绿色化学教育与化学实验
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绿色化学教育与化学实验【1】
摘要：绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿，是使人类和环境协调发展更高层次的化学，是学生进行环境教育的重要内容。
在化学实验教学中可从实验教材、实验手段、实验方法方面进行绿色化学教育。
关键词：绿色化学 化学实验教学
自1991年美国环保局提出绿色化学这一新术语以来，绿色化学已逐渐成为世界各国普遍接受和大力实施可持续发展方针的重要组成部分，引起了化学界和工业界的新变革。
随着社会发展的不断进步，人们对环境问题日益关注，使得传统化学举步维艰，难以进一步发展。
同时人类更加清楚地认识到不能再急功近利，片面追求物质享受，一定要在发展的同时顾及生态环境的协调性，否则人类将无法生存下去。
因此，绿色化学应运而生，成为整个化学界一颗耀眼的明珠，它是进入成熟期的使人类和环境协调发展更高层次的化学，是粗放型化学向集约型化学的转轨。
近年来，绿色化学受到了世界各国高度的重视，绿色化学与技术已成为各国政府关注的重要问题和任务之一。
定期在美国、欧洲和亚洲举行的有关绿色化学主题的会议不断增多，反映了科学界以及公众对绿色化学日益增进的关注，绿色化学组织和绿色化学网络在美国、意大利及英国等国的创立也表明绿色化学已是世界科技发展的热点。
为了使化学呈现一片新的生机，为了人类的生存和未来，大力推广绿色化学，很多国家设立了绿色化学奖：1999年世界上第一本“绿色化学”(Green Chemistry)杂志问世;2002年美国出版了第一本“绿色化学”教科书。
目前我国也已加入这绿色化学的研究行列，绿色化学及绿色化学教育在我国也得到相当程度的重视。
我国在1995年中科院化学部确定了“绿色化学与技术”的院士咨询课。
1996年召开了“工业生产中绿色化学与技术”的研讨会;1997年由国家科委主办的第72届香山科学会议就是以“可持续发展问题对科学的挑战――绿色化学”为主题，这个会议宣告了我国的绿色化学研究和开发工作已正式开始起步了，这对我们化学教育工作者的教育指导思想也提出了新的课题。
1、绿色化学的内涵及绿色化学的必要性。
绿色化学亦称环境无公害化学或环境友好化学，是用化学的技术和方法消除那些对人类健康或环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂的使用和副(废)产物等的产生，力求使化学反应“具有原子经济性”，实现废物的零排放。
其目标是把传统化学和化工生产的技术路线从“先污染、后治理”变为“从源头上根除污染”。
是当今国际化学科学研究的前沿之一，是具有社会需求和科学目标的新型交叉学科。
它不但具有重大的社会、环境、经济效益、也表明化学的副作用是可以避免的。
1998年中科院院士，在中国科学技术大学校长朱时清的积极倡导下开设了一门独立的绿色化学新课程。
1999年9月26～28日在清华大学召开了有国内外多所大学参加的“大学绿色教育国际学术研讨会”，共同对“绿色大学化学课程体系”、“大学绿色教育问题”等进行了交流与研讨。
化学实验课是在高等院校进行绿色化学教育最合适的课程之一，这是化学实验课本身的特点决定的。
因为化学是以实验为基础的，因此在化学实验教学中进行绿色化学教育是非常合适和必要的。
2、化学实验教学与绿色化学教育。
2.1 结合绿色化学教育加强化学实验教材建设。
在高校化学实验教学中渗透绿色化学教育，首先应加强教材建设。
由于绿色化学这一领域刚刚形成不久，“具有原子经济性”这一重要的基本概念在1991年才由美国著名有机化学家Trost在《Science》上提出，1996年以前出版的教材都未能反映绿色化学的内容，所以化学实验用教材也需要做一定调整。
目前我国有机化学实验有些内容已改为少量或半微量实验，文献阐述了无机化学实验中的绿色化学教育问题，但仍需要进一步调整。
应先从绿色化学的基本原则出发选择更新一些具有时代性与绿色化学有关的内容，如汽油无铅化、洗涤剂无磷化、原子经济性减少废物的排放等。
分析化学实验应增加分析化学内容：扩展一些新开发的环境友好工艺中采用的新试剂和新技术。
如：有机化学教材中介绍Friedel-Crafts烷基化反应。
一般是使用反应是用液体酸催化剂，如：H2SO4，HF;或用Lewis酸，如：AlCl3、ZnCl2等催化。
由于使用H2SO4，HF类酸催化剂后，酸废液的后处理工艺复杂，产生的废液会污染环境，催化剂再生困难;AlCl3、ZnCl2类酸催化剂选择性不高，分离产物时催化剂被水解放热，并产生大量的HCl气体。
近年来国内外报道的负载型固体酸催化剂和其它固体催化剂。
如用蒙脱土为载体的固体酸催化剂(K10)，金属卤化物，硅胶型催化剂，在Friedel-Crafts烷基化反应中表现出了优良的环境友好催化性能。
这样于点点滴滴中渗透绿色化学教育的内容，在介绍基本原理的同时让学生了解到新的应用和发展。
也可在教材中以专题形式增加绿色化学的内容。
设置开放实验。
从传统化学取其精华，弃其糟粕，完善教材内容，实现从传统化学到绿色化学的转变。
2.2 结合实验教学实际加强绿色化学教育。
文献阐述了如何处理对实验室环境构成严重危害的在实验中使用的各种各样的试剂，阐述了农药对环境所造成的危害及与绿色农产品相适应的未来的化学农药也应该是直接应用于绿色农产品的绿色农药。
可开展与实验教学有关的一些课外活动及社会实践活动，进行废物利用研究，如：从电镀液中回收铬化合物。
回收干电池、镉镍电池等实践活动是很有意义的。
不仅使学生所学知识得到了巩固和提高，更重要的是进行了绿色化学教育。
2.3 实验教学与计算机辅助的绿色化学设计。
化学实验的实施，既要考虑实验成功、尤其合成实验还要考虑具有高的原子利用率，能用简单、安全、对环境友好的操作快速、定量地把价廉易得的起始原料转化为天然或设计的目标分子，还要考虑最少的废物和副产品，而且要求对环境无害，可见其难度之大。
因而有必要使用现代化教学手段以适应高层次的绿色化学教育。
采用多媒体、Internet等信息教育手段进行实验教学。
用多媒体演示对环境有毒有害的生产和已对环境造成的危害，同时介绍减少有毒有害工艺。
在绿色合成设计实验中计算机辅助设计(CAD)，可以在单位时间内向学生传递更多的信息，同时利用三维动画效果形象地展现实验操作，取得更好的教学效果。
综上所述，将上述绿色化学教育贯穿于化学实验教学是可行的。
绿色化学的研究因体现了人类可持续发展的要求，从而方兴未哀，为化学及相关学科领域开展环境教育提供了契机。
如果在化学实验教学中积极运用绿色化学的研究成果，将绿色化学教育的思想贯穿其中，其产生的影响也将会是积极而深远的。
绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿，是使人类和环境协调发展更高层次的化学，是学生进行环境教育的重要内容。
在化学实验教学中可从实验教材、实验手段、实验方法方面进行绿色化学教育。
绿色化学与中学化学实验教学【2】
绿色化学是近10年来发展起来的一门新兴学科，又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学、原子经济学等。
绿色化学的目的在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物，不再处理废物，最终实现零排放和零污染。
绿色化学是一门从源头上阻止污染的化学。
用化学的技术、原理和方法去消除对人体健康、安全和生态环境有毒有害的化学品，它更加关注人类的生存质量，强调人和自然的和谐发展。
目前，世界各国都在进行绿色化学的研究。
美国在1995年就设立了“总统绿色化学挑战奖”，用于奖励在绿色化学研究领域里做出突出贡献的人，此举使得“绿色化学”这个名称广为传播。
我国也很重视对绿色化学领域的研究。
早在1993年的世界环境与发展大会之后，我国政府就编制了《中国21世纪议程》的白皮书，郑重声明了走经济与社会协调发展道路的决心。
绿色化学具有五个方面的现代内涵：①减量――Raduction“减量”是从省资源、少污染角度提出的，即减少“三废”的排放;②重复使用――Reuse重复使用不仅降低成本的需要，也是减废的需要;③回收――Recycling回收可以有效实现“省资源、少污染、减成本”的要求;④再生――Regeneration再生是变废为宝、节省资源能源、减少污染的有效途径;⑤拒用――Rejection拒绝使用是杜绝污染的最根本的本分，它是指对一些无法替代，由无法回收、再生和重复使用的药品原料，拒绝在化学反应过程中使用。
本文从化学学科的特点，结合绿色化学的涵义，谈谈中学化学教材实验编排的绿色渗透以及探索在实验教学课堂中渗透绿色化学思想的方法、途径。
一、绿色化学在化学教材实验编排中
的渗透
在新教材中，穿插并渗透了许多绿色化学的思想，如酸雨、温室效应、光化学污染等。
还特别有一个“实验化学”的模块，该模块有助于学生更深刻地认识实验在化学学科中的地位，掌握基本的化学实验方法和技能，培养学生的创新精神和实践能力，并形成绿色化学的观念。
1.教材严格规定了化学实验药品的用量、试剂的浓度，并且在不影响实验现象的观察和结果准确性的前提下，降低了药品的用量和试剂的浓度、在化学反应速率这一节中的实验中，稀硫酸和硫代硫酸钠的反应中，稀硫酸浓度为1?�20。
这就体现了绿色化学“减量、省资源、少污染”的理念。
2.删除了污染大的实验，如要用到CCl4萃取、硝酸的性质的实验，还有氯气的制取，硫化氢、氯化氢的有关实验等就是“拒用，从源头消除污染”的绿色化学观点的体现。
教材新增加大量的科学、安全的实验，化学实验贯穿教材始终，反映了化学离不开实验，但有实验的化学也可以是干净的化学、清洁的化学。
3.改进了化学实验的方式，在实验器材中，引进了点滴板实验，这是微型实验在教材中的具体体现;增加了家庭小实验，课外活动探究实验，在教材中有设计实验条件市售食盐中是否含有碘元素;还有调查当地水污染及治理的情况;课外探究用生活中的材料制作简易电池等。
将化学知识的学习从课堂延伸到了课外，为化学学习提供了更为广阔的空间，体现了化学就在我们身边的“化学生活化”意识。
4.对有些实验做了改进，并注意尾气的处理，尽量做到“零污染，零排放”。
实验氧气的制取就采用了H2O2分解得到;实验Cu和HNO3的反应把原来的铜片改成了铜丝，且铜丝可以伸缩，把铜丝伸进HNO3就有气体，反之就结束，这样就减少了有害气体的放出，最后利用小气球套在试管口接收尾气，起到环保的作用，同时还增加了实验的趣味性。
实验中有毒废气的处理在教材中也有多处体现。
二、绿色化学在化学实验教学中的
渗透
记得有则环保的电视公益广告词这样说：千百年之后，地球上的最后一滴水将是我们的眼泪。
作为一名化学教育工作者，亲身感到自己肩上的责任。
因为我们的生活离不开化学，化学在造福人类的同时，也给人类带来了难以估计的灾难。
为了将来还有蓝的天、碧的海，为了让人们想到化学的时候不会再与灾难、恐怖联系到一起，就让我们关注环保吧。
实验教学是学校对学生进行环保教育的重要阵地，化学教师应该以高瞻远瞩的眼光，把培养下一代自觉的环保意识，视为自己义不容辞的责任和义务。
让环保教育从我做起，从教室做起，从实验室做起，从教学中的点点滴滴做起，让化学实验的教学成为环保的教学、绿色的教学。
1.规范化学实验操作是实现化学实验绿色化的重要保证。
离开了规范的实验操作，化学实验教学的绿色化将是不可能的。
首先，教师要站在化学绿色化的高度来自觉规范自己的实验行为，在实验过程中的每个环节都不忘环保。
教师在演示实验中的一招一式、一言一行都要做到熟练、科学、规范，为学生起到言传身教、潜移默化的示范作用。
实验中的药品用量应严格按照教材规定取用，如果没有说明具体的用量，要正确把握“少量”、“一定量”、“适量”、“过量”的习惯度量。
具体到实验操作中，如酚酞试液、石蕊试液与酸、碱溶液的反应，一般取1至2滴，即可观察到明显的现象;又如用于鉴别氯离子、硫酸银离子的试剂AgNO3，BaCl2溶液通常只需滴加3至5滴即可。
适度的药品用量，既不会造成浪费，还能尽量减少实验环境的污染。
其次，学生实验重在培养良好的实验习惯，如节约药品、爱惜仪器、节水节电，自觉保持实验室的环境卫生，实验废弃物按老师的要求处理回收，不随便丢弃废纸、火柴梗等，从平凡的小事培养学生的绿色化学意识。
2.对实验的改进是实验化学教学绿色化的有效途径。
尽管教材中所选实验都是多年化学教学实践的结晶，经得起推敲和论证。
但是，社会在进步，时代在发展，在当今人类高度关注自身生存环境质量形势下，改进化学实验，让其更加绿色、环保，是每一个教师应该尽力去做的。
首先，努力推进实验的微型化。
微型实验具有低成本、高效率、多功能、少污染、安全性好，实验剩余物易于处理等优点，特别是在培养学生绿色环保意识以及创新精神和实践能力方面具有独特的作用，它变过去老师以较多时间“讲科学”为现在学生以较多的时间“做科学”的实验教学模式。
由于微型实验的众多优点，对它的研究和推广，已经成为当前化学实验教学改革的一个热点。
在教学中有些分组实验可以变试管实验为点滴板实验，还可以发动学生利用生活中的废旧物品，如青霉素小瓶、注射器等制作微型实验的酒精灯等。
其次，还可以改进实验装置，将污染降到最小。
对某些实验的装置进行改进，保证其操作合乎绿色化学的理念。
在实验中还可以适度减少药品的用量，如粗盐的提纯，可以把量减到最小，还有制备硫酸亚铁时废铁屑只要5克就可以了。
现在，多媒体的应用为实验教学的绿色化提供了有利平台，对于有些污染大的实验，可以利用多媒体进行仿真教学，如酸雨的形成、晶体的形成都可以用多媒体演示，同样达到实验绿色化的目的。
3.实验废弃物的回收处理是贯彻实验绿色化的有效措施。
实验废弃物的合理回收处理，是绿色化学理念在实验教学中的最好体现，是将绿色环保工作做精做细的重要举措。
通过实验废弃物的回收处理既净化了化学实验的环境，又保障了师生的健康、安全。
更重要的是为学生进行环保教育起到了“现身说法”的作用。
首先，是实验的“三废”处理方法。
金属废弃物如实验用剩的Zn，Fe等，放到指定的容器，回收再用;实验的酸碱废液，需中和后到入指定的地点或下水道;含有Zn，Ba等重金属的废液，需加入碱、碳酸盐或硫化钠等物质处理后再到一定地方掩埋。
实验的有害有毒气体处理，可以采用袋封法，即用小气球收集过量的有毒尾气回收利用;可燃性有毒尾气如CO，CH4等常用火封法，转化吸收法，如氯气就可通入NaOH溶液中加以吸收。
其次，在实验中学生做实验后的有些溶液可以收集好等到下次试验时再用。
例如，在实验饱和溶液的形成，就有大量的高浓度的KNO3溶液，我们就将其收集后，再蒸发得到晶体后保存。
这样也节约了药品。
破损的实验仪器尽可能修复或集中处理，废纸、火柴梗等废物，放入垃圾桶;实验用过的催化剂，集中收集在一起，然后分离回收利用。
尽管我们在化学实验教学中进行了围绕绿色环保所采取的各种方法、举措，但离绿色化学所倡导的“零污染”、“零排放”的标准还有一定的差距。
只要我们在平凡的工作中时刻不忘环保，坚持不懈，不以恶小(污染)而为之，不以善小(环保)而不为，那么，绿色环保的意识定会在学生心中生根发芽、开花结果，学生会把在化学实验中学到的绿色化学的理念带到生活中，这也是我们现在社会所倡导的理念：节约型社会，节能减排。
让我们养成良好的习惯，自觉拒绝使用塑料袋，不随便扔果皮纸屑，爱护一花一草，关爱生命、关爱地球等就会成为学生的自觉的意识。
记得有位教育家说过：教育是什么?教育就是当你把所学的知识忘记之后，所剩下的人格。
人格能通过自己的实验教学为学生留下一些终身受益的东西，这将是每一位好心的教育工作者的最大收获。
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