绿色化学理念在分析化学实验教学中的体现

王建坤，梁燕萍

(西安电子科技大学理学院，陕西西安 710071)

绿色化学(Green Chemistry)，又称为环境无害化学、环境友好化学、清洁化学，自1995年被美国正式采用后，已被国际学术界所公认，其是指在制造和应用化学产品时有效利用原料、消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂与溶剂;在化学反应过程中以“原子经济性”为基本原则，即在制备新物质的过程中充分利用每种原料原子，实现“零排放”，既充分利用资源，又不产生污染，建立环境友好的工艺，使化学工业得以可持续发展。因此，绿色化学是从节约资源和从源头防止污染的化学技术和方法。“绿色化学”的全新观念是对环境的治理从治标转向治本，用预防化学污染的新思想和新技术，对常规实验进行改革而形成的化学实验的新方法，内容应该从改进实验方法、实验仪器的微型化、实验内容采用多媒体、妥善处理实验废弃物等方面进行考虑[1]。而如何使分析化学实验与环境和谐，对环境无害。具体表现在以下几个方面:

1 在实验中培养学生的绿色化学意识

在分析化学实验教学中，除了介绍基本概念和原理外，通常会利用一定的时间向学生介绍有关环境污染的公共事件，如二恶英问题的发现及解决，食品安全问题等，使学生在震撼中认识到化学污染的严重性，从而引出绿色化学的思想、原理等内容，使学生就明确绿色化学的概念与内涵，初步具有绿色化学意识。布置综合作业，以小论文的形式完成一个关于绿色分析方法的综述，并与传统分析方法相比较，以进一步加深学生对绿色化学的认识。

2 改革传统实验内容和方法

在分析化学实验教学过程中，尽量删除那些毒性大、危险性大，三废处理困难的实验内容。选择无毒无害的化学试剂，最大限度地减少甚至避免分析实验过程中产生的污染，用绿色化实验替代非绿色化实验。例如，以配位连续滴定法测定混合液中的Bi3+和Pb2+离子，是分析化学实验教学中的一个重要实验内容[2]，按照传统的试验方法，供学生测定的混合试液几乎都是由分析纯的硝酸盐试剂配制而成，以前在学生完成分析实验之后，含有Bi3+和Pb2+废液也就随下水管排掉。众所周知，可溶性铅盐对人体危害极大，是6种剧毒金属元素之一;铋元素只占地壳重量的2×10-5%，资源不丰富，价格较贵。含Bi3+和Pb2+的废液如不回收，既污染环境又浪费资源。在该实验过程中，以硫化钠为沉淀剂处理含Bi3+和Pb2+的废液，则Bi3+和Pb2+均以硫化物沉淀的形式回收，然后用稀硝酸加以溶解，并通过硝酸用量的控制，使再生后试液的酸度恰为滴定所需的pH值，这样就可供学生在实验中反复使用。从而实验绿色环保的理念。

3 尽可能采用微型实验方法

微型化学实验是指在微型化的仪器装置中进行的化学实验，是20世纪80年代从美国率先发展起来的一种化学实验方法，其试剂用量比对应的常规实验节约90%以上。由于试剂用量少，仅为常规实验的1/10或更少，因此产生的“三废”的量也大幅度地减少，也就基本解决了实验过程中的污染问题[3-4]。由于产生的“三废”量急剧减少，改善了实验环境条件，减少对环境的污染。因此开展微型化学实验不仅可以节约经费，缩短实验时间，减少环境污染，而且降低了水、电能源的消耗，特别是对于毒性大、药品贵、耗量大、污染重、操作复杂的化学实验，开设微型化学实验尤为必要。另外，开展微型化学实验还可以训练学生细心操作的技巧和耐心，增强学生的环保意识，是化学实验绿色化的又一重要手段，值得大力提倡和采用。为此添置了小型酸碱滴定管、锥形瓶和移液管等教学仪器，用5 mL双管式微型滴定管代替50 mL常规滴定管，保证了微型化实验的正常进行。这样实验规模在量上的大大减小，加深了学生对滴定分析中“量”的概念的理解。规范的实验操作在一定程度上减小对环境的危害，符合绿色化学的理念。

4 考核内容适当涉及绿色化学知识

在分析实验过程中，要求学生完成一篇关于比较绿色分析化学与传统分析化学的小论文，以加深学生对绿色化学的认识。在期末考题中，适当涉及一些绿色分析化学的知识点，通常会以选择题、是非题和论述题等题型出现，试题难度小但知识面宽。成绩的考核与评定仅是手段，不是目的。教学目的还在于敦促学生学习绿色分析化学实验相关的新知识新内容，了解分析化学实验学科前沿，使绿色化学的思想深入学生的脑海。

5 在分析化学实验中利用多媒体

在传统的分析化学实验不可避免的要消耗一定的化学试剂和大量的水资源，尤其是有些分析实验需要使用一些价格昂贵的化学试剂、容易污染环境或有毒、有害的试剂，有些分析实验中可能会排放有毒气体、有毒废水，可能会给师生身体健康带来一定的危害，这些实验与绿色化学的目标和原则是不相适应的。为此，采用计算机多媒体系统进行仿真实验显得尤为重要。充分利用“高等化学教学资源库”的内容，引进或设计具有人机交互功能的仿真软件，利用计算机多媒体技术对实验原理、装置、实验过程进行仿真，用文字、声音、图像、动画的效果让学生在计算机屏幕上所做实验达到身临其境的感受，这样既让学生学习了实验方法，而且使那些毒性大、危险性较大的实验变成了绿色化实验的方法，不会对人体和环境造成污染。

在我们的分析化学实验教学过程中，更多地采用绿色化学实验，体现出绿色化学新理念，是分析实验教学中实施创新教育的重要内容。改革实验方法，达到在分析化学实验中培养学生的绿色化学的新意识。

[1]张钟宪.环境与绿色化学[M].北京:清华大学出版社，2005.

[2]武汉大学.分析化学实验[M].北京:高等教育出版社，2009.

[3]陈古镛，郑晓虹，王清萍.滴定分析实验教学小量化探讨[J].福建师范大学学报，2005(2):50-52.

[4]纪红兵，佘远斌.绿色氧化剂与还原剂[M].北京:中国石化出版社，2005.