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有机化学实验的绿色化学教育

时间:2021-01-20 16:21:08 化学毕业论文 我要投稿

有机化学实验的绿色化学教育

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有机化学实验的绿色化学教育

  有机化学实验的绿色化学教育【1】

  摘 要:有机化学实验对于培养学生动手能和训练学生基本有机合成单元操作方面较为注重,但是却不太重视处理其实验过程中所产生的"三废"。

  所以,有机化学实验教学改革的重点就在于要大力开展有机化学实验的绿色化学教育。

  本文结合笔者多年的实验教学经验,就有机化学实验的绿色化学教育进行了较为深入的探讨,具有一定的参考价值。

  关键词:有机化学 实验 绿色化学教育

  一、前言

  绿色化学也被称为是清洁化学、环境友好化学或者环境无害化学。

  它是核心理念就是通过绿色化产品、催化剂、原料等来力争实现环境友好。

  基于经济的观点来看,绿色化学致力于促进经济可持续发展、降低生产成本、对能源和自然资源进行合理利用;基于环境的观点来看,绿色化学是实现零排放,消除污染;基于科学的观点来看,绿色化学是传统化学科学的继承发展。

  而有机化学是一门注重于实验的基础性学科。

  长期以来,有机化学的实验结果处理、实验过程、实验原理都是建立在传统的有机合成之上,对于培养学生动手能和训练学生基本有机合成单元操作方面较为注重,但是却不太重视处理其实验过程中所产生的“三废”。

  所以,有机化学实验教学改革的重点就在于要大力开展有机化学实验的绿色化学教育。

  二、增加系列实验,提高试剂的使用率

  根据有机化学各个实验的内容,将相互之间有联系的实验组合起来,充分利用原料和反应物来组合成系列实验,这种实验教学方法既能够对实验教学效果和学生的操作技能进行较好地检查,同时又能够增强学生的经济意识,渗透绿色化学教育思想。

  例如,我们可以将苯乙酮制备实验所回收的苯精制后,将其做原料,按照反应步骤来制备一系列的实验,苯→硝基苯→苯胺→乙酰苯胺,由学生自己来合成每一步实验的主原料。

  为了将有限的原料利用充分,使之能够完成这一系列的实验,学生就必须规范操作,减少药品损耗,树立节约意识,将原料在最大程度上进行利用,这也在无形尚增强了学生绿色化学的意识。

  三、重视回收利用实验室三废,减少污染,保护环境

  三废处理是有机化学实验中必然存在的问题,同时也是环境保护中的难题。

  虽然我们还不能将三废问题消除,但是教师可以指导学生去处理、排放吸收三废。

  在有机化学实验中就要重视回收利用实验室三废,给学生树立起保护环境和绿色化学的意识。

  例如在制备1-溴丁烷的实验中,教师除了要给学生强调如何提高产率,同时还应该重点强调排放、吸收溴化氢(有毒气体)。

  可以采用水来吸收溴化氢,而不是碱液,这种方法既可以消除废碱液,又可以将废碱和吸收液一起作用。

  处理有机物废液时,切忌不可再如以前直接倒掉,而应该采用回收溶剂的办法来精制回收有机物废液,然后再进行利用。

  例如,制备三苯甲醇实验中所出现的废液,可以采用蒸馏来进行回收,能够达到溶剂乙醚,将其精制后可循环使用,既提高了试剂的使用率,又减少了污染,还能够节约药品。

  同时,值得注意的是,分离溴苯与三苯甲醇时采用水蒸气蒸馏法,而不采用石油醚萃取法,这样做的目的在于有机溶剂尽量避免使用,努力做到绿色化学反应。

  四、优化性质实验

  有机化学实验中的性质实验长期以来都缺乏创新性,只是对理论进行验证,而且性质实验所用试剂耗量大、品种多、废物多,准备工作量大,且很难无害化处理实验后的废物,而学生在性质实验时大多都是机械模仿、照搬。

  因此,笔者认为可以调整、优化、综合这类实验,对那些易出现象、用时短的性质实验可由操作实验改为演示实验。

  必做实验则积极推广微量实验或者半微量实验,想办法尽量做到少用化学试剂而能够获得较为准确的化学信息和较为明显的化学现象。

  例如:我们在有机化学实验中曾经将甲基苯磺酞胺的制备量减少35%,圆底烧瓶也改为50ml(过去为100 ml),反应时间也变为1.5小时(过去为2小时),但是效果却很好,所产生的废物数量也大幅度减少。

  首先,化学试剂用量减少,也就意味着学生在做实验时能够更加舒畅、更加安全,危险性也降低了;其次,在同样的实验经费和学时的条件下,学生可以做更多的实验;再次,也体现出了有机化学实验的绿色化学教育,可谓一举三得。

  五、当选择教辅手段代替实验

  对于那些实验条件要求较高、毒性很强的实验(如有毒溶剂燃烧实验、醚的过氧化物爆炸试验等),可以采用实验教学课件、实验教学录相等一系列的多媒体教学辅助手段来代替操作实验,既能够减少废物排放和有害有毒物质的生成,又能够让学生掌握实验内容,仔细地观察实验操作步骤和实验现象。

  有条件的.学校还可以利用互联网建立虚拟的有机化学实验室,让学生通过互联网访问虚拟有机化学实验室,实验前预习实验相关的物理常数、实验装置、单元操作、注意事项、知识背景等,利用计算机来虚拟操作实验及拆装重组仪器,这样一来,既能够减少不安全因素、降低实验污染,又能够将学生的积极性和主观能动性都充分发挥出来。

  六、结语

  总之,绿色化学是当今国际化学研究的前沿,其核心是利用化学原理从根本上减少或消除化学工业对环境的污染,实现人类社会的可持续发展。

  有机化学实验的绿色化是一项复杂的系统工程,需要广大教师不断更新知识结构,积极探寻传统有机化学实验与绿色化学思想的联结点。

  参考文献

  [1] 庾江喜,邝代治,冯泳兰,张复兴,王剑秋,许志锋,彭雁. “绿色化学”理念下有机化学实验教学课件设计原则探讨[J]. 黑龙江科技信息. 2009(22):113-115.

  [2] 宁静恒,李和平. 有机化学实验绿色化教学模式改革的初步研究[J]. 广东化工. 2009(06):134-136.

  [3] 王海滔. 有机化学实验在教学管理创新中的“绿色化”探索[J]. 广东化工. 2008(12):124-126.

  [4] 袁华,吴莉,邓惠文,杜治平,尹传奇,童俊林. 有机化学实验中的绿色化学教育[J]. 科技创新导报. 2008(16):156-160.

  [5] 曾建平. 绿色化学在有机合成实验教学中的渗透[J]. 科技创新导报. 2008(24):209-213.

  绿色化学观在化学教学中渗透【2】

  摘 要 化学是自然科学中比较重要的一门基础性学科,它与人类生活关系密切。

  自20世纪以来,随着社会的进步,化学科学及化工技术也得到迅速发展。

  可是化学在给人类创造大量物质财富的同时,社会进步的同时也造成了一些比较严重的后果,比如生态破坏、环境污染、资源的大量耗费等等。

  由化学工业直接引起的水污染、大气污染以及有机化学品的污染危害非常突出,这些都给人类原本绿色和谐的生态环境带来了破坏。

  化学要继续切实推动人类的文明进步,就需要建立新的发展观,“绿色化学”的理念便因此产生。

  中学化学教育作为化学知识推广和化学人才基础培养的前端,在教学过程中渗透绿色化学意识对绿色化学的发展有着重要意义。

  关键词 中学化学 绿色化学

  一、绿色化学与中学化学教育

  绿色化学(Green Chemistry)又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学、原子经济学。

  绿色化学即是用化学技术和方法去减少或消灭对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂和试剂在生产过程中的使用,同时也要在生产过程中不产生有害副产物、废物和产品。

  绿色化学的提出,为化学注入了新的活力,同时也为化学教学中的环境保护指明了方向。

  为了更适应可持续发展的环境保护战略和素质教育的需要。

  上个世纪90年代初,已有人建议在化学教育中渗透环境保护的教育思想,呼吁中学应进行绿色化学教育,培养学生的环保意识。

  中学化学是化学教学的基础阶段,如果在中学进行绿色化学教育,把绿色化学知识融入中学化学教学中,充实我们的教学内容,这对于培养学生的绿色意识和环保意识有着现实而深远的意义。

  因为“绿色化学”不是一门独立学科,所以每一个化学教师都必须在教学过程中渗透绿色化学教学。

  作为化学教育工作者,特别是中学化学教育工作者,如何面对绿色化学新概念、新思想、新要求,并在实际教学中结合当前状况,把绿色化学教育渗透于中学化学教学的全过程。

  对此,以中学化学教学内容和化学实验两方面为背景进行了探索。

  二、中学化学绿色化学观在教学中渗透的基本途径

  1、在中学化学教学中渗透绿色化学观

  现行的初中化学教材已从不同角度建立了与绿色化学相一致的基本概念。

  从环境保护角度介绍了环境污染、三废、大气污染物、酸雨、温室效应、固体废弃物、重金属盐污染等基本概念。

  在介绍概念的同时还分析了有关污染的成因和污染物的主要来源及危害。

  教师要在对学生进行化学知识教育的同时,把环境知识的内容溶入相关的课堂教学中。

  例如,介绍空气的污染时指出一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫是最重要的气体污染物,并指明了他们的重要来源及减少污染应采取的对策;在讲二氧化碳时引入了温室效应问题,并指出了温室效应可能给人类带来的危害及世界各国为减少温室气体排放所作的努力:讲臭氧部分时引入了南极上空臭氧层空洞的发现及臭氧层空洞给人和生物带来的影响。

  在环保知识的同时,一定要联系生活实际,列举一些污染给人带来危害的典型实例,让学生充分认识环保重要性的同时,加深对减少废物的排放。

  另外,在安排中学化学教学内容时要从绿色化学的角度有重点地介绍有毒物质的性质、使用、保存等。

  如介绍氯气、硫化氢、一氧化碳、二氧化氮、白磷等有毒、剧毒物质的毒性及使用方法。

  2、在中学化学实验中实现绿色化学观

  实验教学与绿色化学联系最为紧密,也最为直接。

  它是渗透绿色化学最好的渠道。

  巧妙利用实验,融合绿色化学理念。

  能加深学生对绿色化学的认识。

  实验中,我主要从如下几方面做起。

  首先,要大力推行微型实验,即要对常见仪器进行微缩,对常用试剂要给出限量,实验中除了可使用已研制成功的井穴板等微型仪器,还可以把烧瓶、启普发生器等微型化。

  在微型实验现象不明显时,可借助现代辅助教学手段把实验结果放大。

  其次,要努力改进实验方案,即要努力减少实验对玻璃仪器的依赖性。

  有些颜色变化明显的定性实验课可放在点滴板中进行,如指示剂与酸的作用实验、三价铁离子实验等。

  有些定性实验可放在滤纸上完成,如电解饱和食盐水。

  有些制备实验可采用连续性实验连接到一起,基本上闻不到氯气、氯化氢的气味。

  再次,利用计算机软件等多媒体仿真实验,在保证学生基本技能训练的前提下,利用计算机进行仿真实验,这样不仅可以得到生动真实的实验现象,也可以实现了化学试剂的无害化。

  对实验条件要求高、危害性大或在实验过程中对环境造成污染的实验,如氢气的爆炸实验,可利用计算机多媒体系统来实现。

  最后,在传统中学化学实验中,实验产物常常不被重视。

  只要实验者观察到了有关现象和得到有关数据,就达到了试验目的,而实验的产物往往被弃置或任意排放。

  这不仅加重了环境污染,而且造成很大的浪费。

  在实验教学中把弃废物进行无害化处理、回收再利用,既可节约资源、变废为宝、变害为利,又可增强学生的绿色化学意识。

  3、在课外实践中体现绿色化学

  除了在课堂教学对学生进行绿色化学观的教育,我们还可以采用形式多样、内容丰富的课外活动对课堂教学进行补充。

  化学教师应利用课堂对绿色化学教育进行渗透,使学生自觉产生环保意识。

  教师可充分利用课外活动和社会实践活动来引导同学进行探究性学习以渗透绿色化学观教育,如举办一些环保活动。

  如废旧电池回收、拒绝使用一次性碗筷、告别贺卡、不使用修正液等:鼓励学生利用假期,到一些工厂进行参观考察和调查,了解这些工厂如何在处理工业三废。

  使学生认识到环境保护是我国的一项基本国策,绿色化学思想是符合科学发展观的,认识到保护环境是每一位中学生。

  每一位公民的应尽的义务,破坏和污染环境是一种不道德的、违法犯罪行为。

  绿色化学不但有重大的社会、环境和经济效益,还能体现了科学技术与社会的相互作用,是化学高度发展,对化学本身而言是一个新阶段的到来。

  作为新世纪的化学教师,把绿色化学渗透到我们的教学中,让学生了解绿色化学,接受绿色化学,为绿色化学作出应有的贡献。

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