綠色化學教育與化學實驗教學
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摘要：綠色化學是當今國際化學科學研究的前沿，是使人類和環境協調發展更高層次的化學，是學生進行環境教育的重要內容。在化學實驗教學中可從實驗教材、實驗手段、實驗方法方面進行綠色化學教育。
關鍵詞：綠色化學 化學實驗教學
自1991年美國環保局提出綠色化學這一新術語以來，綠色化學已逐漸成為世界各國普遍接受和大力實施可持續發展方針的重要組成部分，引起了化學界和工業界的新變革。隨著社會發展的不斷進步，人們對環境問題日益關注，使得傳統化學舉步維艱，難以進一步發展。同時人類更加清楚地認識到不能再急功近利，片面追求物質享受，一定要在發展的同時顧及生態環境的協調性，否則人類將無法生存下去。因此，綠色化學應運而生，成為整個化學界一顆耀眼的明珠，它是進入成熟期的使人類和環境協調發展更高層次的化學，是粗放型化學向集約型化學的轉軌。近年來，綠色化學受到了世界各國高度的重視，綠色化學與技術已成為各國政府關注的重要問題和任務之一。定期在美國、歐洲和亞洲舉行的有關綠色化學主題的會議不斷增多，反映了科學界以及公眾對綠色化學日益增進的關注，綠色化學組織和綠色化學網絡在美國、意大利及英國等國的創立也表明綠色化學已是世界科技發展的熱點。為了使化學呈現一片新的生機，為了人類的生存和未來，大力推廣綠色化學，很多國家設立了綠色化學獎：1999年世界上第一本“綠色化學”(Green Chemistry)雜志問世；2002年美國出版了第一本“綠色化學”教科書。目前我國也已加入這綠色化學的研究行列，綠色化學及綠色化學教育在我國也得到相當程度的重視。我國在1995年中科院化學部確定了“綠色化學與技術”的院士咨詢課。1996年召開了“工業生產中綠色化學與技術”的研討會；1997年由國家科委主辦的第72屆香山科學會議就是以“可持續發展問題對科學的挑戰――綠色化學”為主題，這個會議宣告了我國的綠色化學研究和開發工作已正式開始起步了，這對我們化學教育工作者的教育指導思想也提出了新的課題。
1、綠色化學的內涵及綠色化學的必要性。綠色化學亦稱環境無公害化學或環境友好化學，是用化學的技術和方法消除那些對人類健康或環境有害的原料、催化劑、溶劑、試劑的使用和副(廢)產物等的產生，力求使化學反應“具有原子經濟性”，實現廢物的零排放。其目標是把傳統化學和化工生產的技術路線從“先污染、后治理”變為“從源頭上根除污染”。是當今國際化學科學研究的前沿之一，是具有社會需求和科學目標的新型交叉學科。它不但具有重大的社會、環境、經濟效益、也表明化學的副作用是可以避免的。
1998年中科院院士，在中國科學技術大學校長朱時清的積極倡導下開設了一門獨立的綠色化學新課程。1999年9月26～28日在清華大學召開了有國內外多所大學參加的“大學綠色教育國際學術研討會”，共同對“綠色大學化學課程體系”、“大學綠色教育問題”等進行了交流與研討?；瘜W實驗課是在高等院校進行綠色化學教育最合適的課程之一，這是化學實驗課本身的特點決定的。因為化學是以實驗為基礎的，因此在化學實驗教學中進行綠色化學教育是非常合適和必要的。
2、化學實驗教學與綠色化學教育。
2．1 結合綠色化學教育加強化學實驗教材建設。在高?；瘜W實驗教學中滲透綠色化學教育，首先應加強教材建設。由于綠色化學這一領域剛剛形成不久，“具有原子經濟性”這一重要的基本概念在1991年才由美國著名有機化學家Trost在《Science》上提出，1996年以前出版的教材都未能反映綠色化學的內容，所以化學實驗用教材也需要做一定調整。目前我國有機化學實驗有些內容已改為少量或半微量實驗，文獻闡述了無機化學實驗中的綠色化學教育問題，但仍需要進一步調整。應先從綠色化學的基本原則出發選擇更新一些具有時代性與綠色化學有關的內容，如汽油無鉛化、洗滌劑無磷化、原子經濟性減少廢物的排放等。分析化學實驗應增加分析化學內容：擴展一些新開發的環境友好工藝中采用的新試劑和新技術。如：有機化學教材中介紹Friedel-Crafts烷基化反應。一般是使用反應是用液體酸催化劑，如：H2SO4，HF；或用Lewis酸，如：AlCl3、ZnCl2等催化。由于使用H2SO4，HF類酸催化劑后，酸廢液的后處理工藝復雜，產生的廢液會污染環境，催化劑再生困難；AlCl3、ZnCl2類酸催化劑選擇性不高，分離產物時催化劑被水解放熱，并產生大量的HCl氣體。近年來國內外報道的負載型固體酸催化劑和其它固體催化劑。如用蒙脫土為載體的固體酸催化劑(K10)，金屬鹵化物，硅膠型催化劑，在Friedel-Crafts烷基化反應中表現出了優良的環境友好催化性能。這樣于點點滴滴中滲透綠色化學教育的內容，在介紹基本原理的同時讓學生了解到新的應用和發展。也可在教材中以專題形式增加綠色化學的內容。設置開放實驗。從傳統化學取其精華，棄其糟粕，完善教材內容，實現從傳統化學到綠色化學的轉變。
2．2 結合實驗教學實際加強綠色化學教育。文獻闡述了如何處理對實驗室環境構成嚴重危害的在實驗中使用的各種各樣的試劑，闡述了農藥對環境所造成的危害及與綠色農產品相適應的未來的化學農藥也應該是直接應用于綠色農產品的綠色農藥。可開展與實驗教學有關的一些課外活動及社會實踐活動，進行廢物利用研究，如：從電鍍液中回收鉻化合物。回收干電池、鎘鎳電池等實踐活動是很有意義的。不僅使學生所學知識得到了鞏固和提高，更重要的是進行了綠色化學教育。
2．3 實驗教學與計算機輔助的綠色化學設計?；瘜W實驗的實施，既要考慮實驗成功、尤其合成實驗還要考慮具有高的原子利用率，能用簡單、安全、對環境友好的操作快速、定量地把價廉易得的起始原料轉化為天然或設計的目標分子，還要考慮最少的廢物和副產品，而且要求對環境無害，可見其難度之大。因而有必要使用現代化教學手段以適應高層次的綠色化學教育。采用多媒體、Internet等信息教育手段進行實驗教學。用多媒體演示對環境有毒有害的生產和已對環境造成的危害，同時介紹減少有毒有害工藝。在綠色合成設計實驗中計算機輔助設計(CAD)，可以在單位時間內向學生傳遞更多的信息，同時利用三維動畫效果形象地展現實驗操作，取得更好的教學效果。
綜上所述，將上述綠色化學教育貫穿于化學實驗教學是可行的。綠色化學的研究因體現了人類可持續發展的要求，從而方興未哀，為化學及相關學科領域開展環境教育提供了契機。如果在化學實驗教學中積極運用綠色化學的研究成果，將綠色化學教育的思想貫穿其中，其產生的影響也將會是積極而深遠的。
綠色化學是當今國際化學科學研究的前沿，是使人類和環境協調發展更高層次的化學，是學生進行環境教育的重要內容。在化學實驗教學中可從實驗教材、實驗手段、實驗方法方面進行綠色化學教育。
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