绿色化学在化学实验教学中的重要性探析

王兴益

（兴义民族师范学院， 贵州 兴义 562400）

绿色化学在化学实验教学中的重要性探析

王兴益

（兴义民族师范学院， 贵州 兴义 562400）

绿色化学是当今化学学科研究的前沿领域，在化学实验教学中融入绿色化学理念，开设有关绿色化学实验，加强和渗透绿色化学教育，从而优化学生自身的知识结构，认识到绿色化学在人类社会发展中的重要性，以此提高学生的综合素质和拓展学生的专业视野，让其意识到绿色化学是一种对环境保护的绿色理念。

绿色化学；实验教学；科学素养

环境问题日益突出的今天，化学品作为污染环境的一大缘由，化学物质对环境的污染受到越来越多的人关注和重视。在工业大发展的时代，生活和工业垃圾中的化学物质不能够得到及时处理，严重危害到我们的生存环境，潜在的威胁着我们的健康。因此，绿色化学成为了当今化学化工科学领域研究的重要方向之一。本文以绿色化学的概念为主线，介绍了绿色化学在化学实验中的应用。

一、绿色化学概述

绿色化学指从根本上消除化学始端、过程和终端所带来污染的“新化学婴儿”，是人类在环境保护和持续发展之间互不矛盾的化学[1]，又被称为环境无害化学（Environmentally Benign Chemistry）、环境友好化学（Environmental Friendly Chemistry）、清洁化学（Clean chemistry），目的在于在保护环境的基础上设计和生产化学产品的新兴科技。绿色化学的特点有：一是充分利用使用的原材料，禁止浪费，在工业生产中选取无毒、无害的原材料，避免对环境的污染；二是在清洁、绿色条件下进行反应，减少废物的产生，避免对环境造成过度污染；三是提高原子的利用率，最大程度的使全部作为原料参加反应的原子最终都转化成产品；四是生产出不破坏生态环境和对人类可持续发展有利的环境友好型产品。详尽的描述就是绿色化学的十二条原则和绿色化学的五“R”原理[2]：

1.绿色化学的十二条原则:（1）反应结束后产生的废物达到最小；（2）原子经济最大化，即在反应完成后所有参与反应的原料都能够最大化转化成成品；（3）在整个反应中有毒、有害物质使用的量达到最小化；（4）在生成的产品中尽可能减少无毒性物质；（5）在实验中尽可能少的使用辅助试剂；（6）可再生、回收资源在生产中利用最大化；（7）消耗的能量最小化，节约能源；（8）尽最大努力避免有毒、副反应的产生；（9）采用比较理想的催化剂；（10）生成的产物对环境没有任何的污染；（11）在生产有害物质的过程中建立健全发生事故时的紧急应对措施，对于潜在的安全隐患进行定点清除，避免发生事故，造成环境的污染；（12）在整个生产过程中原料和中间体的使用要遵循对环境损害较小的原则。

2.绿色化学的五“R”原理：（1）减量(Reduction)：减量包括两层意思：①减少资源用量，节约资源；②减少三废直接向环境排放，严格按照相关规定进行操作。（2）重复使用(Reuse)：重复使用原料是节能减排的需要。（3）回收(Recycling)：通过回收再利用。（4）再生(Regeneration)：再生是通过对废物的加工进行再利用，可以减少废物对环境的污染。（5）拒用(Rejection)：在化学反应过程中，不使用高耗能，不环保的原材料，减少对环境的污染。

二、绿色化学教学的意义

绿色化学教学是化学教学中的一种重要的理念，也是重要的教学方式和教育手段。化学教育是培养更高化学素养的人才，将绿色化学的理念引入课堂，展现的不只是一种先进的概念，而是通过广泛的理念渗透培养学生自主的绿色化学意识。只有加强绿色化学教育，培养学生的绿色化学意识，学生走入社会后才能更大限度的考虑社会发展的可持续性。绿色化学教学关系到中国未来的环境保护、社会发展等，因此绿色化学教育刻不容缓。

1.学生身心健康和发展的需要

化学是以实验为基础的学科，在实验教学过程中主要培养学生的实验能力，同时让学生能够以高度负责的心态，采取正确而有效的处理措施，尽力减少实验产物对环境的污染[3]。例如在进行化学实验时会接触到具有毒性、腐蚀性、挥发性的具有高度危险的化学药品，对实验老师和学生造成一定的伤害。引入实验进行绿色化，设计时选用无毒性、无腐蚀性、无挥发性等的化学试剂，深入理解，避免不熟悉相关知识和操作，在实验过程中照方抓药而浪费实验药品，造成实验室环境污染，对学生和老师的健康造成损伤；实验结束后产生的废液、废气、废渣进行绿色化处理后排放。实验的始端、过程和终端的绿色化，会使学生身心得到健康的发展。

2.培养学生科学素养的需要

化学实验教学在学生一生的教育中占有重要的位置，在这个阶段培养学生的绿色化学素养是最适合的时机。在化学教学中引入绿色化学理念和增强其知识的应用，将树立学生在环境保护方面的意识，更深入了解化学学科，不再谈化学色变，让学生真正了解化学，消除学生对化学的恐惧心理，让学生接受化学，更加喜欢化学这一神奇而又充满魔力的学科。

3.有利于稳定生态环境

我们生存所依赖的地球环境，遭到人类化学生产的严重破坏，人类若要可持续发展，就一定要尽可能避免化学生产活动对环境的破坏。在人才培养的重要过程中，实验教学设计上体现绿色化理念，实验教学中应用绿色化学理念，促进整个化学实验教学的优化，增强学生的环保意识，减少实验污染物，控制实验废气、废液、废渣的排放，对于整个化学教学推广绿色化学，促进生态环境的稳定具有重要意义。

4.现代化学教学的发展和趋势的需要

绿色化学的产生，顺应学科发展趋势，可以有效地解决环境与发展相矛盾的局面，避免化学给人类生存带来的负面影响。绿色化学就在我们对于财富无穷尽的追求之时，还能够让我们的发展得以延续，不足以让我们的子孙因我们的贪婪而失去生路。绿色化学将为整个化学学科的发展指引方向，促进化学教学改革，达到发展的可持续性[4]。例如有害的化学实验，可以改为演示实验与多媒体结合，实验中尽可能采用无污染、无毒性、的少量试剂来进行实验，从而减少废液、废气和废渣的排放，实现现代化化学教学的发展的需要。

三、绿色化学在实验教学中的具体应用（两个示例）

绿色化学实验就是在实验始端、实验过程、实验终端进行优化，获得绿色化实验教学效果，促进绿色化学教学的改革，从而达到化学实验从源头上减轻对环境的影响，使整个实验试剂在使用时更加少量、更加经济、更加环保。以下是两个实验改进方案示例。

1.分析化学实验中用配位连续滴定法测定混合液中Bi3＋和Pb2＋离子的实验中[5]，按照传统的实验方法，测定的混合试液一般是由硝酸盐的试剂配制而成，通常学生完成实验之后，含Bi3＋和Pb2＋废液都是直接排入下水道中，既污染环境又浪费资源。加入绿色化学教学理念后，以硫化钠为沉淀剂处理含Bi3＋和Pb2＋的废液，则Bi3＋和Pb2＋都以硫化物沉淀的方式产生，然后进行过滤，再用稀硝酸加以溶解和调节，这样就可以使溶液在实验中得到反复的利用，改变了传统实验的“原料-产物-废弃物”的单向使用，改进为“原料-产物（原料）-产物-原料”的“绿色循环化学实验”。

2.在物理化学实验“金属二元相图的绘制”实验中，由于金属铋和锡具有熔点低、化学稳定性好、重现性好、原料易得、价格低廉等特点，所以铋-锡二元系统一直是这个实验的首选药品。若使用没有改进过的实验设备，在加热纯铋试样实验过程中，如果操作者没有控制好升温速率，从而导致系统温度上升过快，那么样品温度很容易达到硅油的燃点而引燃硅油，这不仅会造成大量硅油的损耗，还容易引起教学事故，而且硅油高温挥发及不完全燃烧的产物还会污染空气。加入绿色教学理念后，我们将改用金属样品管替换瓷坩埚来盛装样品，这样不仅使单个样品的质量从过去的100多克减少至几克，而且容易将金属样品管抽真空后密封，并能循环使用，这种全封闭的手段有效避免了大量硅油使用所带来的空气污染问题。

四、结语

本文进行了初步探究，绿色化学教育的长足发展，需要靠化学的瓶颈性突破和教育工作者不断的更新自己的知识储备，在教学的过程中不断的积累经验，不断创新和完善现有教学内容。在化学实验教学中引导绿色化学理念，不仅丰富了教材内容，同时在素质教育方面前进了一大步，同时绿色化学指明了化学学科未来的发展方向。因此，在化学实验教学中引入绿色化学理念具有重要意义。

[1]王红梅.化学教学中渗透绿色化学理念的研究[J].华中师范大学学报,2007,12(3):45-47.

[2]张凤秀,叶 霞.绿色化学在我国化学实验教学改革中的应用 [J].大学化学,2010,25(3): 29-34.

[3]徐常龙,曹小华,陶春元，等.通过绿色化学实验培养学生创新能力 [J].化工高等教育,2009, 26(3):42-44.

[4]张宏芳,李建军,王超展,等.教师预做在化学实验教学中的重要性—以化学分析实验为例[J].大学化学,2015,30(6):29-31.

[5]姚思童,张 进.分析化学实验教学改革与实践[J].大学化学.2010,25(3):24-26.

[6]钟国清,蒋琪英.无机及分析化学实验教学的绿色化探索与实践 [J].实验室研究与探索, 2010,29(9):151-153.

[7]黄良仙,顾 玲,李俊国，等.实现无机及分析化学实验绿色化的探索与实践 [J].化学试剂, 2010,32(2):186-188.

[8]曾向潮.有机合成实验的绿色化学探索[J].化学试剂,2011,33(9):862-864.

责任编辑：龙巍然

Discussion of the Importance of Green Chemistry in the Chemistry Experiment Teaching

WANG Xing-yi
（Xing yi Normal University for Nationalities，Xing yi,Guizhou 562400,China）

Green chemistry is a frontier in modern chemical science,the concept of green chemistry was integrated into chemistry experiment teaching,the green chemistry experiment was opened,strengthened and permeated,It is important to optimize the students'knowledge structure and recognize the importance of green chemistry in the development of human society,and to improve the students'comprehensive quality and expand their horizons,it makes them realize that green chemistry is a kind of green concept for environmental protection.In this paper,they were discussed about the concept of green chemistry,the chemistry experiment teaching, and the significance of green chemistry in chemical experiments application.

Green Chemistry;Experiment Teaching;Scientific literacg

1009—0673（2016）03—0085—03

G633.8

A

2016—04—14

王兴益（1985— ），女，贵州兴义人，兴义民族师范生物与化学学院实验师，主要从事天然产物的提取与分离及生理活性研究。