医药类专业无机化学实验绿色化教学探索

姜德立　陈敏

摘要：绿色化学实验是绿色化学的重要组成部分。在高校医药类专业无机化学教学中，如何实现实验的“绿色化”，是目前无机化学重要教改内容之一。本文针对目前存在的问题，指出高校医药类专业无机化学教学中开展“绿色化”实验的必要性，重点探讨了实施无机化学实验绿色化的具体措施。

关键词：无机化学教学；绿色化学实验；实施措施

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）47-0133-02

在高校医药类专业无机化学教学过程中，无机化学实验是重要组成部分。通过无机化学实验，学生能够正确理解无机化学概念，验证和巩固无机化学知识，同时培养自己的动手能力和实验技能，以及实事求是、认真严谨的科学态度。然而，在目前的无机化学实验中，一方面，多种试剂具有不同程度的毒性，且试剂用量大；另一方面，化学反应常常伴随“三废”（废液、废渣和废气）的产生，因而无机化学实验往往造成污染，不仅影响教师和学生的身体健康，还会污染环境。因此，如何减少实验带来的污染，是目前高校无机化学实验教学中面临的严峻问题。解决上述问题的根本途径，就是加速推进无机化学实验教学的“绿色化”，“绿色化”实验也是高校医药类专业无机化学教学改革的主要指导方针。

一、绿色化学概述

绿色化学（Green Chemistry）是利用化学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使用与产生，使所设计的化学过程和产品更加环保。众所周知，现代工业飞速发展的同时，带来了日趋严重的环境污染。因此，美国国家实验室、企业、高校等组织联合成立了绿色化学院，日本颁布了“新阳光计划”——旨在以绿色化学防治污染，欧洲各国也开始了这方面的研究。我国于1995年由中国科学院化学部组建了“工业生产中的绿色化学与技术”院士咨询课题组。目前，绿色化学的发展受到世界各国的普遍重视和关注，绿色化学相关研究已成为化学界的主要研究方向之一。

绿化化学是近年来产生和发展的新兴交叉学科，绿色化学是对传统化学思维方式的更新和发展，它通过合理利用资源和能源，减少生产或研究成本，从而从源头上消除污染，顺应经济可持续发展的国策。绿色化学的诞生，为挽救地球环境危机和重塑化学在人们心目中的形象带来了新的希望。绿色化学的目的是把化学化工生产中的传统技术方案从“先污染后治理”改变为“从源头上根除污染”。

二、绿色化学实验的必要性

绿色化学实验是以绿色化学理念为指导，在原有化学实验的基础上，依据消除和预防污染的原则施行改革而进行的化学实验。绿色化学实验的主要特点是：合理使用资源，采用无毒、无害的原料；严格控制反应条件的无害化，最大程度减少污染物的排放；提高原子的利用率，使所有作为原料的原子尽可能被产物所消纳，实现“零排放”；生产出的产物要有利于环境和人体健康[1]。绿色化学实验遵循5“R”原则，即：不用危险品（Reject）、减少用量（Reduce）、循环使用（Recycle）、回收再用（Reuse）、再生（Regeneration）[2]。

无机化学是一门以实验为基础的自然科学学科，目前教材中至少有60%的知识是通过实验进行论述或证明的，但在现行无机化学实验中，体现环境教育的内容却较少，对环境保护考虑不够，实验产生的废液（其中含有重金属离子、有机物等有毒物质）直接排入下水道，废弃物丢入垃圾堆，废气排入空气中。实验后有机试剂未做回收提纯处理，无机废液未处理就直接排放。即使实验室配置了废液桶，但由于学生缺乏环保意识，教师也不够重视培养学生良好的环保习惯，废液桶变成了废物桶或用之很少。特别是近年扩招以来，招生数增加，实验人数增多，实验消耗的试剂量增大。如果实验教学不进行“绿色化”改革和有效的“三废”（废液、废渣和废气）处理措施，必将导致大量的有毒有害物质排人下水道或大气，不仅污染环境，而且严重威胁人类健康。

无机化学实验是无机化学教学过程中的重要环节，其方法为化学基本操作，材料为化学试剂，内容为验证基本理论、基本知识和一些简单无机物的制备或提纯，目的是培养学生实验操作、正确观察问题、发现问题、分析问题、解决问题等能力和实事求是、严肃认真的科学态度。因此，无机化学教学中进行绿色化实验教学是非常重要的，一方面可以培养学生的环境保护意识，使学生运用绿色化学知识去发现、分析和解决问题，从而培养出顺应社会发展的“绿色”人才；另一方面可以极大地降低污染程度和不必要的浪费，从而实现绿色化学的5“R”原则和目标。目前，绿色化学在我国已经逐步展开，作为化学教育工作者应意识到将此重要的新信息传递给学生的重要性，不断推动绿色化学实验教学，培养更多学生成为高素质的“绿色”人才。

三、绿色化学实验的实施和举措

（一）化学反应试剂绿色化

无机化学实验经常使用有毒的试剂，如剧毒的氰化物、各种重金属盐、有机溶剂等，它们对环境造成很大危害。选用无毒无害的试剂可以从源头上控制、消除污染。因此，在实验的设计、准备等环节，教师应创造条件并指导学生尽量不用毒性大的化学试剂，尽可能选用性能相似而无毒无害的试剂来替代。

例如，无机化学实验中为了验证H2O2氧化性，常规的方法是：

Pb2-是有毒重金属离子，从绿色化学角度考虑应弃用。如果把这个实验改为直接以I-离子与H2O2反应，看到的现象是：溶液颜色由无色变为棕红色。由此表明：H2O2具有较强的氧化性，因其可将I-离子氧化为I2。与上述传统方法相比，该方法实验步骤减少，试剂消耗量降低，观察到的现象更加明显清晰，且实验产生的I2可重复使用，充分体现了实验的“绿色化”[5]。

（二）妥善收集和处理实验“三废”

无机化学实验中总有“三废”（废液、废渣和废气）需要排放，这些废弃物若处理不当将对环境造成很大危害，而且会淡化学生的环保意识。实验“三废”的处理应根据“变废为宝、化害为利、分别处理”的原则，首先考虑回收利用，然后再根据“三废”的性质，采取不同的方法进行处理。如用四氯化碳萃取碘的实验，萃取后得到的大量I2—CCl4溶液中加入Na2S2O3就可回收到大量CCl4，而且用此方法收集的CCl4可以重复用于萃取I2，该方法既变废为宝，减少环境污染，又可以降低实验费用。

（三）改进实验设计

目前，将所有化学实验施行“绿色化”很难做到，但通过改进实验设计，我们可以努力使无机化学实验“绿色化”。合理安排实验内容和顺序，尽可能使前一个反应的产物作为后一个反应的反应物，这样既减少了对环境的污染，同时也是无机化学实验绿色化的一个重要方法；开设一些微型和小量—半微量化学实验，微型和小量—半微量化实验既可激发学生对化学的兴趣，提高学生智力和创新能力，树立绿色化学观念，又可节省试剂，并可大大减少实验过程产生的“三废”；充分利用现有实验仪器和实验条件对部分实验进行“绿色化”设计，优化实验内容，通过选用尽量少的化学试剂和反应步骤，实现尽量多的实验目的，并盡可能回收和利用实验产物；通过重新设计实验装置，对于产生有毒有害气体的实验，如添加尾气吸收的设备，减少对环境的污染。

四、结语

绿色化学作为目前化学科学研究的热点，己成为化学界的重要研究与发展方向，因而化学实验实现绿色化是化学教学改革发展的必然趋势。在高校医药类专业无机化学实验教学过程中，教师应将绿色化学理念和内容贯穿于整个教学过程，向学生传授绿色化学知识，培养学生树立绿色化学的理念，以适应可持续发展的需要。然而，目前许多高校的常规无机化学实验中，引入绿色化学的理念还远远不够，在进行化学实验绿色化的改革中，还存在师生积极性不高、资金缺失、课时紧等问题，而且需要从教学计划、教学内容及教学方法等各方面进行渗透和强化。因此高校医药类专业无机化学教学中绿色化学实验的研究和推广是当前广大化学教育工作者面临的一项艰巨而重要的任务，同时也是无机化学实验改革和主要方向。

参考文献：

[1]尹国杰.绿色化学理念在大学化学教学中的渗入与实践[J].洛阳理工学院学报（自然科学版），2014，24（1）：82-84.

[2]杨廷海，牟志刚，刘维桥，尚通明.绿色化学在高校化学实验教学中的实践与探索[J].合肥师范学院学报，2014，32（6），99-100.