綠色化學(xué)在教學(xué)中的應(yīng)用

1、 一、綠色化學(xué)是什么 綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué)。綠色化學(xué)是設(shè)計(jì)研究沒有或只有盡可能少的環(huán)境負(fù)作用，并在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上可行的化學(xué)品和化學(xué)過程。包括原料和試劑在反應(yīng)中的充分利用，它是實(shí)現(xiàn)化學(xué)污染防治的基本方法和科學(xué)手段，是一門從源頭上阻止污染的化學(xué)， 1、綠色化學(xué)的誕生從1960起，化學(xué)農(nóng)藥的污染問題被提出來，人們開始注意到人口的急劇增加，工業(yè)的高度發(fā)達(dá)，資源的極度消耗，污染的日益嚴(yán)重，使人類不得不面對(duì)嚴(yán)重的環(huán)境危機(jī)。當(dāng)今世界各國生產(chǎn)使用著約十萬種化學(xué)品。僅美國化學(xué)工業(yè)每年就要排放約三十億噸化學(xué)廢棄物，其中進(jìn)入大氣的約60%，土壤10%，表面水系10%和地下20%1。而在1

2、995年香港為打撈4765.6噸海上垃圾，耗資1200萬港幣。這些問題不但影響一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而且對(duì)環(huán)境造成的危害將對(duì)人類自身的健康甚至是生存都造成了嚴(yán)重的威脅。解決問題的辦法初期主要以治理為主，但這些辦法效果有限，費(fèi)用昂貴。在積累了30年治理污染的經(jīng)驗(yàn)后，人們提出了污染預(yù)防這一新的概念，最后美國環(huán)保局提出了“綠色化學(xué)”這一“新化學(xué)嬰兒”。 2 .綠色化學(xué)的研究?jī)?nèi)容綠色化學(xué)是設(shè)計(jì)研究沒有或盡可能小的環(huán)境副作用的、并在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上可行的化學(xué)品和化學(xué)過程。它是實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的基本和重要的科學(xué)手段。綠色化學(xué)研究的內(nèi)容顯然要包括化學(xué)反應(yīng)（化工生產(chǎn)）過程的4個(gè)基本要素：一是研究、變換、設(shè)計(jì)、選擇對(duì)人

3、類健康和環(huán)境友好的原材料或起始物；二化學(xué)產(chǎn)品必需是自然界可降解的并對(duì)環(huán)境無污染，三是研究最好的轉(zhuǎn)換反應(yīng)和催化劑；四是設(shè)計(jì)或重新設(shè)計(jì)對(duì)人類健康和環(huán)境更安全的目標(biāo)化合物（產(chǎn)品）。 3. 綠色化學(xué)的目標(biāo) 綠色化學(xué)是以綠色意識(shí)為指導(dǎo)，以最終杜絕化學(xué)污染源，實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)為最終目標(biāo)。綠色化學(xué)的最大特點(diǎn)在于它是在始端就采用實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的科學(xué)手段，因而過程和終端均為零排放和零污染。 二、 綠色化學(xué)與社會(huì)化學(xué)在為人類創(chuàng)造財(cái)富的同時(shí)，給人類也帶來了危難，這也給公眾造成了一種錯(cuò)覺，以為是化學(xué)是造成環(huán)境污染的罪魁禍?zhǔn)?。而每一門科學(xué)的發(fā)展史上都充滿著探索與進(jìn)步，由于科學(xué)中的不確定性，化學(xué)家在研究過程中不可避免地會(huì)合成出

4、未知性質(zhì)的化合物，只有通過經(jīng)過長期應(yīng)用和研究才能熟知其性質(zhì)，這時(shí)新物質(zhì)可能已經(jīng)對(duì)環(huán)境或人類生活造成了影響。白色污染是當(dāng)今社會(huì)的一大公害，越來越受到公眾和政府的關(guān)注。塑料作為人工合成的高分子材料，由于它有良好的成膜性、絕緣性、成型性、耐酸堿、耐腐蝕，外觀鮮艷，而且它具有極其低廉的價(jià)格，隨著石油化工的發(fā)展迅速成為人類不可缺少的一種材料。然而隨著塑料的大量使用，廢棄塑料難于降解，污染環(huán)境，還有的塑料會(huì)引起人類新的疾病的產(chǎn)生。嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)迫使我們必須尋找一條不破壞環(huán)境，不危害人類生存的可持續(xù)發(fā)展的道路，只有培養(yǎng)人類真正意義上的“綠色意識(shí)”，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境，對(duì)人類更友善的化學(xué)綠色化學(xué)。2 三、綠色化學(xué)與中

5、學(xué)化學(xué)教育化學(xué)教育是培養(yǎng)高素質(zhì)人才的一個(gè)重要組成部分，它的目標(biāo)主要是普及化學(xué)知識(shí)和能力的培養(yǎng)。中學(xué)化學(xué)教育是普及化學(xué)知識(shí)的開始階段，如何把綠色化學(xué)、綠色意識(shí)融合在化學(xué)教育過程中，使綠色化學(xué)成為世紀(jì)化學(xué)教育的重要有機(jī)組成部分，對(duì)于化學(xué)工作者來說是一個(gè)新的挑戰(zhàn)。3在化學(xué)教育過程中，為實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)教育，我們主要從化學(xué)教師，教學(xué)內(nèi)容，化學(xué)實(shí)驗(yàn)這三方面進(jìn)行探討。 1化學(xué)教師教學(xué)理念 化學(xué)教師在教學(xué)活動(dòng)中起主導(dǎo)作用，因此教師觀念更新，具備了綠色意識(shí)才會(huì)產(chǎn)生積極的行為效果。我國化學(xué)教育中存在著思維僵化的問題，許多教師從畢業(yè)開始教學(xué)，雖然科學(xué)不斷的發(fā)展變化，但教師仍然以老的觀念，老的模式教學(xué)生，這又如何能夠作

6、到綠色化學(xué)教育呢？所以，現(xiàn)在化學(xué)教師要與時(shí)俱進(jìn)，完善自己知識(shí)結(jié)構(gòu)日益顯得重要，要加強(qiáng)教師隊(duì)伍的培養(yǎng)，才有可能使化學(xué)教育更加服務(wù)社會(huì)，提高民族實(shí)力。作為一名化學(xué)教師就應(yīng)該努力作到：首先，化學(xué)教育工作者要樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念，綠色化學(xué)有利于保護(hù)人類賴以生存的環(huán)境、實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。其次，化學(xué)教育必須體現(xiàn)綠色化學(xué)的新內(nèi)容，要在課程教材中體現(xiàn)綠色化學(xué)的理念，使綠色化學(xué)的思想和內(nèi)容貫穿于從基礎(chǔ)教育到高等教育的始終。教師在課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)等方面，要始終貫徹綠色化學(xué)的思想;要讓學(xué)生了解綠色化學(xué)，樹立起綠色意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生從事綠色化學(xué)研究與開發(fā)的能力。 要預(yù)防化學(xué)污染，最關(guān)鍵的問題應(yīng)該是從小培養(yǎng)具有環(huán)境保

7、護(hù)意識(shí)的人，學(xué)生最早系統(tǒng)地學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)是在中等基礎(chǔ)教育階段，這就需要將綠色化學(xué)思想貫穿于中學(xué)化學(xué)教育的全過程中。把綠色化學(xué)融合于中學(xué)課程教材改革和課堂教學(xué)改革之中，使綠色化學(xué)成為中學(xué)化學(xué)教育的一個(gè)重要的組成部分，這是中學(xué)化學(xué)教育的嶄新課題。要把綠色化學(xué)的理念貫穿到整個(gè)化學(xué)教育之中，從綠色化學(xué)的角度來看，中學(xué)化學(xué)中許多物質(zhì)的制取反應(yīng)、化學(xué)工藝等等都是值得討論和重新考慮的。這給改革課堂教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力提供了良好的契機(jī)。綠色化學(xué)不但有重大的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益，而且說明化學(xué)的負(fù)面作用是可以避免的，顯現(xiàn)了人的能動(dòng)性。綠色化學(xué)體現(xiàn)了化學(xué)科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的相互聯(lián)系和相互作用，是化學(xué)科學(xué)高

8、度發(fā)展以及社會(huì)對(duì)化學(xué)科學(xué)發(fā)展的作用的產(chǎn)物，對(duì)化學(xué)本身而言是一個(gè)新階段的到來。作為新世紀(jì)的一代，不但要有能力去發(fā)展新的、對(duì)環(huán)境更友好的化學(xué)，以防止化學(xué)污染；而且要讓年輕的一代了解綠色化學(xué)、接受綠色化學(xué)、為綠色化學(xué)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn) 2、在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要滲透綠色化學(xué)的思想。 （1）教學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀分析 1996年國家教委頒布的全日制高級(jí)中學(xué)教學(xué)大綱中指出：“教育學(xué)生關(guān)心環(huán)境、衛(wèi)生、能源健康等與現(xiàn)代化社會(huì)有關(guān)的化學(xué)問題”。在教材相關(guān)教學(xué)內(nèi)容之中涉及到當(dāng)今世界上一些重要的環(huán)境污染問題，例如有關(guān)“大氣污染、三廢治理、溫室效應(yīng)、酸雨、臭氧層空洞”等內(nèi)容。在現(xiàn)行的初高中教材中有約60%的知識(shí)是通過實(shí)驗(yàn)引入的，但是

9、在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候卻很少關(guān)注到綠色教育問題。而僅在制取Cl2裝置中用NaOH溶液作為尾氣吸收劑，其效果也不太理想。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中只重視操作方便、裝置簡(jiǎn)單、現(xiàn)象明顯，卻很少顧及環(huán)境污染問題，更談不上對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綠色化設(shè)計(jì)。 表1 易造成環(huán)境污染的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)4序號(hào) 實(shí)驗(yàn)名稱 污染物 1 白磷自燃 白磷、紅磷著火點(diǎn)比較P205 P 2 CO還原Fe2O3 P 98 CO 3 Cl2的制取 Na在Cl2中燃燒Cl2 Cl2 4 SO2、H2S的性質(zhì) SO2、H2S 5 Cu與HNO3的反應(yīng) NO、NO2 6實(shí)驗(yàn)室制取C2H4、 C2H2SO2 、PH3、AsH3 PH3、AsH3 7苯的溴代苯、 溴蒸汽 溴蒸

10、汽 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅可以使學(xué)生觀察到用語言難以表達(dá)清楚的清晰的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，增強(qiáng)直觀的感性認(rèn)識(shí)，而且能培養(yǎng)學(xué)生觀察、描述、分析問題和解決問題的能力。但實(shí)驗(yàn)必定會(huì)涉及到有害、有毒的物質(zhì)，從某種意義上講學(xué)校中環(huán)境污染主要來源于化學(xué)實(shí)驗(yàn)。因此，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要力求利用最少的實(shí)驗(yàn)藥品，獲得最佳的實(shí)驗(yàn)效果，最大限度的減少廢棄物，提高學(xué)生的環(huán)境意識(shí)是非常必要的，也是切實(shí)可行的。如微型實(shí)驗(yàn)；封閉式一體化實(shí)驗(yàn)；利用實(shí)驗(yàn)投影放大等多媒體手段實(shí)驗(yàn)教學(xué)。 （2）、節(jié)約藥品，最大限度減少污染源 微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)是以盡可能少的試劑來獲取所需的化學(xué)信息的實(shí)驗(yàn)方法。它具有現(xiàn)象明顯、效果良好、節(jié)約實(shí)驗(yàn)材料和時(shí)間、減少

11、污染、安全、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)。在微小型的儀器中，用盡可能少的試劑來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(一般為常規(guī)量的十分之一至千分之一)。因?yàn)橹挥袃x器微型化了，才能減少試劑在器皿上的附著量，同時(shí)還應(yīng)盡可能減少中間產(chǎn)物的轉(zhuǎn)移過程，以減少試劑在器皿上的附著。所以，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)不是常規(guī)實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)單微縮，也不是對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，更不是與常規(guī)實(shí)驗(yàn)的對(duì)立，它是在綠色化學(xué)思想下用預(yù)防化學(xué)污染的新實(shí)驗(yàn)思想、新方法和新技術(shù)對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革和發(fā)展的必然結(jié)果。盡可能小劑量是微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的核心，它是沒有終止的，是動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)，它使每一個(gè)化學(xué)工作者無論在何種實(shí)驗(yàn)條件中都在考慮，“盡可能小劑量實(shí)驗(yàn)”是一種思維方向，這是化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革和發(fā)展的動(dòng)力之一，

12、是綠色化學(xué)思想在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的具體體現(xiàn)。在日常的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，怎樣才能實(shí)現(xiàn)“盡可能小劑量實(shí)驗(yàn)”呢？請(qǐng)使用微型實(shí)驗(yàn)儀器。 （3）、創(chuàng)新改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，減少環(huán)境污染 在現(xiàn)行中學(xué)化學(xué)教材中，有些實(shí)驗(yàn)指明了藥品濃度，有些實(shí)驗(yàn)沒有指明了藥品濃度。我對(duì)許多涉及藥品濃度的實(shí)驗(yàn)探索和改進(jìn)。既節(jié)約了藥品、保證了實(shí)驗(yàn)效果，又減少了環(huán)境污染。1.指示劑濃度的減少，指示劑酚酞、石蕊等原濃度為0.51.0，經(jīng)改進(jìn)可減少到0.10.25，也可以相應(yīng)減少酒精的用量。2.對(duì)苯酚性質(zhì)，苯酚溶液濃度由2降至0.51.0 ，溴水濃度也可降低為橙紅（稍濃）。3.對(duì)定性檢驗(yàn)劑硝酸銀濃度改進(jìn)，配制銀氨溶液，硝酸銀濃度、氨水濃度可由2降為1。一

13、般離子檢驗(yàn)，硝酸銀濃度0.1就足夠了。4.濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響，硫氰酸鉀、三氯化鐵溶液的濃度可由0.01mol/L降為0.0005mol/L，0.1mol/L不變。這些改動(dòng)實(shí)驗(yàn)藥品的濃度都增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)效果。降低實(shí)驗(yàn)藥品濃度的例子還很多，作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)工作者，應(yīng)具有綠色化學(xué)的思想，并指導(dǎo)日常工作，盡可能地降低實(shí)驗(yàn)藥品濃度，減少藥品的損耗，預(yù)防環(huán)境污染。綠色化學(xué)是設(shè)計(jì)研究沒有或只有盡可能少的環(huán)境負(fù)作用，并在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上可行的化學(xué)品和化學(xué)過程。在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，對(duì)部分實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)技術(shù)、方法、儀器等進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，把分散的實(shí)驗(yàn)綜合起來，這樣，可防止有毒氣體進(jìn)入空氣，而且，還可以節(jié)約藥品和縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間。如：銅

14、分別與稀硝酸、濃硝酸的反應(yīng)，演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)都有，如果按課本上做，不僅浪費(fèi)藥品，而且產(chǎn)生釋放出一氧化氮與二氧化氮等有毒氣體。實(shí)踐中可把演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)八合并成邊講邊做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)改進(jìn)為：儀器是：廢醫(yī)用的一次性注射器，拔掉針頭，安上橡膠塞。藥品：濃硝酸，銅片，氫氧化鈉溶液。還有例如產(chǎn)生HCl、SO2、NH3等易溶于水氣體的反應(yīng)裝置，增加一個(gè)漏斗或一個(gè)干燥管，把氣體導(dǎo)入水中或相應(yīng)的吸收液中。生成乙酸乙酯的反應(yīng)裝置連接一個(gè)干燥管，細(xì)口插入試管中的Na2CO3溶液里，可起到防止倒吸，迅速收集乙酸乙酯，同時(shí)也防止了乙酸、乙醇、乙酸乙酯氣體進(jìn)入空氣，反應(yīng)物用量也減少一半以上。整套乙酸乙酯的反

15、應(yīng)裝置就是一個(gè)封閉體系。使學(xué)生所學(xué)的環(huán)保知識(shí)與實(shí)驗(yàn)的后處理結(jié)合起來，使學(xué)生所學(xué)知識(shí)得以鞏固，再應(yīng)用到學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)中，在實(shí)驗(yàn)工作中，用綠色化學(xué)的思想來指導(dǎo)，更能有效地防止污染。 （4）、實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范化，妥善處理廢棄物 在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，大部分實(shí)驗(yàn)的藥品用量在教材中都未明確給出限量。以至學(xué)生很難把握藥品的實(shí)際用量，這樣既影響實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和實(shí)驗(yàn)效果，又會(huì)造成藥品的浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定程度的污染，也不利于培養(yǎng)學(xué)生的規(guī)范化操作。若將藥品規(guī)定了用量和濃度，既方便施教，又方便操作，更易讓學(xué)生接受、觀察、和記憶，從而培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度和科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，同時(shí)節(jié)約藥品，減少環(huán)境污染。教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，限

16、定用量，把好的經(jīng)驗(yàn)傳播給學(xué)生，妥善處理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的廢棄物（回收、無害化處理），加上正確引導(dǎo)，既提高了實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性、為實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范化奠定了基礎(chǔ)，又培養(yǎng)了學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣、使學(xué)生學(xué)到實(shí)際應(yīng)用技術(shù)。同時(shí)也增強(qiáng)了學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識(shí)，是減少環(huán)境污染的重要保證。 三、在人類生產(chǎn)、生活中都應(yīng)貫穿綠色化學(xué)的思想。隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)，廢氣、廢水、廢渣的排放量日益增多，嚴(yán)重危害人類生存的環(huán)境，影響著人們的身心健康。我國能源以煤為主，空氣受二氧化硫和氮氧化物的嚴(yán)重污染，這些酸性污染物與雨滴形成酸雨，對(duì)人的危害比二氧化硫高10倍，引起肺水腫，使水體酸化，可使魚類絕跡，尤其是重金屬和一些致癌物質(zhì)的污染，嚴(yán)重威脅著人類

17、的生存。經(jīng)專家研究已確認(rèn)，化肥和農(nóng)藥的使用是癌癥發(fā)病率提高的主要原因。因此，人類生產(chǎn)、生活中都應(yīng)貫穿綠色化學(xué)的思想，每位公民都應(yīng)養(yǎng)成具有環(huán)境保護(hù)意識(shí)的人，在生活中對(duì)其廢棄物也要妥善處理，決不能隨意傾倒，造成環(huán)境污染，有的還可以變廢為寶。如使用環(huán)保節(jié)能電池；使用太陽能熱水器；使用節(jié)能燈；不食野生保護(hù)的動(dòng)、植物等。如不使用難降解的一次性飯盒，少使用與廢棄塑料袋，不亂扔廢舊電池等。關(guān)注重大的綠色化學(xué)研究成果。如環(huán)境友好的海洋生物防垢劑，新配方汽油，環(huán)境友好柴油等。使用具有綠色環(huán)保標(biāo)志的產(chǎn)品如綠色電冰箱，無磷洗衣粉，太陽能熱水器等。大氣污染有一條途徑是機(jī)動(dòng)車造成的，鼓勵(lì)大家多騎自行車，少用機(jī)動(dòng)車。 四、設(shè)計(jì)“綠色新工藝”，從根本上消除污染： 我國在環(huán)境資源、環(huán)境容量方面，總量雖大但人均量相當(dāng)小。我國?蒙?奶氐閌槍導(dǎo)際跛?秸?宀桓擼?瞪?哪茉春妥試聰?募拔廴九歐帕扛擼?繒蚱笠當(dāng)戎刂鸞齟螅?洹叭?稀保掀?纖?顯?久揮芯?魏未?磯?拇歐牛?廴臼?盅現(xiàn)亍夜?茉唇峁怪忻禾咳哉?0左右，煤煙對(duì)大氣污染程度不易減輕，環(huán)保治理技術(shù)水平落