浅谈物理化学实验“绿色化”

赵　威

(营口理工学院,辽宁　营口　115014)



浅谈物理化学实验“绿色化”

赵威

(营口理工学院,辽宁营口115014)

物理化学实验是高等院校一门重要的基础课，重在培养学生的实验操作技能、科研创新意识。而实验过程中产生的废弃物经过长期积累，形成重要的污染源。本文主要论述了通过药品的使用，仪器的摆放，实验内容的改革，实验室管理等，在实验中培养学生的绿色化学意识，实现物理化学实验的“绿色化”教学，从而培养学生认同绿色化学，成为未来绿色化学的“实践人”。

物理化学实验；绿色化

绿色化学又称环境友好化学，是利用化学的技术与方法来降低或消除化学产品设计、制造与应用中有害物质的产生与使用，使设计的化学实验过程和产品更加环保友好[1]。其中高校化学实验室是承担教学与科研的主要场所，日积月累，产生的废液、废气、废渣对环境的污染与伤害也是不容忽视的。为了减少这些物质对环境的污染与伤害，化学实验的绿色化是必不可少的。而化学实验则是体现绿色化学内容，培养学生绿色意识的主要途径，在实验教学中逐步培养学生环保和可持续发展意识，树立正确的人生观、价值观，养成良好的实验行为习惯。

物理化学实验是高等院校化学类及其相关专业重要的基础课，主要应用相关的仪器及对应的测试手段研究化学反应的基本规律，它综合了化学领域中基础学科所需的基本研究工具和方法，与物理化学课程紧密相连，是一门让理论与实践相结合的课程，在培养学生动手能力，科研能力以及紧密的逻辑思维中起着重要作用。在化学实验中长期积累下来，实验室成为一个比较重要的污染源，所以在物理化学实验教学中，实现绿色实验教学是十分必要的。许多从事物理化学实验的教学者已经意识到这一点，并进行了尝试。现将我们在物理化学实验教学过程中的一些具体做法总结如下：

1　提高学生的“绿色化学”意识

物理化学实验不仅培养学生的基本操作技能，使其规范化，同时要把环保意识融入到实验课堂教学中，让学生不仅对绿色化学有所了解，更要让学生树立起环保意识。没有思想上的高度重视，就不会有物理化学实验“绿色化”的平稳开展。为了使学们能够将环保意识带入到今后的学习与工作中，能够独立完成“绿色化学”实验设计与操作。每学期，在学生进入到物理化学实验室之前，结合多媒体，进行物理化学实验理论讲解，实验操作简单模拟。让学生提前对理论有所了解，操作有所认知。其次，对学生的实验预习十分重视，会将每学期所涉及的实验项目提前告知学生，让学生对每周所做实验项目进行提前预习，运用之前的实验理论结合物理化学课所学的知识对实验项目进行分析。尽量做到分析具体化，对实验所用仪器、耗材、药品做到心中有数。实验中，按照要求进行实验操作，减少对实验仪器的磨损与污染；玻璃仪器耗材等轻拿轻放，减少损耗；药品按照实验步骤，称取，尽量避免重复，减少不必要的浪费。从而提高学生对物理化学实验“绿色化”的感知和认识，巩固和提高学生的绿色化意识，从而培养学生的绿色化学能力[2]。

2　实验项目绿色化[3]

传统的物理化学实验项目，教师更多的重视实验数据的合理性，学生对实验基本操作技能的掌握[4]。对化学试剂的毒性、挥发性以及对周围环境污染的认识有所欠缺，只是被动的告诉学生做好防护工作。实现物理化学实验“绿色化”，要从教师做起。

首先在教师头脑中明确树立绿色化学意识，在确保实验教学质量的前提下改革实验内容，从环境保护的角度，认真筛选实验题目，尽量选择对环境污染小，对人体危害小的实验项目。例如，在二组分气液平衡相图的实验中，传统的试验方法，用的是苯——乙醇体系，而苯的毒性很大、易挥发，有可能损害造血系统，现用环己烷——乙醇体系替代；在经典的凝固点降低法测定摩尔质量的实验中，传统实验中，一直以苯为溶剂测定萘的摩尔质量，除了有毒以外，萘还易挥发有刺激性气味，本着绿色化学的思想，先后尝试了粗食盐、尿素，冰的测定体系与蔗糖、水的测定体系，由于粗食盐对实验仪器有腐蚀，试做一学年发现，发现由于运行频率较大，仪器不能得到很好的休整，部门仪器有生锈、漏水的现象产生；最后采用蔗糖、水的测定体系[5]，第一无污染，第二溶剂水无需预处理，第三葡萄糖是学生在日常生活中可以接触到的物质，能够提高学生的实验兴趣，锻炼了学生的技术操作，还可以培养学生实验的设计能力，此外实验设备、实验方法不变，降低了实验成本；在液体饱和蒸气压的测定实验中，用无水乙醇代替环己烷；在溶液的表面张力测定实验中用乙醇和水作为测定对象。经过改进后，消除了有毒物质对实验室的污染，也降低了实验成本；在电解质溶液的电导实验中，目的是为了让学生学会用交流电桥测定氯化钾和醋酸溶液的电导。本实验也是物理化学实验一个经典的电化学实验项目，学生在实验中进一步理解什么叫电导、摩尔电导率和电导率；以及为什么要测定电导率常数？如何测定？带着这样的实验的目的，我们将此实验交给学生自行设计。最终学生采用测定蒸馏水、纯净水、矿泉水的实验来代替。学生在实验中回顾了有机化学实验中学过的蒸馏操作，学会了电导率仪的使用、电导率的测定，理解了什么什么叫电导、摩尔电导率和电导率，也达到了本实验的目的。在实验过程中以身边的物质为实验药品，学生真正体会了一次从设计到操作的过程，减少了污染，也有了绿色化学的基本理念，增强了环保意识。

在实验操作中，对于实验药品要做到5R，即减量(Reduce)、 重复使用(Reuse)、 拒用(Rejection，拒绝使用无法替代、 回收、 再生的有毒物)、 回收(Recycling)、 再生(Regeneration)的原则[6]。教师在准备实验中，对于仪器摆放要合理。例如在做蔗糖水解实验中，天平摆放要尽量与整体实验所需仪器在一起，便于教师监督，避免学生在称量过程中洒落或者随意丢弃药品，造成药品的浪费。使学生在实验过程中敢于大胆尝试，勇于创新，细心观察、记录，从而培养学生良好的实验习惯，严谨的实验态度。

对于实验产生的废弃物，特别是物理化学实验，与其他工业生产相比，产生的废弃物较少，得不到重视。在实验中随意倒掉产生废液，进而进入环境，对环境造成污染。在努力实现物理化学实验“绿色化”后，能够循环利用的药品，回收再利用。例如二元液系相图实验中，实验的药品可以回收，接下来实验中可以再次利用。有如凝固点实验中，冰水冷凝剂，可以重复使用。这样不但可以减少浪费，也可以体培养学生实验中求探索，增强学生的感性认识。

3　加强实验室管理

围绕物理化学实验“绿色化”，加强实验室管理科学化。在实验室管理中，建立、健全实验室管理相关制度，并且在实验过程中严格要求。每学期实验理论课中，讲解实验理论的同时，强调实验室管理以及学生进入实验室后的日常行为。从而在学生理解的基础上，使学生与老师共同配合，从而提高物理化学实验课的“绿色化”。从实验绿色化出发，制定仪器使用与维护、耗材试剂使用以及废弃物回收利用制度，从实际出发，不断完善与修改，使各项制度逐步走向成熟、完善。

在实验课程具体实施过程中，物理化学实验室配备多媒体教学仪器，可随课堂教学循环播放具体实验内容(以具体实验要求为主)，这样在实验教学过程中，基本操作学生清晰可见，对自己所做实验有了基本的了解，加深了实验注意事项的印象，大大减少了学生在实验操作过程中，因为操作错误而出现的重复而导致的药品的浪费。例如是在凝固点实验中，上课班级密集，实验本身时间较长，对冰的需求量较大，采取多媒体教学后，原本一周的的用冰量大约可以维持两周，提高了利用率，节约了成本，基本上实现了实验教学的“绿色化”。

4　结　语

物理化学实验课“绿色化”任重而道远，在实际操作过程中，一方面要不断完善绿色化学的理念；另一方面要有学生与老师的共同努力。让学生在实验中，除了学习相关知识、掌握实验操作，更重要的是体验绿色化学，认同绿色化学，成为未来的绿色化学“实践人”。

[1]闵恩泽,傅军．绿色化学的进展[J]．化学通报，1999,62(1):10-15．

[2]侯向阳,高楼军,李东升,等．物理化学实验教学改革实践与再思考[J]．实验室研究与探索,2006,25(11):1423-1425．

[3]敖波,冯静．实现化学实验绿色化的措施[J]． 西昌学院学报(自然科学版),2006,20(4):152-154．

[4]杨志强．绿色化学与有机化学实验[J]．实验室研究与探索，2005,24(11):84-86．

[5]过家好,陈俊明．物理化学实验的绿色化改革与实践[J]．广州化工,2010(12):165-166．

[6]魏泽英,李树全,谢小燕,等．物理化学实验教学绿色化改革实践[J]．教育教学论坛，2014(1):245-246．

Introduction to the Green Experiment of Physical Chemistry Experiment

ZHAO Wei

(Yingkou Polytechnic Institute,Liaoning Yingkou 115014,China)

Physical Chemistry Experiment is an important basic course in colleges and universities,focusing on the cultivation of students’operation skills in experiments,research and innovation awareness.It is an important source of pollution that the waste generated in the process of experiment after long-term accumulation.Some certain measures of reformation,such as the use of drugs,instrument display,reform of experimental content,laboratory management,in the experiment were discussed to cultivate the students’consciousness of green chemistry,achieve "green" teaching of Physical Chemistry Experiment,so as to cultivate the students’recognition of Green Chemistry,become the future of green chemistry "practice".

Physical Chemistry Experiment；green chemistry

赵威(1983-)，女，实验师，主要研究方向为金属有机物理论研究。

O64

A

1001-9677(2016)06-0199-02