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緒論:在尋找寫作靈感嗎?愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇綠色化學的核心,愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維,激發(fā)您的創(chuàng)作熱情,歡迎您的閱讀與分享!
對于綠色化學的概念,教材上涉及的很少,如何讓學生學習綠色化學更是少的可憐,那么教師如何來構(gòu)建學生的這種理念呢?學生如何來學習綠色化學更好呢?怎樣才能讓學生深刻地理解綠色化學呢?這一直以來都是困擾著教師的一個問題。那如何來解決這個困惑呢?我認為可從以下三個方面入手,大家可以借鑒一下。
一、綠色化學的概念的確立。
從學生接觸綠色化學的字眼開始,把綠色化學融入中學課程教材改革和課堂教學改革之中,這是中學化學教育的嶄新課題。就應該讓他們知道綠色化學的定義,綠色化學是由美國化學會提出的化學無害概念,是能夠保護環(huán)境的化學技術,它可以通過使用自然資源,避免給環(huán)境造成負擔、避免排放有害物質(zhì),利用太陽能為目的的光觸媒和氫能源的制造和儲藏技術的開發(fā),并考慮節(jié)能節(jié)省資源、減少廢棄物排放量。綠色化學又稱“環(huán)境友好化學”、“環(huán)境無害化學”、“清潔化學”。綠色化學的定義就是從生產(chǎn)資料就是無污染、無公害的,生產(chǎn)過程也應該是無污染、無公害的,生產(chǎn)出來的產(chǎn)品也應該是無污染、無公害的產(chǎn)品。從概念上就讓學生有一個大致的理解,從而對一些常聽到的綠色建筑、綠色食品有一個初步的了解。最起碼知道綠色的東西并不是單純的指綠色,而是指無污染、無公害的,是對人體有好處的東西,所以從一開始就給學生一個正確的理念,對概念有所了解。
二、綠色化學的核心及特點的滲透。
綠色化學的核心就是利用化學原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對壞境的污染, 按照綠色化學的原則、最理想的化工生產(chǎn)方式是:反應物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物。它的主要特點是:1.充分利用資源和能源,采用無毒、無害的原料。2.在無毒、無害的條件下進行反應,以減少廢物箱環(huán)境排放。3.提高原子的利用率,力圖使所有作為原料的原子都被產(chǎn)品所消納,實現(xiàn)“零排放”。4.生產(chǎn)出有利于環(huán)境保護、社區(qū)安全和人體健康的環(huán)境友好的產(chǎn)品。對于綠色化學的核心和特點的滲透,主要的是在教學過程中讓學生樹立防治污染、保證人類生存質(zhì)量的責任感。我們教師應該把握住這一點,充分利用學生的優(yōu)點,激勵和激發(fā)他們的興趣,調(diào)動他們的積極性。對于農(nóng)村的孩子來說,學習綠色化學更是難上加難,各種實驗設施的不完善都導致了學生的學習困難,和對化學的直觀認識。那我們就利用現(xiàn)有的、現(xiàn)實的實例來給學生進行滲透,例如:我們冬天燒煤取暖、做飯??吹綗熿F繚繞、聞到刺鼻的、嗆人的氣味,我們有怎樣的感覺,這會不會對環(huán)境造成污染,這個現(xiàn)象符合綠色化學的核心特點嗎?再有,我們看到的三輪車、汽車排放的尾氣對壞境有怎樣的危害?讓學生討論這些對壞境的危害和如何預防這些危害,我們應如何采取措施防止和減少這些污染?這樣可以增強學生的環(huán)保意識、調(diào)動學生學習的積極性。培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、實事求是的科學態(tài)度,而且能使他們感知環(huán)境污染的危害性和環(huán)境保護的迫切性。
三、綠色化學在教學中的貫穿和實施。
【關鍵詞】 高中化學 綠色觀念 深入 環(huán)保
【中圖分類號】 G633.8 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1674-4772(2013)11-001-01
1. 高中化學教學中堅持綠色觀念的必要性分析
1.1以綠色觀念為核心的社會主流
以綠色、環(huán)保、生態(tài)為核心的科學發(fā)展觀已經(jīng)在不斷地滲透到社會的各行各業(yè),綠色觀念的逐步推廣不僅僅是人類在意識上的不斷飛躍,更是社會在發(fā)展過程中的必然選擇。在高中化學的學習過程中堅持綠色觀念的滲透,對于學生的化學素養(yǎng)的提高有著不可磨滅的作用。堅持綠色觀念,減少污染物的排放,在高中化學的學習中尤其要注意,化學是一門以實驗為基礎和核心的學科,堅持綠色觀念,在做實驗的過程中要盡量做到能源、材料的節(jié)省,對于污染物的排放要慎重處理等等,綠色觀念在這方面為我們做出了具體的指導。作為化學科學,它距離生活和現(xiàn)實較近,與社會接觸得更為廣泛,只有堅持綠色觀念的滲透,才能夠符合社會發(fā)展的方向。
1.2推進素質(zhì)教育的關鍵所在
素質(zhì)教育的本質(zhì)不是特指某學科某領域的專項發(fā)展,而是要綜合各種各樣的因素,實現(xiàn)一種真正意義上的全面發(fā)展。素質(zhì)教育也不是特指理性科學,而是理性、感性,素質(zhì)、能力,價值、觀念的結(jié)合體。綠色觀念的逐漸滲透帶給學生的是一種高層次的人文情懷,是一種生態(tài)和諧發(fā)展的需要,也是化學學科本身發(fā)展的終極意義所在?;瘜W的發(fā)展不僅僅是研究出新穎罕見的化學物質(zhì),而要更加強調(diào)一種從認識和觀念上的素質(zhì)的提高。這正是素質(zhì)教育改革的關鍵所在,綠色觀念強調(diào)自然科學與社會科學協(xié)調(diào)發(fā)展,是每一個學習者都應該追求的目標,因此要推進綠色觀念的發(fā)展,積極推動我國的素質(zhì)教育改革向著更好的方向邁進。
2. 如何在高中化學教學中滲透綠色觀念
2.1從理論的認識上引導學生堅持綠色觀念
引導學生從理論上認識綠色觀念的重要性是增強學生綠色意識的關鍵所在,老師必須要將綠色的觀念穿插在具體的講課和學習活動中去,練習實際案例,增強學生對于綠色觀念的認識。從理論上引導學生堅持綠色觀念,老師要做好引導的角色,而不是讓學生們被動地接受這個觀念,否則會使得事情得不償失。這種認識上的引導更多的是給學生一種感性認識的啟蒙,這種啟蒙在學生們心中積淀久了,會在無形中不斷地知道學生的行為,讓他們在化學的學習中堅持綠色生態(tài)的觀念。
2.2在化學課堂上融合時代和社會的現(xiàn)狀進行引導
化學是一門與生活息息相關的學科,與實際的聯(lián)系尤為緊密,因此在高中化學的學習中要不斷地融合時代和社會發(fā)展的現(xiàn)狀,通過現(xiàn)實與理論的對比就可以看出堅持倡導綠色的觀念有著不可忽視的重要性,這樣能夠讓學生更加信服,實現(xiàn)綠色觀念的推廣和滲透。時代和社會在實現(xiàn)經(jīng)濟高度發(fā)展的過程中忽視了綠色生態(tài)環(huán)保的觀念,因此只要積極主動地從化學的教學開始做起,引導學生不斷地認識到綠色化學的重要性,才能夠使得社會更加全面地發(fā)展,實現(xiàn)社會的和諧有序進行。
2.3在化學的各種活動中要以堅持綠色為前提
化學生動有趣,其中化學實驗占據(jù)了較大的部分,化學實驗是化學教學中比不可缺少的手段,在化學的學習中堅持綠色觀念,從各種活動做起。比如在做化學實驗的時候要格外地注意化學物質(zhì)和原料的選擇,要盡量地選擇綠色、無污染的化學物質(zhì)作為反應物,同時還要注意盡量減少生成物中有毒物質(zhì)的排放,因此要注意在化學實驗的進行中,謹慎地選擇化學反應的物質(zhì),認真地分析它的化學特性。堅持綠色的觀念還要在化學物質(zhì)的使用上盡可能地節(jié)約,不能浪費。在化學物質(zhì)反應后,產(chǎn)生的廢料要進行廢物處理,不能將其隨便丟棄污染環(huán)境。尤其要注意在課堂上進行演示實驗時,要開窗通風,避免化學物質(zhì)產(chǎn)生的氣體對人身造成傷害??傊P于綠色觀念在高中課堂的滲透,要遵循環(huán)保、生態(tài)、節(jié)約、安全的原則,只有這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)綠色的化學、科學的化學。
3. 結(jié)合實驗探究綠色觀念在化學教學中的滲透
高中化學中所有的化學實驗都應該遵循綠色化學的觀念,例如在氣體的制取和收集過程中,一般都要通過制取氣體、凈化氣體、收集氣體和尾氣吸收五個步驟,這正是堅持了綠色化學的觀念。通過硫化亞鐵與稀硫酸反應在制取硫化氫氣體時,為了節(jié)省化學原料,讓它們充分地反映完全,可以將硫化亞鐵砸成細小的顆粒,這樣可以減少原料的浪費。另外在制取硫化氫氣體之后,由于H2S有毒,在實驗進行時應注意通風,多余的H2S應盡快地通入到NaOH溶液中進行吸收。在其他的化學實驗中也應該注意這個要求,就是化學尾氣的處理和排污工作要準確地做到位,實現(xiàn)綠色化學的逐步推進。
關鍵詞:西部地區(qū);綠色;教育;探究
中圖分類號:G652文獻標識碼:A文章編號:1003-2851(2010)06-0099-01
一、綠色化學是應對挑戰(zhàn)的必然
科學不但要認識世界和改造世界,還要保護世界?;瘜W也如此,為了應對化學所面臨的挑戰(zhàn),提倡綠色化學是刻不容緩。
(一)綠色化學的概念。綠色化學又稱環(huán)境無害化學、環(huán)境友好化學或清潔化學,是指化學反應和過程以“原子經(jīng)濟性”為基本原則,即在獲取新物質(zhì)的化學反應中充分利用參與反應的每個原料原子,在始端就采用實現(xiàn)污染預防的科學手段,因而過程和終端均為零排放和零污染,是一門從源頭阻止污染的化學。綠色化學不同于環(huán)境保護,綠色化學不是被動地治理環(huán)境污染,而是主動的防止化學污染,從而在根本上切斷污染源,所以綠色化學是更高層次的環(huán)境友好化學。
(二)綠色化學的產(chǎn)生及其背景。當今,可持續(xù)發(fā)展觀是世人普遍認同的發(fā)展觀。它強調(diào)人口、經(jīng)濟、社會、環(huán)境和資源的協(xié)調(diào)發(fā)展,既要發(fā)展經(jīng)濟,又要保護自然資源和環(huán)境,使子孫后代能永續(xù)發(fā)展。綠色化學正是基于人與自然和諧發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展理論。在1984年,美國環(huán)保局(EPA)提出“廢物最小化”,這是綠色化學的最初思想。1989年,美國環(huán)保局又提出了“污染預防”的概念。1990年,美聯(lián)邦政府通過了“防止污染行動”的法令,將污染的防止確立為國策,該法案條文中第一次出現(xiàn)了“綠色化學”一詞。1992年,美國環(huán)保局又了“污染預防戰(zhàn)略”。1995年,美國政府設立了“總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎”。1999年英國皇家化學會創(chuàng)辦了第一份國際性《綠色化學》雜志,標志著綠色化學的正式產(chǎn)生。我國也緊跟世界化學發(fā)展的前沿,在1995年,中國科學院化學部確定了《綠色化學與技術》的院士咨詢課題。
(三)綠色化學的核心內(nèi)容。原子經(jīng)濟性是綠色化學的核心內(nèi)容,這一概念最早是1991年美國Stanford大學的著名有機化學家Trost提出的,即原料分子中究竟有百分之幾的原子轉(zhuǎn)化成了產(chǎn)物。理想的原子經(jīng)濟反應是原料分子中的原子百分之百地轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物,不產(chǎn)生副產(chǎn)物或廢物,實現(xiàn)廢物的“零排放”。他用原子利用率衡量反應的原子經(jīng)濟性,認為高效的有機合成應最大限度地利用原料分子的每一個原子,使之結(jié)合到目標分子中。綠色化學的原子經(jīng)濟性的反應有兩個顯著優(yōu)點:一是最大限度地利用了原料,二是最大限度地減少了廢物的排放。
二、西部地區(qū)綠色化學教育所面臨的挑戰(zhàn)
(一)綠色化學的形象正在被與其交叉的學科的巨大成功所埋沒?;瘜W是一門中心科學,化學與生命、材料等朝陽科學有非常密切的聯(lián)系,產(chǎn)生了許多重要的交叉學科,但化學作為中心學科的形象反而被其交叉學科的巨大成就所埋沒。化學這門重要的中心科學反而被社會看作是“伴娘科學”而不受重視。
(二)綠色化學正被各種各樣的環(huán)境污染問題所困擾?;瘜W的發(fā)展在不斷促進人類進步的同時,在客觀上使環(huán)境污染成為可能,但是起決定性的是人的因素,最終要靠人們的認識不斷提升來解決這個問題。一些著名的環(huán)境事件多數(shù)與化學有關,諸如臭氧層空洞、白色污染、酸雨和水體富營養(yǎng)化等;另一方面把所有的環(huán)境問題都歸結(jié)為化學的原因,顯然是不公平的,比如森林銳減、沙塵暴和煤的燃燒等?,F(xiàn)在,有些人把化學和化工當成了污染源。人們開始厭惡化學,進而對化學產(chǎn)生了莫名其妙的恐懼心理,結(jié)果造成凡是有“人工添加劑”的食品都不受歡迎,有些化妝品廠家也反復強調(diào)本產(chǎn)品不含有任何“化學物質(zhì)”。事實上,這些是對化學的偏見,監(jiān)測、分析和治理環(huán)境的卻恰恰是化學家。
三、綠色化學的發(fā)展前景
(一)綠色化學關乎化學工業(yè)的每個環(huán)節(jié)。綠色化學又稱環(huán)境無害化學,其核心是利用化學原理從根本上消除化學工業(yè)對環(huán)境的污染,它具有少產(chǎn)、甚至不產(chǎn)廢物,達到“零排放”的特點。綠色化學是從化學科學基礎內(nèi)容上進行更新,從源頭上消除污染。綠色化學能達到合理利用資源和能源,降低生產(chǎn)成本,符合實現(xiàn)化學工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
(二)綠色化工的理念正逐漸滲透到化學工業(yè)的每個環(huán)節(jié)。在廢水處理方面,通過建立污水處理廠,處理工業(yè)和生活廢水,實現(xiàn)循環(huán)利用。在化學工藝流程方面,通過加強生產(chǎn)技術研究,積極采用清潔生產(chǎn)工藝,引進環(huán)境友好的技術設備,開發(fā)品質(zhì)優(yōu)、環(huán)保成本低且符合國際環(huán)保要求的化工產(chǎn)品,實現(xiàn)化工產(chǎn)品的綠色化。在產(chǎn)品的包裝使用上,通過采用可降解塑料,盡量減少白色污染。
我國是人口超級大國,同時也是資源豐富的國家。社會經(jīng)濟的高速發(fā)展,必然帶來資源的高消耗,人口數(shù)量的不斷提升,人們所能占有的資源也是屈指可數(shù)。我們可以清楚的看到,擺在我國面前最大矛盾就是:通過對生態(tài)環(huán)境的“犧牲”來換取經(jīng)濟的“騰飛”,還是更好的限制人均資源的消耗來保護目前的生態(tài)環(huán)境,最大限度的降低破壞。工業(yè)在我國占據(jù)了舉足輕重的作用,關系到整個國民經(jīng)濟的發(fā)展,而其中我們所熟悉的化學工業(yè)為其他行業(yè)持續(xù)不斷的提供更多的科學服務和產(chǎn)品支持。但是,我們不得不面對在追求經(jīng)濟高速發(fā)展的同時,整個大自然也受到了空前破壞的問題。生態(tài)失去平衡和環(huán)境受到嚴重污染制約了經(jīng)濟的發(fā)展,也影響了人類的日常生活、健康,不斷加深社會各個領域的矛盾,出現(xiàn)更多的問題。面對這種現(xiàn)狀就必須讓我們通過改變研究模式來改變生產(chǎn)模式,將“綠色化學”的理念融入到化學工業(yè)中,將能從源頭控制和防范污染。綠化化學無疑是“無害”為基礎的環(huán)境化學,通過化學的先進技術和手段更大限度的消除或者降低有害于人類健康、生態(tài)環(huán)境的原料、產(chǎn)物、副產(chǎn)品、催化劑、溶劑等生產(chǎn)和使用。綠色化學的核心理念是倡導不要使用有害、有毒的物質(zhì),更加不能產(chǎn)生過量的廢棄物,不合理的處理廢棄物。這是一門從源頭加強防范和控制污染的化學,或者說這是一個更有層次的化學理念。從綠色化學的定義上我們就能看出它是以可持續(xù)發(fā)展為目標而產(chǎn)生的理念。綠色化學理念引導人們更加重視環(huán)境。早在1996年美國就以“總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎”作為美國綠色化學挑戰(zhàn)計劃中的主要內(nèi)容,通過這個獎項的設立,其目的是為了鼓勵人們敢于探索綠色化學,積極使用和推行綠色化學的科研成果。在上個世紀90年代我國的主要力量還放在經(jīng)濟發(fā)展上,也在1996年舉行過以“工業(yè)生產(chǎn)中綠色化學與技術”為主題的研討會,通過這個小小的研討會也體現(xiàn)了我國對環(huán)境保護的重視,對綠色化學工業(yè)成果研究和開發(fā)。后來的一年,在香山會議上宣布了我國以“可持續(xù)發(fā)展問題對科學的挑戰(zhàn)——綠色化學”為主題的研討工作機構(gòu)。從這些資料來看我們在進行高?;瘜W教育的過程中,需要將這些思想體現(xiàn)出來,做到更好的借鑒。
二、綠色化學理念在高中化學教育中作用的研究
綠色化學理念在化學教育中有助于培養(yǎng)辯證統(tǒng)一的良好思想綠色化學以全新的方式顛覆了“先污染再治理”的思想,需要從源頭抓起,才能避免污染和破壞,是一門以源頭為基礎進行治理的無害化學。而且要特別強調(diào)了,對綠色化學全新理念的推出并不是要全部否定傳統(tǒng)的化學,而是以客觀為基礎,堅持唯物主義的觀點,將傳統(tǒng)化學的精華發(fā)揮的淋漓盡致,將對人類健康和生存環(huán)境有危害的因素消除,這才能更加突出綠色化學的核心理念。
綠色化學理念有利于加強學生更加愛護生命最近幾年,根據(jù)資料顯示,我國食物中毒人數(shù)已經(jīng)達到了4萬人,而且這個數(shù)據(jù)只是所有發(fā)生事件中的一小部分。經(jīng)過分析導致人們食物中毒的主要原因有:過量農(nóng)藥殺蟲、劇毒殘留等等。在高中化學教材中涉及到了部分農(nóng)藥,例如我們非常熟悉的DDT、六六六、有機磷農(nóng)藥等等,根據(jù)目前農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展,以實現(xiàn)綠色產(chǎn)物為目的,全方面的對農(nóng)藥進行評價。例如:六六六和DDT具有很高殺蟲性的同時,也會嚴重的污染其環(huán)境,而且具有很高的毒性,對人類與牲畜都的健康具有很大的威脅。而這些具有危害性的農(nóng)藥正逐漸被植物生長調(diào)節(jié)劑與以內(nèi)源性的昆蟲激素等具有生態(tài)意義的農(nóng)藥所替代。這類新型的農(nóng)藥不但高效、而且不會污染環(huán)境,降低了毒性不會危害到人類和牲畜的健康。最大限度的避免了因為農(nóng)藥的濫用而出現(xiàn)大量魚類、益鳥益蟲的死亡的現(xiàn)象。為學生舉出綠色化學具體教育實例,從而加強學生保護環(huán)境的意識,積極主動的去倡導和愛護我們生存的環(huán)境。綠色化學理念有利于培養(yǎng)正確的發(fā)展觀
高中化學教育工作者要樹立可持續(xù)發(fā)展的先進觀念,將綠色化學的理念滲透到整個化學教育過程中去。在進行課堂教學的時候要重視對綠色化學原則進行體現(xiàn),將綠色化學的相關知識做到更好的滲透。讓學生知道在發(fā)展的同時不能以犧牲環(huán)境作為代價,地球上的能源和物質(zhì)都是有限的,要善于應用和珍惜。例如:學習“烯烴與溴的親電加成”相關知識時,以往基的烯烴與溴的加成反應逐漸連結(jié)吸電子所取代,在麥克爾受體的作用下烯烴在陽光引發(fā)下與溴進行自由基的加成反應。而這里的能源綠色化就體現(xiàn)在對太陽輻射能的直接利用,它為解決目前化學能源的污染性、有限性以及溫室效應等能源問題開辟了更多的出路。通過以上綠色化學的實際例子進行教育,讓學生明白和關心生態(tài)環(huán)境、珍惜能源等問題,逐漸加強學生的社會責任感。綠色化學理念有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識綠色化學理念是對傳統(tǒng)化學一次全新的改革??梢酝ㄟ^以化學理論課為基礎,融入綠色化學理念培養(yǎng)創(chuàng)新意識,并得到實踐和強化。例如:在高中有機化學教材中,介紹濃硫作為酸催化劑的時候,只介紹了酯化反應。但是濃硫酸作為催化劑的時候存在諸多問題:對設備進行腐蝕、產(chǎn)生大量的無機鹽廢棄物、收率低等。這樣可以對學生進行引導從多個角度來提升產(chǎn)物收率的方法。學生進行資料手機和查閱提出了一些方案:一是用高效催化劑替代,可以用雜多酸、固體超強酸、無機路易斯酸等;二是建議使用綠色溶劑:三是用微型實驗進行替代。從實際情況出發(fā),鼓勵學生敢于親自動手操作進行驗證,這樣開拓了學生的研究,培養(yǎng)了學生的綠色化學意識,激發(fā)學生的創(chuàng)新精神。
[關鍵詞] 化學實驗教學;綠色化學教育;環(huán)境保護教育
[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 1008-2549(2017) 06-0108-02
“綠色化學”是伴隨著綠色食品、綠色消費的生活概念而提出的。綠色化學換言之又稱無害化學,是利用化學來防止環(huán)境污染的一種可取性措施。生活各方面不再使用有毒的有害物|以及妥善處理產(chǎn)生的廢棄物,做到從根源上阻止污染的產(chǎn)生是綠色化學的使用理念。從根本上通過化學改善保護環(huán)境,推動工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展是綠色化學的目標。以此我們應該在化學實驗教學中加入綠色化學教育,使學生能夠從化學的角度使用相關知識對環(huán)境污染作出分析以及對一些化學現(xiàn)象做出合理解釋。綠色化學代表的不僅僅是一種理念,更是在生活實際操作中所帶來的社會環(huán)境和經(jīng)濟方面的效益。我們要在化學實驗和化學產(chǎn)品生產(chǎn)過程中最大可能地減少廢棄物的排放問題,盡可能做到“零排放”,從根源上解決環(huán)境污染問題。
一 綠色化學的核心涵義
綠色化學又為環(huán)境友好化學,通過利用化學的技術來對環(huán)境污染問題進行處理,來降低或者消除化學產(chǎn)品設計或者制造的過程中有害物質(zhì)的產(chǎn)生,使設計的化學過程和環(huán)境更加環(huán)保友好,從而在源頭上緩解化學污染的問題。
綠色化學從原料的安全性、節(jié)能型以及友好型等方面評價化學反應的優(yōu)勢。原子利用率及環(huán)境因子則是綠色化學的核心內(nèi)容。充分利用化學反應物中的每一個反應分子,從而在充分利用資源的同時又能防止環(huán)境污染。原子的利用率越高,那么相應的所產(chǎn)生的污染物就越少,環(huán)境因子越小,相應的對環(huán)境做成的污染也就越小。環(huán)境因子是在化學反應過程中,所生成的廢物質(zhì)量占目標產(chǎn)物質(zhì)量的比重。
把綠色化學融入化學實驗教學中去,有效地減少化學實驗中所產(chǎn)生的廢棄物對環(huán)境造成的污染,培養(yǎng)了學生的環(huán)境綠化意識;化學這門自然學科與社會環(huán)境的聯(lián)系十分密切,在化學實驗中引入綠色化學教學模式,從而培養(yǎng)綠色化學人才。
二 化學實驗中引入綠色化學
1 加強環(huán)境保護意識
化學實驗實則是一個產(chǎn)生廢棄物的過程,同時也是制造污染導致環(huán)境破壞的課程。當化學實驗產(chǎn)生的廢棄物順著實驗室的下水道排出時,污染物便會流入河中或者滲透進地下,那么一些有機物和重金屬就會對土質(zhì)、河流造成嚴重污染,從而損害人類健康,影響人們的正常生活,因此在化學實驗教學中要不斷滲透綠色化學的思想,對學生重視環(huán)境、愛護環(huán)境的習慣進行培養(yǎng),養(yǎng)成好習慣。對待所產(chǎn)生的廢棄物要進行及時回收處理,堅決不能隨便倒瀉,導致環(huán)境的污染。在化學實驗室中需要分別設立“廢酸回收瓶”和“廢堿回收瓶”,對在化學實驗中產(chǎn)生的廢酸廢堿進行回收。比如化學實驗中,所產(chǎn)生的硫酸鏈霉素與硫酸鐵產(chǎn)生反應后生成的結(jié)合物在進行傾倒之前,應該將其中規(guī)定的PH后排放,那么對實驗室不能立即處理掉的有害物質(zhì)比如破損溫度計中的水銀,就要妥善處理將其回收入瓶中用水封好,通過有機化合物等回收到指定容器內(nèi)送進藥品庫進行統(tǒng)一處理。在這一過程中要特別注意,電池不能進行倒置,否則其中有害液體將滲出污染環(huán)境。
2 加強綠色化學實驗教學改革
綠色化學實驗本就是化學實驗教學課程中的教育創(chuàng)新內(nèi)容,其指導方針是以綠色化學為主要內(nèi)容,用預防化學污染的新思想、新方法以及新技術來對化學實驗內(nèi)容及教育方法進行相應的一定改進,極大減少實驗室所產(chǎn)生的三廢物質(zhì),也在一定程度上消除有害物質(zhì),來實現(xiàn)綠色化學的要求。比如在“二元溶液沸點組成圖的繪制”實驗進行了相應的改進,由原來的二元溶液一環(huán)乙烷改為乙醇一環(huán)乙烷。因為苯對人體有危害,同時也會造成環(huán)境污染,改為乙醇之后有效地對其所含毒性進行降低,并且對回收液進行重調(diào)沸點,再次利用。這樣做不僅減少了化學試驗成本還相應的降低了化學環(huán)境污染,使得乙醇一環(huán)乙烷被回收反復利用,不倒瀉在環(huán)境中。
3 開展化學的微型試驗
綠色化學實驗是在綠色化學的思想指導下,對常規(guī)的化學實驗進行一定的教學改革從而形成的新的化學實驗辦法。通過大力開展微型的化學實驗,主要通過改用常規(guī)的小容量儀器,在對實驗方法實驗操作不變的前提之下進行微型實驗,從而減少了藥品用量,以及反應物和造成的污染 。而另一方面所進行微型實驗會使整個實驗過程更加安全、便捷,有效地減少了化學實驗的成本經(jīng)費。比如在進行硫酸鏈霉素水解速度常數(shù)以及乙酸乙酯皂化反應常數(shù)的化學測驗時,從原定化學實驗容器20ml改為10ml的取樣,試劑的用量特別少,操作起來就相比之前更加迅速簡練,重要的是采用微型容器不會對環(huán)境造成污染。
4 重視實驗產(chǎn)生的廢棄液體回收處理
化學實驗室所產(chǎn)生的廢棄液體種類比較多但是量不是很大,我們通過結(jié)合實驗內(nèi)容,對廢棄液體進行規(guī)整分類,將其分類儲存在統(tǒng)一規(guī)定的容器之中,由專門的工作人員處理廢棄液體。那么在對廢棄液體進行處理的過程中就需要實驗指導老師對其認真負責,注重培養(yǎng)學生的操作技能訓練,引導學生對化學環(huán)境的保護意識。因此要求學生對于實驗之后產(chǎn)生的廢棄液體以及渣滓必須倒入制定的容器之中。實驗室的工作人員及指導老師也必須具有高度的責任心,對各種廢棄液體進行及時認真地收集。經(jīng)過處理之后,達到國家允許排放標準即可排放。
三 綠色化實驗教學相應措施
1 教學內(nèi)容綠色化
在原有的教材實驗基礎之上,對實驗的系列進行改造,對綠色化學實驗的內(nèi)容加以改造。在保證實驗方法科學合理的同時,以保護環(huán)境為實驗目的,進行化學實驗。在實驗中,化學實驗產(chǎn)生的廢棄物較多,回收利用的較少,對資源造成了浪費,形成化學實驗的環(huán)境污染。在一些有毒氣體制備的試驗中,應對產(chǎn)生的尾氣進行處理或者燒掉,最大程度地把有毒氣體轉(zhuǎn)為無毒或者毒性降解物。針對化學實驗的大綱內(nèi)容進行相應的調(diào)整安排,針對基礎的化學操作進行重組并且相應地減少,將基礎實踐融入進化學實驗中去,選取綠色無害的化學內(nèi)容,對基礎操作以及性質(zhì)驗證的化學實驗所需的物質(zhì)進行節(jié)省,從而減少對化學環(huán)境的污染。在安排實驗項目內(nèi)容時,按照大綱要求的基本實驗操作步驟盡量分解在每次的滴定實驗之中。在實驗過程中本著綠色化學的思想原則直接訓練學生使用吸量管、滴定管等容器的基本操作技能,而不必去分開單獨練習。這樣既節(jié)省了化學實驗所需的實驗時間又減少了開展化學相關實驗所需要的藥品開銷,同樣針對性地減少了環(huán)境污染。
2 串聯(lián)實驗,充分利用
在大多數(shù)化學實驗中,重絡酸鉀法測定鐵是一個與生活緊密相關的經(jīng)典實驗,學生在此實驗中可以掌握實驗所證實還原的基本定法理論。那么在此同時,實驗過程所需要的重絡酸鉀是一種非常穩(wěn)定、氧化性適宜的滴定劑。通過串聯(lián)實驗做成一個系列實驗,使得前部實驗的產(chǎn)物應用于下個實驗當中,在檢查學生實驗效果的同時還有效的增強了學生環(huán)境保護意識,達到物盡其用的效果。針對串聯(lián)實驗可見不僅減少了對藥品方面的浪費,相應地降低了對環(huán)境的污染。
3 建立網(wǎng)上實驗室,進行仿真實驗
隨著我國計算機技術的飛速發(fā)展,通過計算機對化學實驗進行模仿已經(jīng)是當下化學教學中擺脫傳統(tǒng)物質(zhì)實驗的改革,它的發(fā)展不僅僅是教育方法技巧的更新,更是對保護自然資源緩解化學所造成的環(huán)境污染的一種方式。
我們通過在網(wǎng)上建立化學實驗室,將模擬實驗有效地利用到化學實驗課程中去,來達到化學教育的輔助教學目的。在模擬實驗開始之前,要對學生進行組織觀看各種儀器的操作及簡要分析,通過計算機模擬實驗對儀器進行仿真講解以及實驗過程的仿真操作,幫助學生完成化學實驗的機理及儀器操作基本原理;進行傳統(tǒng)化學實驗中不應出現(xiàn)的違規(guī)化學操作,將后果展現(xiàn)給學生,讓學生看到所產(chǎn)生后果的嚴重性,避免后果的產(chǎn)生。采用多媒體實驗仿真手段,方便地解決了減少環(huán)境污染,深化綠色化學的理念。讓學生在學習的基礎之上理解掌握化學理論。不僅能夠很好地解決傳統(tǒng)化學實驗中的不足,更是化學實驗實現(xiàn)綠色化學事項的重要研究內(nèi)容,也是減少化學實驗室廢棄物對環(huán)境造成污染的最佳途徑。
參考文獻
[關鍵詞]化學實驗教學;綠色化學教育;環(huán)境保護教育
“綠色化學”是伴隨著綠色食品、綠色消費的生活概念而提出的。綠色化學換言之又稱無害化學,是利用化學來防止環(huán)境污染的一種可取性措施。生活各方面不再使用有毒的有害物質(zhì)以及妥善處理產(chǎn)生的廢棄物,做到從根源上阻止污染的產(chǎn)生是綠色化學的使用理念。從根本上通過化學改善保護環(huán)境,推動工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展是綠色化學的目標。以此我們應該在化學實驗教學中加入綠色化學教育,使學生能夠從化學的角度使用相關知識對環(huán)境污染作出分析以及對一些化學現(xiàn)象做出合理解釋。綠色化學代表的不僅僅是一種理念,更是在生活實際操作中所帶來的社會環(huán)境和經(jīng)濟方面的效益。我們要在化學實驗和化學產(chǎn)品生產(chǎn)過程中最大可能地減少廢棄物的排放問題,盡可能做到“零排放”,從根源上解決環(huán)境污染問題。
一綠色化學的核心涵義
綠色化學又為環(huán)境友好化學,通過利用化學的技術來對環(huán)境污染問題進行處理,來降低或者消除化學產(chǎn)品設計或者制造的過程中有害物質(zhì)的產(chǎn)生,使設計的化學過程和環(huán)境更加環(huán)保友好,從而在源頭上緩解化學污染的問題。綠色化學從原料的安全性、節(jié)能型以及友好型等方面評價化學反應的優(yōu)勢。原子利用率及環(huán)境因子則是綠色化學的核心內(nèi)容。充分利用化學反應物中的每一個反應分子,從而在充分利用資源的同時又能防止環(huán)境污染。原子的利用率越高,那么相應的所產(chǎn)生的污染物就越少,環(huán)境因子越小,相應的對環(huán)境做成的污染也就越小。環(huán)境因子是在化學反應過程中,所生成的廢物質(zhì)量占目標產(chǎn)物質(zhì)量的比重。把綠色化學融入化學實驗教學中去,有效地減少化學實驗中所產(chǎn)生的廢棄物對環(huán)境造成的污染,培養(yǎng)了學生的環(huán)境綠化意識;化學這門自然學科與社會環(huán)境的聯(lián)系十分密切,在化學實驗中引入綠色化學教學模式,從而培養(yǎng)綠色化學人才。
二化學實驗中引入綠色化學
1加強環(huán)境保護意識
化學實驗實則是一個產(chǎn)生廢棄物的過程,同時也是制造污染導致環(huán)境破壞的課程。當化學實驗產(chǎn)生的廢棄物順著實驗室的下水道排出時,污染物便會流入河中或者滲透進地下,那么一些有機物和重金屬就會對土質(zhì)、河流造成嚴重污染,從而損害人類健康,影響人們的正常生活,因此在化學實驗教學中要不斷滲透綠色化學的思想,對學生重視環(huán)境、愛護環(huán)境的習慣進行培養(yǎng),養(yǎng)成好習慣。對待所產(chǎn)生的廢棄物要進行及時回收處理,堅決不能隨便倒瀉,導致環(huán)境的污染。在化學實驗室中需要分別設立“廢酸回收瓶”和“廢堿回收瓶”,對在化學實驗中產(chǎn)生的廢酸廢堿進行回收。比如化學實驗中,所產(chǎn)生的硫酸鏈霉素與硫酸鐵產(chǎn)生反應后生成的結(jié)合物在進行傾倒之前,應該將其中規(guī)定的PH后排放,那么對實驗室不能立即處理掉的有害物質(zhì)比如破損溫度計中的水銀,就要妥善處理將其回收入瓶中用水封好,通過有機化合物等回收到指定容器內(nèi)送進藥品庫進行統(tǒng)一處理。在這一過程中要特別注意,電池不能進行倒置,否則其中有害液體將滲出污染環(huán)境。
2加強綠色化學實驗教學改革
綠色化學實驗本就是化學實驗教學課程中的教育創(chuàng)新內(nèi)容,其指導方針是以綠色化學為主要內(nèi)容,用預防化學污染的新思想、新方法以及新技術來對化學實驗內(nèi)容及教育方法進行相應的一定改進,極大減少實驗室所產(chǎn)生的三廢物質(zhì),也在一定程度上消除有害物質(zhì),來實現(xiàn)綠色化學的要求。比如在“二元溶液沸點組成圖的繪制”實驗進行了相應的改進,由原來的二元溶液一環(huán)乙烷改為乙醇一環(huán)乙烷。因為苯對人體有危害,同時也會造成環(huán)境污染,改為乙醇之后有效地對其所含毒性進行降低,并且對回收液進行重調(diào)沸點,再次利用。這樣做不僅減少了化學試驗成本還相應的降低了化學環(huán)境污染,使得乙醇一環(huán)乙烷被回收反復利用,不倒瀉在環(huán)境中。
3開展化學的微型試驗
綠色化學實驗是在綠色化學的思想指導下,對常規(guī)的化學實驗進行一定的教學改革從而形成的新的化學實驗辦法。通過大力開展微型的化學實驗,主要通過改用常規(guī)的小容量儀器,在對實驗方法實驗操作不變的前提之下進行微型實驗,從而減少了藥品用量,以及反應物和造成的污染。而另一方面所進行微型實驗會使整個實驗過程更加安全、便捷,有效地減少了化學實驗的成本經(jīng)費。比如在進行硫酸鏈霉素水解速度常數(shù)以及乙酸乙酯皂化反應常數(shù)的化學測驗時,從原定化學實驗容器20ml改為10ml的取樣,試劑的用量特別少,操作起來就相比之前更加迅速簡練,重要的是采用微型容器不會對環(huán)境造成污染。
4重視實驗產(chǎn)生的廢棄液體回收處理
化學實驗室所產(chǎn)生的廢棄液體種類比較多但是量不是很大,我們通過結(jié)合實驗內(nèi)容,對廢棄液體進行規(guī)整分類,將其分類儲存在統(tǒng)一規(guī)定的容器之中,由專門的工作人員處理廢棄液體。那么在對廢棄液體進行處理的過程中就需要實驗指導老師對其認真負責,注重培養(yǎng)學生的操作技能訓練,引導學生對化學環(huán)境的保護意識。因此要求學生對于實驗之后產(chǎn)生的廢棄液體以及渣滓必須倒入制定的容器之中。實驗室的工作人員及指導老師也必須具有高度的責任心,對各種廢棄液體進行及時認真地收集。經(jīng)過處理之后,達到國家允許排放標準即可排放。
三綠色化實驗教學相應措施
1教學內(nèi)容綠色化
在原有的教材實驗基礎之上,對實驗的系列進行改造,對綠色化學實驗的內(nèi)容加以改造。在保證實驗方法科學合理的同時,以保護環(huán)境為實驗目的,進行化學實驗。在實驗中,化學實驗產(chǎn)生的廢棄物較多,回收利用的較少,對資源造成了浪費,形成化學實驗的環(huán)境污染。在一些有毒氣體制備的試驗中,應對產(chǎn)生的尾氣進行處理或者燒掉,最大程度地把有毒氣體轉(zhuǎn)為無毒或者毒性降解物。針對化學實驗的大綱內(nèi)容進行相應的調(diào)整安排,針對基礎的化學操作進行重組并且相應地減少,將基礎實踐融入進化學實驗中去,選取綠色無害的化學內(nèi)容,對基礎操作以及性質(zhì)驗證的化學實驗所需的物質(zhì)進行節(jié)省,從而減少對化學環(huán)境的污染。在安排實驗項目內(nèi)容時,按照大綱要求的基本實驗操作步驟盡量分解在每次的滴定實驗之中。在實驗過程中本著綠色化學的思想原則直接訓練學生使用吸量管、滴定管等容器的基本操作技能,而不必去分開單獨練習。這樣既節(jié)省了化學實驗所需的實驗時間又減少了開展化學相關實驗所需要的藥品開銷,同樣針對性地減少了環(huán)境污染。
2串聯(lián)實驗,充分利用
在大多數(shù)化學實驗中,重絡酸鉀法測定鐵是一個與生活緊密相關的經(jīng)典實驗,學生在此實驗中可以掌握實驗所證實還原的基本定法理論。那么在此同時,實驗過程所需要的重絡酸鉀是一種非常穩(wěn)定、氧化性適宜的滴定劑。通過串聯(lián)實驗做成一個系列實驗,使得前部實驗的產(chǎn)物應用于下個實驗當中,在檢查學生實驗效果的同時還有效的增強了學生環(huán)境保護意識,達到物盡其用的效果。針對串聯(lián)實驗可見不僅減少了對藥品方面的浪費,還相應地降低了對環(huán)境的污染。
3建立網(wǎng)上實驗室,進行仿真實驗
隨著我國計算機技術的飛速發(fā)展,通過計算機對化學實驗進行模仿已經(jīng)是當下化學教學中擺脫傳統(tǒng)物質(zhì)實驗的改革,它的發(fā)展不僅僅是教育方法技巧的更新,更是對保護自然資源緩解化學所造成的環(huán)境污染的一種方式。我們通過在網(wǎng)上建立化學實驗室,將模擬實驗有效地利用到化學實驗課程中去,來達到化學教育的輔助教學目的。在模擬實驗開始之前,要對學生進行組織觀看各種儀器的操作及簡要分析,通過計算機模擬實驗對儀器進行仿真講解以及實驗過程的仿真操作,幫助學生完成化學實驗的機理及儀器操作基本原理;進行傳統(tǒng)化學實驗中不應出現(xiàn)的違規(guī)化學操作,將后果展現(xiàn)給學生,讓學生看到所產(chǎn)生后果的嚴重性,避免后果的產(chǎn)生。采用多媒體實驗仿真手段,方便地解決了減少環(huán)境污染,深化綠色化學的理念。讓學生在學習的基礎之上理解掌握化學理論。不僅能夠很好地解決傳統(tǒng)化學實驗中的不足,更是化學實驗實現(xiàn)綠色化學事項的重要研究內(nèi)容,也是減少化學實驗室廢棄物對環(huán)境造成污染的最佳途徑。
參考文獻
[1]王勝軍.綠色化學教育[J].試題與研究(教學論壇),2014(20).
一、化學所面臨的挑戰(zhàn)
1.1化學的形象正在被與其交叉的學科的巨大成功所埋沒
化學是一門中心科學,化學與生命、材料等朝陽科學有非常密切的聯(lián)系,產(chǎn)生了許多重要的交叉學科,但化學作為中心學科的形象反而被其交叉學科的巨大成就所埋沒?;瘜W這門重要的中心科學(centralscience)反而被社會看作是伴娘科學(bridesmaidscience)而不受重視。
1.2化學正被各種各樣的環(huán)境污染問題所困擾
化學的發(fā)展在不斷促進人類進步的同時,在客觀上使環(huán)境污染成為可能,但是起決定性的是人的因素,最終要靠人們的認識不斷提升來解決這個問題。一些著名的環(huán)境事件多數(shù)與化學有關,諸如臭氧層空洞、白色污染、酸雨和水體富營養(yǎng)化等;另一方面把所有的環(huán)境問題都歸結(jié)為化學的原因,顯然是不公平的,比如森林銳減、沙塵暴和煤的燃燒等。這當然與化學沒有樹立好自己的品牌有關系,在最早的化學工藝流程里面,根本沒有把廢氣和廢渣的處理納入考慮范圍,因此很多化學工藝都是會帶來環(huán)境污染的。現(xiàn)在,有些人把化學和化工當成了污染源。人們開始厭惡化學,進而對化學產(chǎn)生了莫名其妙的恐懼心理,結(jié)果造成凡是有“人工添加劑”的食品都不受歡迎,有些化妝品廠家也反復強調(diào)本產(chǎn)品不含有任何“化學物質(zhì)”。事實上,這些是對化學的偏見,監(jiān)測、分析和治理環(huán)境的卻恰恰是化學家。
二、綠色化學是應對挑戰(zhàn)的必然
科學不但要認識世界和改造世界,還要保護世界?;瘜W也如此,為了應對化學所面臨的挑戰(zhàn),提倡綠色化學是刻不容緩。
2.1綠色化學的概念
綠色化學又稱環(huán)境無害化學、環(huán)境友好化學或清潔化學,是指化學反應和過程以“原子經(jīng)濟性”為基本原則,即在獲取新物質(zhì)的化學反應中充分利用參與反應的每個原料原子,在始端就采用實現(xiàn)污染預防的科學手段,因而過程和終端均為零排放和零污染,是一門從源頭阻止污染的化學。綠色化學不同于環(huán)境保護,綠色化學不是被動地治理環(huán)境污染,而是主動的防止化學污染,從而在根本上切斷污染源,所以綠色化學是更高層次的環(huán)境友好化學。
2.2綠色化學的產(chǎn)生及其背景
當今,可持續(xù)發(fā)展觀是世人普遍認同的發(fā)展觀。它強調(diào)人口、經(jīng)濟、社會、環(huán)境和資源的協(xié)調(diào)發(fā)展,既要發(fā)展經(jīng)濟,又要保護自然資源和環(huán)境,使子孫后代能永續(xù)發(fā)展。綠色化學正是基于人與自然和諧發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展理論。在1984年,美國環(huán)保局(EPA)提出“廢物最小化”,這是綠色化學的最初思想。1989年,美國環(huán)保局又提出了“污染預防”的概念。1990年,美聯(lián)邦政府通過了“防止污染行動”的法令,將污染的防止確立為國策,該法案條文中第一次出現(xiàn)了“綠色化學”一詞。1992年,美國環(huán)保局又了“污染預防戰(zhàn)略”。1995年,美國政府設立了“總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎”。1999年英國皇家化學會創(chuàng)辦了第一份國際性《綠色化學》雜志,標志著綠色化學的正式產(chǎn)生。我國也緊跟世界化學發(fā)展的前沿,在1995年,中國科學院化學部確定了《綠色化學與技術》的院士咨詢課題。
2.3綠色化學的核心內(nèi)容
原子經(jīng)濟性是綠色化學的核心內(nèi)容,這一概念最早是1991年美國Stanford大學的著名有機化學家Trost(為此他曾獲得了1998年度的“總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎”的學術獎)提出的,即原料分子中究竟有百分之幾的原子轉(zhuǎn)化成了產(chǎn)物。理想的原子經(jīng)濟反應是原料分子中的原子百分之百地轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物,不產(chǎn)生副產(chǎn)物或廢物,實現(xiàn)廢物的“零排放”。他用原子利用率衡量反應的原子經(jīng)濟性,認為高效的有機合成應最大限度地利用原料分子的每一個原子,使之結(jié)合到目標分子中。綠色化學的原子經(jīng)濟性的反應有兩個顯著優(yōu)點:一是最大限度地利用了原料,二是最大限度地減少了廢物的排放。原子利用率的表達式是:
原子利用率=(預期產(chǎn)物的式量/反應物質(zhì)的式量之和)×100%
如無公害氧化劑過氧化氫的制備可采用乙基蒽醌法,即由氫和氧在2-乙基蒽醌和Pd為催化劑作用下直接合成,2-乙基蒽醌復出并可循環(huán)使用。此反應原子利用率為100%,體現(xiàn)了原子經(jīng)濟性,減少廢物的生成和排放,是典型的零排放例子。
2.4綠色化學的12項原則和5R原則
為了簡述了綠色化學的主要觀點,P.T.Anastas和J.C.Waner曾提出綠色化學的12項原則,這12項原則對我們今后從事綠色化學的研究具有一定的指導作用。
Ⅰ.防止——防止產(chǎn)生廢棄物要比產(chǎn)生后再去處理和凈化好得多。
Ⅱ.講原子經(jīng)濟——應該設計這樣的合成程序,使反應過程中所用的物料能最大限度地進到終極產(chǎn)物中。
Ⅲ.較少有危害性的合成反應出現(xiàn)——無論如何要使用可以行得通的方法,使得設計合成程序只選用或產(chǎn)出對人體或環(huán)境毒性很小最好無毒的物質(zhì)。
Ⅳ.設計要使所生成的化學產(chǎn)品是安全的——設計化學反應的生成物不僅具有所需的性能,還應具有最小的毒性。
Ⅴ.溶劑和輔料是較安全的——盡量不同輔料(如溶劑或析出劑)當不得已使用時,盡可能應是無害的。
Ⅵ.設計中能量的使用要講效率——盡可能降低化學過程所需能量,還應考慮對環(huán)境和經(jīng)濟的效益。合成程序盡可能在大氣環(huán)境的溫度和壓強下進行。
Ⅶ.用可以回收的原料——只要技術上、經(jīng)濟上是可行的,原料應能回收而不是使之變壞。
Ⅷ.盡量減少派生物——應盡可能避免或減少多余的衍生反應(用于保護基團或取消保護和短暫改變物理、化學過程),因為進行這些步驟需添加一些反應物同時也會產(chǎn)生廢棄物。
Ⅸ.催化作用——催化劑(盡可能是具選擇性的)比符合化學計量數(shù)的反應物更占優(yōu)勢。
Ⅹ.要設計降解——按設計生產(chǎn)的生成物,當其有效作用完成后,可以分解為無害的降解產(chǎn)物,在環(huán)境中不繼續(xù)存在。
Ⅺ.防止污染進程能進行實時分析——需要不斷發(fā)展分析方法,在實時分析、進程中監(jiān)測,特別是對形成危害物質(zhì)的控制上。
Ⅻ.特別是從化學反應的安全上防止事故發(fā)生——在化學過程中,反應物(包括其特定形態(tài))的選擇應著眼于使包括釋放、爆炸、著火等化學事故的可能性降至最低。
為了更明確的表述綠色化學在資源使用上的要求,人們又提出了5R理論:
Ⅰ.減量——Reduction減量是從省資源少污染角度提出的。減少用量、在保護產(chǎn)量的情況下如何減少用量,有效途徑之一是提高轉(zhuǎn)化率、減少損失率。②減少“三廢”排放量。主要是減少廢氣、廢水及廢棄物(副產(chǎn)物)排放量,必須排放標準以下。
Ⅱ.重復使用——Reuse重復使用這是降低成本和減廢的需要。諸如化學工業(yè)過程中的催化劑、載體等,從一開始就應考慮有重復使用的設計。
Ⅲ.回收——Recycling回收主要包括:回收未反應的原料、副產(chǎn)物、助溶劑、催化劑、穩(wěn)定劑等非反應試劑。
Ⅵ.再生——Regeneration再生是變廢為寶,節(jié)省資源、能源,減少污染的有效途徑。它要求化工產(chǎn)品生產(chǎn)在工藝設計中應考慮到有關原材料的再生利用。
Ⅴ.拒用——Rejection拒絕使用是杜絕污染的最根本辦法,它是指對一些無法替代,又無法回收、再生和重復使用的毒副作用、污染作用明顯的原料,拒絕在化學過程中使用。
三、綠色化學的發(fā)展前景
3.1反應原料的綠色化即反應原料符合5R原則。
3.2原子經(jīng)濟性反應在基本有機原料的生產(chǎn)中,已有一些原子經(jīng)濟性反應的典范,如丙烯氫甲酰化制丁醛、甲醇羰化制醋酸和從丁二烯和氫氰酸合成己二腈等。
3.3高效合成法不涉及分離高效的的多步合成無疑是潔凈技術的重要組成部分。
3.4.提高反應的選擇性———定向合成如不對稱合成。
3.5.環(huán)境友好催化劑例如在正己烷的裂解反應中,固體酸SiO2-AlCl3比普通AlCl3具有更好的選擇性,更小的腐蝕性。
3.6.物理方法促進化學反應如微波引發(fā)和促進DielsAlder反應、Claisen重排、縮合等許多重要的有機反應。
3.7.酶促有機化學反應酶促有機化學反應有高效性、選擇性、反應條件溫和和自身對環(huán)境友好等特點。
3.8溶劑化學污染不僅來源于原料和產(chǎn)品,而且與反應介質(zhì)、分離和配方中使用的溶劑有關,有毒揮發(fā)性溶劑替代品的研究是綠色化學的重要研究方向。如超臨界流體、水相有機合成和室溫熔鹽溶劑等。
3.9.計算機輔助綠色化學設計和模擬在化學化工領域,計算機已廣泛用于構(gòu)效分析、結(jié)構(gòu)解析、反應性預測、故障診斷及控制等許多方面。無疑,計算機在尋找符合綠色化學原則的最佳反應路線、化工過程最優(yōu)化、產(chǎn)品設計等方面推動了綠色化學的更快發(fā)展。
3.10環(huán)境友好產(chǎn)品如可降解塑料、環(huán)境友好農(nóng)藥、綠色燃料、綠色涂料和CFCs替代物等。綠色化學為化學的發(fā)展注入了新的活力,在21世紀化學必將大有可為。
參考文獻
[1]王恩舉.漫談綠色化學.大學化學,2002,(4)
關鍵詞:綠色化學;大學化學;應用
中圖分類號:X13 文獻標識碼:A
引言
隨著社會的不斷進步,人口數(shù)量急劇增加,面對資源的不斷消耗,人均資源占有量日益減少,此外,人類生活中排放的大量生活污染物和工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量工業(yè)污染物使人類生存環(huán)境迅速惡化。化學品及其生產(chǎn)過程對環(huán)境造成的污染不容忽視,嚴峻的資源匱乏及環(huán)境污染為化學工作者帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。自20世紀90年代初,綠色化學受到越來越多的關注。當今國際化學科學爭相將綠色化學視為化學研究的前沿和熱點,綠色化學已成為實現(xiàn)我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展急待解決的重大科技問題。普及綠色化學知識,灌輸綠色化學思想,最有效的方式是將綠色化學引入大學化學教育體系。目前,我國已將綠色化學教育作為大學化學教育的重要組成部分帶入大學化學課程中。
1綠色化學的內(nèi)涵
綠色化學(Green Chemistry)是指在制造和應用化學品時,實現(xiàn)原料的充分有效利用,消除或避免廢物的產(chǎn)生,避免使用有毒、危險的試劑,建立環(huán)境友好的生產(chǎn)工藝,使化學工業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
綠色化學的核心內(nèi)容是原子經(jīng)濟性,理想的原子經(jīng)濟性反應是原料分子中的原子全部(100%)轉(zhuǎn)變成所需要的產(chǎn)物,不產(chǎn)生廢物或副產(chǎn)物。綠色化學具有以下顯著優(yōu)點:(1)從經(jīng)濟觀點看,綠色化學合理利用資源和能源,符合可持續(xù)發(fā)展的要求;(2)從環(huán)境觀點看,綠色化學以廢物零排放為目標,力爭從根本上消除環(huán)境污染;(3)從科學觀點看,綠色化學與社會發(fā)展相適應,在傳統(tǒng)化學的基礎上進行了創(chuàng)新。
2綠色化學在大學化學教育中的應用
綠色化學作為一種指導思想,更是一種教育手段,將綠色化學的理念帶進高?;瘜W教育的課堂,引入的不是一門獨立的學科,也不只是一種先進的概念,而是通過廣泛的宣傳教育,通過將綠色化學作為一門普及的課程,培養(yǎng)學生自主的綠色化學意識。綠色化學教育可以培養(yǎng)和增強學生的環(huán)保意識,激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)新能力,從而對學生價值觀、人生觀的形成均產(chǎn)生積極的影響。大學化學教育工作者首先應該結(jié)合實際情況,在化學教育過程中融入綠色化學理念,使學生在掌握基本化學原理的同時,能夠主動運用綠色化學的思維去處理問題,成為更能滿足社會可持續(xù)發(fā)展需要的綠色人才。
首先,綠色化學由于具有成本低、轉(zhuǎn)化率高、環(huán)保等特點,已在無機合成化學中得到廣泛應用。如通過熱化學循環(huán)分解水制備氫氣,利用核能或太陽能進行大規(guī)模、無污染制備氫氣;水熱/溶劑熱合成是無機合成最好的方法之一,其具有密封,原料不泄露,不會造成環(huán)境污染,低碳等優(yōu)點,如利用水熱/溶劑熱合成微孔材料及功能粉料等。
其次,有機化學教學應從綠色化學的角度考慮,從以下方面著手:(1)目標產(chǎn)物綠色化;(2)反應條件綠色化;(3)單一反應的原子利用率;(4)反應試劑綠色化。如烯烴和溴的加成反應可在陽光的引發(fā)下完成,太陽輻射能是一種無污染的綠色能源,能夠直接利用太陽輻射能是綠色化學家們所追求的,也是解決目前資源有限、環(huán)境污染及全球變暖等問題的根本出路。
3綠色化學在化學實驗教學中的應用
化學實驗綠色化是21世紀大學化學實驗課程改革的重點方向。針對我國高等院校實驗教學中普遍存在的環(huán)境污染問題,我國大學化學實驗教學中需要開展以綠色化學為理念的實驗體制,體現(xiàn)了環(huán)境保護和綠色化學的要求。
(1)培養(yǎng)學生綠色化學新理念
教師在化學實驗教學中,應有意識地將綠色化學的理念和可持續(xù)發(fā)展觀借助教學過程傳遞給學生,在潛意識中為學生注入綠色化學的思想,讓學生真正了解綠色化學,意識到綠色化學對于保護人類、資源及生存環(huán)境的重要性,讓學生從內(nèi)心牢固地樹立綠色意識,在生活及今后的工作中自覺地養(yǎng)成環(huán)保習慣。
(2)改進常規(guī)實驗方法
在達到實驗目的的基礎上,將常規(guī)實驗按照一定的比例縮小。既減少了試劑的用量,降低了實驗成本,又可以減少“三廢”物質(zhì)的排放量,另外還節(jié)省了資源,減少了對環(huán)境的污染。設計綜合性實驗。將多個實驗按照實驗的內(nèi)在聯(lián)系有機地串聯(lián)起來,將上一個實驗的產(chǎn)物作為下一個實驗的原料,合理利用實驗產(chǎn)物,減少產(chǎn)物的處理工作,既可以減少重復性實驗操作,縮短實驗時間,也可減少污染物產(chǎn)生的數(shù)量。通過以上兩個簡單的方法可以實現(xiàn)化學實驗綠色化,另外還可通過多媒體教學等手段實現(xiàn)化學實驗的綠色化。
(3)積極處理“三廢”
針對實驗中產(chǎn)生的廢水、廢渣、廢氣,采取相應的措施進行處理,例如每間無機實驗室均需安置一個專門的廢液收集桶或廢渣收集處,在實驗過程中統(tǒng)一收集,實驗結(jié)束后統(tǒng)一處理;針對廢氣可以通過安裝正壓送風系統(tǒng),有效地處理實驗過程中產(chǎn)生的廢氣。
4綠色化學課程的設置
化學教育工作者不僅要關注自己的教學任務,還應當時刻注意收集國內(nèi)外最新的綠色化學信息和成果,充分挖掘和利用教材中的相關內(nèi)容進行剖析,做到與時俱進,使課程內(nèi)容新穎,將綠色化學融入理論教學中,時時刻刻以的思想指導教學。培養(yǎng)學生節(jié)約資源和能源、保護環(huán)境的意識,從思想教育和技術教育兩方面對其進行教育。
化學、化工類專業(yè)學生具有較好的化學基礎知識,對于這部分學生可以通過開設綠色化學必修課,不僅僅讓學生了解綠色化學,更重要的是在實際生活中能夠運用綠色化學的理念。對于非化學、化工類專業(yè)的學生應開設綠色化學公共選修課,主要學習綠色化學的科學思想、灌輸綠色化學理念,讓其養(yǎng)成綠色化學意識。
結(jié)語
綠色化學作為一種全新的概念,從防止污染和節(jié)約資源的觀點對傳統(tǒng)化學進行了重新審視,并在傳統(tǒng)化學的基礎上進行改革,與單純的環(huán)境保護不同,綠色化學是對人類與環(huán)境友好的化學。高等學校的化學教育目的是為國家培養(yǎng)和造就化學高層次的人才,面對化學由傳統(tǒng)化學向綠色化學邁進的新變革,化學教育工作者應在大學化學教育中時刻體現(xiàn)綠色化學思想,培養(yǎng)學生的綠色化學理念,培養(yǎng)具有綠色化學意識的化學人才。