落實綠色化學理念優化大學化學實驗教學

朱勝軍 趙文 劉雪姣 徐萌萌

摘要：綠色化學又常被稱為“環境無害化學”“環境友好化學”“清凈化學”。近些年，與綠色化學自身的發展同步，國內高校實施綠色化學教育的步伐也在不斷加快，一線教師應注重在實驗教學應積極落實綠色化學理念。本文簡要探討了大學化學實驗教學中落實綠色化學理念的三條基本途徑，即優化方案，重視環境因子;微型實驗，借助輔助技術;回收利用，妥善處理廢料，冀對相關教育工作者有所助益。

關鍵詞：綠色化學;大學化學;化學實驗教學;教學體會

綠色化學又常被稱為“環境無害化學”“環境友好化學”“清凈化學”。近些年，與綠色化學自身的發展同步，國內高校實施綠色化學教育的步伐也在不斷加快，一線教師應注重在實驗教學應積極落實綠色化學理念。本文擬結合筆者自身的實踐體會對此進行較為具體的探討，冀對相關教育工作者有所助益。

一、 優化方案，重視環境因子

通常來說，綠色化學理念在大學實驗課的具體落地主要以優化方案為主要方式，即根據實驗目的及相應客觀條件選擇對環境最友好的實驗方案。而根據目前相關研究成果，優化方案的選取主要以環境因子為依據和標準。這里我們通過一個簡單而較為典型例子來體會環境因子的應用：

某節實驗課需要合成一種治療胃酸的藥物——胃舒平，其主要成分是Al（OH）3，實驗室能夠提供的原料主要是鋁、稀硫酸和燒堿溶液。學生經過思考后可以設計出以下三種方案：

由上表可以得出如下結論：理論上制備相同量的目標產物Al（OH）3，三種方案中每一種所需要Al的量是相同，因此原料用量只比較NaOH和H2SO4。方案①所需要的NaOH和H2SO4最多，產生的廢料（Na2SO4和H2）最多，環境因子最大，最差方案。方案③所需NaOH和H2SO4最少，產生的廢料（Na2SO4和H2）最少，環境因子最小，固該方案是最佳方案。

二、 微型實驗，借助輔助技術

以微型實驗代替常規實驗是落實綠色化學的重要途徑之一。微型實驗是以盡可能少量貨微量的化學試劑，在微型化的儀器中來得到實驗結果的實驗方法與技術，其試劑盒藥品用量通常是常規實驗的1%～10%，其優越性主要表現在試劑用量、輔助材料用量、水電消耗量大幅降低，從而減少實驗成本，且使的實驗過程中燃燒、爆炸、中毒等危險事故發生的概率大大降低而消除了安全隱患，同時由于實驗中只產生微量廢料，處理起來相對更為容易，很大程度上避免了實驗廢料對環境的污染。例如，氯化汞加碘化鈉生成碘化汞沉淀并使沉淀溶于過量碘化鉀的實驗，常規情況下是在普通試管中夏加入2～3毫升氯化汞，實驗需要消耗大量碘化鉀，且常常倒掉絕大部分碘化汞然后再過量碘化鉀，不僅浪費藥品，亦對環境造成較嚴重的污染。而采用微型實驗，則是用細滴管向特制微型試管中加入微量氯化汞和碘化鈉，通過特制試管的放大效應而觀察產生的沉淀，而沉淀既屬微量，加入碘化鉀也只需少量，即可觀察到沉淀溶解，這樣既節省了藥品，避免了因倒掉碘化汞對環境造成的污染，也在一定程度上提升了實驗效率和效果，一舉數得。當然，微型實驗所需的儀器和設備大多采用相關輔助技術，較為先進，成本較高，但就目前來看，很多大學已經配備或正在配備。總之，微型實驗是落實綠色化學理念的重要途徑，具有廣闊的實踐前景。

三、 回收利用，妥善處理廢料

眾所周知，很多化學實驗不可避免地會產生一些對環境有害的廢棄物，如廢水、廢氣之類，尤其是大學化學實驗，往往流程長，步驟多，實驗體系較為復雜，廢棄物處理的問題就更不容忽視。可以說，在大學化學實驗教學中，妥善處理實驗廢棄物是彰顯綠色化學理念的突出標志之一，同時這也是一項體現教學藝術性的工作。一般情況下，教師在實驗開展前就應設想好如何處理廢棄物，如果是讓學生做實驗，則對此加以講解和強調，實驗中或實驗后指導和監督學生按照預先制定的廢棄物處理到位。通常來說，實驗的廢棄物分為可回收和不可回收兩種。對于前者，如一些常見的廢氣廢水，可根據其性質將其導入水、酸液、堿液等使之發生化學反應生成新的對環境無害的物質，如果較為麻煩或成本較高，則通常是將其放入事先備好的回收瓶中進行統一處理，如埋入規定地點等。對于后者，即實驗產生的廢料有一些是可以被二次利用的，對于這些廢料要采取合理方式加以回收處理。例如在做很多有機物實驗時，經常會使用乙醇、乙醚等萃取劑，實驗完成后這些萃取劑不可隨便遺棄，而是應利用其沸點不同進行蒸餾等處理，將其分離并回收利用，這樣既免于可能對環境造成的污染，又節省實驗藥品，經濟又環保。

事實上，綠色化學理念的在大學實驗教學中落實是個兼具深度和廣度的課題，需要一線教師教育工作者在教學和教研實踐中不斷積極探索和深入總結，本文拋磚引玉，尚盼方家指教。

參考文獻：

[1]何樹華，田開江.大學化學專業應加強綠色化學教育[J].長江師范學院學報，2016，18（5）：94-95.

[2]朱玉峰.高校開展綠色化學教育的探討[J].河北科技大學學報（社會科學版），2014，4（2）：74-77.

作者簡介：

朱勝軍，趙文，劉雪姣，徐萌萌，山東省青島市，青島科技大學高密校區。