谈“绿色”化学教育

绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿，它作为未来化学业发展的方向和基础，越来越受到各国政府、企业和学术界的重视。1995年美国总统克林顿宣布设立“总统绿色化学挑战奖”，并于1996年颁布了第一届奖项。日本开始实施重建绿色地球的“新阳光计划”，1995年中国科学院化学组织了《绿色化学与技术――推动化工生产可持续发展的途径》院士咨询活动，1998年在合肥举办了第一届国际绿色化学高级研讨会。

一、 绿色化学的内涵

绿色化学又称环境无害化学或环境友好化学，它从源头上避免和消除对生态环境有毒有害的原料、催化剂、溶剂和试剂的使用和产物、副产物的产生，力求使化学过程不产生污染，将“先污染，后治理”改变为“不产生污染，从源头上消除污染”。

二、 绿色化学教育的必要性

绿色化学教育是21世纪化学学习与教学的新课题，化学教学应承担着向学生宣传绿色化学基本思想的任务，在充分挖掘化学教材中绿色化学素材的基础上，结合绿色化学的新成果，将绿色化学思想和原理自然生动地渗透于课堂内外各教学环节中，增强学生的环境保护意识和责任感，使他们在接受化学知识的同时逐渐形成绿色化学意识，加强对绿色化学的认识和理解，激发他们为实现绿色化学的目标而奋斗。

三、 绿色化学教育

1. 原料的绿色化

结合教材的内容，渗透绿色化学教育。例如高中教材中介绍煤和石油一节，应告诉学生，目前世界上所需的能源和有机化工原料绝大部分来源于煤和石油，它们属于不可再生能源，而且地球的储量是有限的；另一方面，环境污染直接或间接与矿物燃料的加工和使用有关。所以，从绿色化学的角度考虑，作为人类能够长久依赖的未来资源和能源，必须是储量丰富，最好是可再生的，而且它的利用不会引起环境污染。以植物为主的生物资源将是人类未来的理想选择。在电解原理和有机化学的学习中都遇到了剧毒的氢氰酸。这类剧毒的原料的制造和使用稍有不慎，就将造成难以估量的人身伤亡和环境灾难，取代氢氰酸的绿色化学技术经过多年的研究取得了可喜的效果，如制造尼龙66的原料己二酸和己二胺的路线之一是通过丁二烯和氢氰酸反应生成己二腈而进行的，现在己二酸制造已改变为环己烷氧化合成为主。新发展的丁二胺氢甲酰化和胺化路线对环境更加友好。

2. 催化剂的绿色化

催化剂的作用是改变反应的速率。很多的化学反应需要在催化剂存在的条件下才能发生。有机化学中烯烃的水合、芳烃的烷基化、醇酸酯化反应等采用硫酸、磷酸、氯化铝催化剂，它们具有较强的腐蚀性。传统苯烷基化制乙苯和异丙苯用氯化铝作催化剂，反应时还要加入腐蚀性更大的盐酸作助剂，并在反应后使用氢氧化钠中和废酸，因而在反应过程中产生大量的废酸、废渣、废水和废气，环境污染十分严重。世界上一些著名的石油公司投入巨资进行苯烷基化绿色催化剂的研究开发，并于20世纪90年代成功开发出以各种分子筛为催化剂的乙苯和异丙苯的合成新工艺。分子筛催化剂无毒、无腐蚀性、并可完全再生，并且新工艺的收率和纯度都大于99.5%，基本接近原子经济反应。高二教材第六章介绍了“肥皂和洗涤剂”，合成洗涤剂的主要原料十二烷基苯，它的生产过去一直使用氢氟酸作催化剂，氢氟酸具有强烈的腐蚀性和较大的毒性，采用固体酸新型催化剂后，不仅无毒、无腐蚀、无污染、能反复再生，而且生产的产品具有更强的乳化和生物降解能力，使这一生产过程和产品实行了双重绿色化。

高二化学教材在第145页“酶”短文中，介绍了酶的特性：条件温和、高度专一性和高效性，比普通的催化剂反应速率高107―1013倍。酶是绿色催化剂，还在有机化工、精细化工、制药中有着广泛的用途，如采用传统化学方法所得的是难以分离的不同异构体混合物，而用酶可制得易分离的具有活性的异构体。以葡萄糖为原料，通过酶反应可制得己二酸、邻苯二酚和对苯二酚，改变了以有毒的苯为原料生产这些化合物的老工艺。石油的生物脱硫也是利用酶进行脱硫精制的清洁工艺。

3. 溶剂的绿色化

水是最常用的溶剂，但由于水对大部分有机物的溶解能力较差，水不能替代挥发性有机溶剂。挥发性有机溶剂却是一类有害的环境污染物，当它们进入空气中后，在太阳光的照射下，容易在地面附近形成光化学烟雾，挥发性有机溶剂还会进一步污染海产品和饮用水，毒害水生动物。超临界二氧化碳可替代挥发性有机溶剂，减少对环境的污染。若控制二氧化碳的温度超过31℃、压力超过7.38MPa时，就称为超临界二氧化碳。超临界二氧化碳可以很好地溶解一般分子量较小的有机化合物，如碳原子数在20以内的脂肪烃、卤代烃、醛、酮、酯等，再加入适当的表面活性剂，又可以使许多工业材料，如聚合物、重油、石蜡、油脂、蛋白质、水等溶解。二氧化碳不会对大气带来新的危害，因为超临界二氧化碳作溶剂时，它很容易通过蒸发成为气体而被回收，重新作为溶剂循环使用。

4. 产品的绿色化

绿色产品有两个特性，一是在保持产品的功效的同时尽量降低其毒性，二是产品使用后要容易被降解为无毒无害物质。有机化学中的塑料产生的“白色污染”是目前的环境问题之一，为解决这一问题国内外开发研制出环境可降解塑料，如以乙烯和一氧化碳为原料制成的聚乙烯光降解塑料；生物破坏性塑料和完全生物可降解塑料。

绿色化学意识的培养是知识素质的重要内容，同时又是其它素质的综合体现。绿色化学教育基于知识素质，同时又凌驾于知识素质之上，是学生综合素质的集中反映。绿色化学的兴起，为环境教育提供了一个契机，教师要不断跟踪科研成果的新进展，掌握绿色化学发展的新动态，不断充实绿色化学的教学内容，以便更加地实施绿色化学教育。

(洪亚静 江苏省丹阳市第八中学 212300)