工科高校有机化学实验的绿色化教学

孟令强 杨绍娟 刘雪凌 于翠 周学才

【摘  要】介绍在有机化学实验教学中注重绿色化学的观念，改进实验技术，促进有机化学实验的绿色化改革，使学生的实验操作技能得到锻炼和提高。

【关键词】有机化学实验绿色化  教学   工科高校

【中图分类号】G  【文献标识码】 A

【文章编号】0450-9889（2015）02C-0147-02

保护环境、实现可持续发展已成为全社会的共识，环境保护需要绿色化学，绿色化学成为了当今化学与化工领域的热点和重要科技前沿。人们提出了绿色化学的“5R”原则：Reduction，减量，即减少“三废”排放;Reuse，重复利用，诸如化学工业过程中的催化剂、载体等;Recycling，可实现“省资源、减成本”的要求;Regeneration，即变废为宝、节省资源、减少污染的有效途径;Rejection，即对一些无法替代，又无法回收，有毒副作用及污染作用明显的原料，拒绝在化学过程中使用。

培养和造就具有绿色化学思想观念，并掌握绿色化学理论、方法、技术的具有创新精神和实践能力的新一代大学生，应成为高校人才培养的目标，绿色化学教育已经受到有关高校的重视。有机化学实验是高校化学、化工、制药等专业的基础课程，是学生验证理论、提高技能、锻炼科研能力的重要途径，但有机化学实验会产生三废，对环境造成危害，还会损害师生的健康。以下对工科高校有机化学实验绿色化教学进行了探究。

一、教学内容

首先合理选择实验内容，然后重排实验顺序，达到了培养学生相应实验技能的目的，更彰显了绿色化学的思想理念。例如把“从茶叶中提取咖啡因”等绿色化实验引入到教学中。其次设计新的合成路线，改变原料、溶剂、试剂、催化剂等，从源头上实现绿色化。例如“合成己二酸”实验，传统方法中使用浓HNO3作氧化剂会产生有毒的氮的氧化物气体，用KMnO4作为氧化剂会产生MnO2沉淀，影响反应收率，后处理繁琐，而且两个反应剧烈难控制。我们采用环己烯为底物，以过氧化氢为氧化剂，磷钨杂多酸为催化剂，反应条件温和，没有有毒气体的排放，催化剂可回收，后处理简单，产率也有所提高。再次，对有些危害较小的反应，对装置等进行了改进，例如在1-溴丁烷的制备中会产生溴化氢，易挥发，可用水吸收或用气袋封口。

二、教学模式

（一）半微量和微量实验

学校根据现有条件将部分实验改为半微量和微量实验，因为有机试剂储存存在安全隐患，还存在试剂挥发而引起的环境污染和资金浪费等问题。对此，我们在保证实验教学效果的基础上，使药品用量由常量向微量发展。不但达到了实验教学的目的，更节省了时间和实验药品，使学生的实验技能提高，同时减少了试剂的损失和污染物的排放，培养了学生嚴谨认真的作风，使学生理解少量、半微量实验的意义，逐步树立绿色化学和环保意识。

（二）辅助教学手段

传统的实验教学方式使得学生在实验时并不能主动地深入思考，限制了课堂活动范围，所以应增设辅助实验教学手段，并加大老师与学生们的互动环节，激发学习动力。因此，对于毒性大、反应条件苛刻、反应时间长的实验，尤其是特殊的反应，如低压催化氢化反应、高温高压实验、无水无氧反应等，可用多媒体教学或者观看教学影像等辅助手段来代替，既让学生学到了知识，又符合绿色化的要求。

（三）设计连续性实验、综合性实验和课外化学创新实验

首先，设计连续性实验和综合性实验。 现行有机化学实验课程的设置缺乏“绿色化”的原则，是“孤立型”实验，缺乏连贯性。鉴于此，我校较为合理地调整了实验项目和实验顺序，尽量使用具有绿色化学理念的实验项目。例如把溴乙烷的制备与2-甲基-2-丁醇及乙苯的制备联系起来，用制得的溴乙烷制备2-甲基-2-丁醇和乙苯。这种方法既可以使学生对每一个实验都能认真操作，培养严谨的科学态度，养成学生节约的良好习惯，更重要的是体现了绿色化学教育的思想。

其次，开展课外化学创新实验。老师应注重培养学生的创新思维，严格要求学生认真查阅相关资料，对实验药品的物理常数、毒性、污染机理、污染物的防治等多加了解，并设计出合理的实验方案，然后组织学生讨论，老师审查方案的合理性。

三、教学思维

首先，要求教师自身有绿色化思想，有环保意识，有责任意识，了解各种废弃物排放的标准，能够对实验室排放的废水、废气、废渣进行控制和治理。

其次，提倡绿色化学教学，在实验教学中贯彻绿色化教学思想。不仅要让学生知道物质的性质和化学反应方程式这些基本的化学知识，还要让他们知道这些物质在本质上对环境有何影响，如何正确防止危害，如何减少废弃物的排放和有毒物质的生成，（下转第162页）（上接第147页）甚至如何提高原子使用率。

四、“三废”规章制度

首先，对废气、废渣、使用过的溶剂等分类进行回收。实验室废气，可用带有废气处理的通风橱处理，或用水或碱液等进行吸收。溶剂的用量必须保证回收利用率，个别不能循环利用的要进行收集并做集中处理。用量较大的溶剂可采取纯化处理后回收再利用。例如，“从茶叶中提取咖啡因”需要用到很多工业酒精做溶剂，应该考虑工业酒精重复再利用， 同时回收的酒精下一批次实验能继续使用，以好的产品和酒精的回收率作为此实验的评分标准。固体原料一律回收。可以回收利用的固体要进行回收，如柱色谱实验中的氧化铝，用后洗净回收，活化后再用。不能进行综合利用的固体产物要先回收再进行无毒化处理，倒入指定地点;有毒废渣要放入废物瓶中，与水泥混合，固化以后深埋于指定地下。

其次，在实验班级中建立流动值日小组，负责当次的卫生值日，还要利用课余时间对回收的废液、废渣进行处理，处理的方法、步骤、效果作为实验考核平时成绩的一部分。不但处理了“三废”，也增强了学生的环保意识和责任心。

由此可见，绿色化学是一种具有实用价值的创造性思想，是有机化学科学基础内容的改革和更新。通过对工科高校有机化学实验绿色化教学改革的尝试，综合教学形式、内容、管理和规章制度等的探索，提高了学生的实验操作技能，同时使实验过程更加绿色化。我们从一点一滴入手，不断探究绿色化的教学模式、教学方法、教学内容，强化绿色化教育和环保意识，从根本上杜绝污染源，逐步实现高校有机化学实验教学的绿色化。

【参考文献】

[1]闵恩泽， 曹军.绿色化学的进展[J].化学通报，1999（1）

[2]沈玲.有机化学实验绿色化的探究[J]. 滁州学院学报，2007，9（6）

[3]宁静恒，李和平.有机化学实验绿色化教学模式改革的初步研究[J].广东化工，2009，36（6）

[4]王峥.有机化学实验教学中的污染控制[J].环境科学与管理，2010，35（6）

（责编 丁  梦）