使用效率，防止環境污染。

廢棄的有機溶劑可用來洗滌污垢或通過蒸餾進行純化回收。合成實驗所得產品一律回收利用，例如我們將合成的1-溴丁烷、乙醚等回收，進行洗滌、蒸餾、干燥后用來做性質實驗；將間硝基苯胺、苯甲酸回收，留著下一級學生做“重結晶”實驗時用，得到的純凈回收品又可以留著做“熔點的測定”實驗時用。

產物的循環使用。實驗產物循環使用是把相關的多個實驗有機結合起來，將前一實驗的產物作為后一實驗的反應物，這樣做可以減少實驗藥品的用量，節約時間，降低了實驗成本，提高了試劑使用效率，減少了環境污染。如乙醇系列實驗：“工業乙醇的蒸餾”得到的乙醇產品可留待“萘的重結晶”作為溶劑，重結晶的母液又可在下一個實驗“簡單分餾”中得以分離，回收的乙醇產品還可用于“從茶葉中提取咖啡因”，提取咖啡因后回收的乙醇由實驗室統一保管，留待下一級學生新一輪實驗開始時再做“工業乙醇的蒸餾”，這樣提高了溶劑的利用率，節約了實驗成本，減少了環境污染。

又如在合成1-溴丁烷后，緊接著用其產品進行“液態有機化合物折光率的測定”，節省了單獨進行此實驗所需要的藥品，且剩余的1-溴丁烷回收精制后可用于鹵代烴性質實驗。

實驗過程綠色化使學生進入化學實驗室后就受到綠色化學的教育，這對培養學生科學的環境觀、資源觀，增強他們的環保意識具有重要的意義。

4 實驗教學方法綠色化

對于污染較嚴重、毒性較大的實驗，采用多媒體進行模擬演示來代替實際實驗。如對氰化物及砷化物的實驗、溴的制備、苯的硝化還原、制備苯胺等實驗尚無法通過改進而減少污染并實現綠色化，可通過多媒體等形式演示或者模擬實驗過程。如芳烴和鹵代烴的性質實驗改用計算機模擬教學，既無污染，且現象又明顯，學生感到很新穎，興趣很高，教學效果顯著［6］。目前，互聯網上模擬性質實驗及性質實驗演示視頻等資源較多，對其加以合理利用可有效減少實驗污染。

綠色化學是21世紀化學發展的重要方向之一，它為人類解決化學工業對環境的污染、實現經濟和社會可持續發展提供了有效的手段。

綜上所述，教師要充分挖掘教材內容，加大綠色化學思想的宣傳力度，讓綠色化學教育的思想和內容深入人心，幫助學生樹立綠色化學的觀念，提高其實驗能力。化學實驗綠色化對學生環境保護意識的培養有著重要的意義，是可持續發展戰略在化學實驗中的具體體現。

［1］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.

［2］洪麗雅.有機化學實驗的“綠色化”實踐［J］.實驗室研究與探索，2008，27（8）：158-160.

［3］楊國玉，徐翠蓮.有機化學實驗綠色化教學的改革與實踐［J］.實驗室科學，2010，13（4）：26-28.

［4］任玉杰.綠色有機化學實驗［M］.北京：化學工業出版社，2007.

［5］張康華，曹小華，謝寶華，等.化學實驗教學與綠色化學教育［J］.實驗室研究與探索，2010，29（5）：123-125.

［6］宋桂苓.綠色有機化學實驗的探索和實踐［J］.實驗室研究與探索，2006，25（8）：989-991.

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1671-1246（2015）10-0084-03