网站原创摘 要：介绍了绿色化学的内涵,阐明了在无机化学教学中实施绿色化学的重要意义,探讨了在教学中实施绿色化学教育的措施.
关 键 词：无机化学教学；绿色化学；教育
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-0118（2012）05-0133-02
随着经济的发展,传统的化学工业给环境带来了严重的污染和破坏,环境问题已成为世界各国无法回避的共同问题.人们认识到光靠治理污染已经无法从根本上保护环境,要保护环境就必须从源头消除污染.二十世纪九十年代,在可持续发展方针的指导下,形成了绿色化学的概念.绿色化学是用化学的技术和方法去减少或消除有害物质的产生和使用,但它不是一般的控制污染,而是从根本上消灭污染,它不再使用有毒有害的物质,不再产生废物,是一门从源头上防止污染的化学［1］.此后,人们赋予这一新事物不同的取名：环境无害化学、环境友好化学、清洁化学等.
一、绿色化学的内涵
绿色化学不同于环境化学,环境化学是一门研究污染物的分布、存在形式、迁移及其对环境影响的科学.绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放或零污染.绿色化学的核心内容是“原子经济性”,即充分利用反应物中的各个原子,因而既能充分利用资源,又能防止污染.绿色化学的特点是：（一）采用无毒、无害的原料；（二）在无毒、无害的反应条件(催化剂、溶剂)下进行；（三）减量、循环、重复使用；（四）具有“原子经济性”,即反应具有高选择性,极少副产品,甚至实现零排放；（五）产品应是对环境友好的；（六）满足价廉物美的传统标准［2］.目前世界上许多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学发展的主要方向之一.
二、无机化学教学中绿色化学教育
(一)无机化学理论教学中的绿色化学教育
在进行理论课教学时,要充分挖掘教材中涉及有关绿色化学的内容,进行及时的、适当的知识加深与更新以及思维的拓展.例如在介绍H2O2的制备时,目前的方法是乙基蒽醌法［3］.以H2和O2为原料,乙基蒽醌和钯作为催化剂,苯作为溶剂.乙基蒽醌在钯存在时可被H2还原为乙基蒽醇,而乙基蒽醇易被O2氧化成乙基蒽醌和H2O2.生成的乙基蒽醌循环使用.反应过程中消耗的是H2和O2,生成的是H2O2.由此为切入点,可引入绿色化学的核心内容之一,即原料的重复使用,并体现了绿色化学的最大特点：在过程和终端均为零排放或零污染.较之传统的制备方法,这是一个典型的绿色化学方法.又如制备NaClO3,学生常会提出以Cl2和NaOH反应来制取,反应如下：
3Cl2＋6NaOH（热）5NaCl＋NaClO3＋3H2O
从反应式可看出,原料中有5/6的氯生成了NaCl,未被利用,从而引出绿色化学原理的核心内容之二,反应的“原子经济性”.它的目标是在设计化学反应时使原料分子中的原子更多或全部变成最终希望的产品中的原子,使原子利用率尽可能高,最大限度地实现零排放.据此引导学生采用电解热的NaCl溶液,制备NaClO3,反应如下：
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2＋Cl2
Cl2＋2NaOHNaCl＋NaClO＋H2O
3NaClO2NaCl＋NaClO3
生成的NaCl可循环使用.其实在无机化学教材中,可以挖掘的内容很多,只要是一个有心人,会发现教材中处处可见绿色化学.例如,讲到氢时,介绍氢能源的利用；讲到氧化还原反应一章时,可讲一讲干电池的污染、氢燃料电池的利用；在配合物的应用部分可介绍无氰电镀等绿色工艺.讲到卤素一章时,增加“氯气用于自来水消毒的利弊、新型消毒剂ClO2、毒气与军事、氟污染与人身心健康、氟利昂对臭氧层的破坏与保护、开发利用氟氯烃清洁替代品”等教学内容.讲到氧族、氮族元素时,组织“酸雨的危害与防治、水体大气污染与防治、臭氧层空洞、水体富营养化、光化学烟雾、汽车尾气与大气污染”等这些教学内容,不仅渗入了绿色化学的理念,而且也使课堂内容更加生动充实.
实践证明,在课堂上适时或适当地把绿色化学的思想和知识融入到无机化学的教学中,所用的教学时间多则7-8min,少则2-3min,在一节课教学中占时不多而又画龙点睛.这种方式的教学,可使学生在潜移默化中受到绿色化学教育,使他们意识到绿色化学对于人类及其所赖以生存环境的可持续发展所具有的重要性.同时又不对原本紧张的教学时间安排造成新的冲击,还可使教学内容显得丰富生动,增强学生对学习这门课程的兴趣.
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(二)无机化学实验教学中的绿色化学教育
1.整合、精选实验内容
无机化学实验是为大一新生开设的实验课程,作为基础化学实验,开设的内容较多.其中有些实验与后续的实验课内容互相重叠,互相交叉,造成实验内容的重复,课程安排缺乏全局性、整体性.造成化学试剂的用量和实验室“三废”的排放量变大.特别是近几年,随着招生规模的不断扩大,学生人数不断增多,药品的消耗和产生的废物更多,因此,首先要对实验内容进行整合.例如,溶液的配制、酸碱滴定、天平的使用这些实验无机化学实验中有,分析化学实验中也出现,就可以进行实验内容上的调整、筛选和重组；玻璃加工实验也同时出现在无机和有机实验中,也可进行整合,避免重复.在实验项目的安排上不仅满足培养学生实验技能的需要,同时也要体现绿色化学的教育的思想.教师要根据教学需求,本着将毒害降低至最小的宗旨,合理选择实验内容,对实验方案进行优化.在实验内容上,尽量根据低能耗、低毒原则进行筛选.
2、开展封闭式实验［4］
对于有毒有害气体的实验,传统的方法是在通风橱内进行,这样只能避免对小环境的污染,有毒有害气体还是排放到空气中,造成对大环境的污染.为了避免这种情况,可将反应装置设计成封闭式,使反应在封闭状态下进行,并能在系统内部将反应产生的有毒气体吸收掉,实现零排放.例如,卤素实验中,既要制备氯气、氯酸钾、次氯酸钾,又要进行氯气的一系列性质实验.可将从气体发生装置出来的气体,导入收集装置,再依次通过装有NaOH的两个具支试管,这两个具支试管分别放在装有热水和冷水的烧杯中,实现次氯酸钾、氯酸钾的制备,最后气体再转移到点滴板,点滴板中依次加入品红溶液、蒸馏水、KBr溶液、KI－淀粉溶液、NaOH溶液.将气体的产生,收集、性质和尾气吸收实验串联在一起,气体不易泄露,大大减少了对环境的污染.
3.进行微型化学实验
目前,越来越多的学校将微型化引入到实验教学中来,微型化学实验是着眼于环境安全和污染预防的需要,用尽可能少的药品,在微型化的仪器装置中进行的化学实验［5］.微型化学实验具有节省试剂、减少污染、缩短实验时间、安全、节约经费、便于携带等优点.我们也进行了这方面的尝试,并作了实验上的一些改进.例如,元素性质实验,所用药品种类多,份量大,在不影响实验效果的前提下,尽可能降低试剂浓度,尽量改用点滴板替代试管做实验,或在滤纸上进行有色反应的实验,使药品用量大大减少.又例如,上面提到的卤素的实验,氯气的制备就采用微型化的注射器和具支试管.具支试管（5ml）装入KMnO4,注射器（5ml）中吸有浓HCl,这就是气体的发生装置.SO2的制备也是用这样的装置,并与点滴板联合,进行性质实验,最后用碱液吸收多余的气体.这样药品用量很少,又不影响实验现象的观察,缩短了实验时间,改善了实验环境,降低了废气和废液的排放量,大大减少了对环境的污染.
三、结语
绿色化学是在环境与发展矛盾日益突出的形势下,应运而生的一门新兴学科,但它不是一门独立的学科,它是在传统化学基础上发展起来的更高层次的化学.作为高校化学教师,要树立可持续发展的观念,应把传授绿色化学知识作为自己义不容辞的责任,用实际生动的范例充实我们的教学内容,按照范例所涉及的知识点,将绿色化学知识自然、生动地渗透到化学教学中.培养学生的环保意识和可持续发展意识,使绿色化学的理念扎根于学生的头脑中,贯穿于他们以后的工作中.实践证明,将绿色化学渗透到无机化学教学中的做法是可行的.通过绿色化学教育在无机化学教学中的渗透,学生反映他们的知识面扩展了,学习无机化学的兴趣提高了,更重要的是,他们了解了绿色化学,接受了绿色化学.因此,这种有效的做法值得我们去进一步完善和推广,为推动我国的绿色化学教育事业的发展,为保护我们的家园,作出应有的贡献.
signingchemistryfortheenvironment\[M\].ACSSymoposiumSeries626th,WashingtonDC:AmericanChemicalSociety,1996.\[2\]苏惠,徐翠莲.基础化学实验绿色化的探索\[J\].河南教育学院学报(自然科学版),2006,15(3):65-66．
\[3\]天津大学无机化学教研室.无机化学\[M\].北京:高等教育出版社,2002:330.
\[4\]颜芸.浅谈以绿色化学新理念指导基础化学实验教学\[J\].广东化工,2008,(1):110.
\[5\]SinghMM.SzafranZ,PikeRM.J.Chem.Educ.1999,76(12):1684-1686.