探究“绿色化”的高校化学实验

摘 要：阐述了绿色化学的基本知识及高校化学实验绿色化的必要性，提出了要减少化学实验产生的污染，首先必须确立化学实验绿色化的指导思想，其次通过删除毒性大的实验、选择符合环保的分析方法、采用现代教学手段，模拟化学仿真实验等多种途径达到实现化学实验绿色化的目标。

关键词：绿色化学；化学实验；绿色化

绿色化学又称环境友好化学或清洁技术化学，是指在制造和应用化学产品时应有效利用资源， 消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂。绿色化学是更高层次的化学，它研究的中心问题是使化学反应及其产物具有以下特点：原料无毒、无害，在无毒、无害的反应条件下进行，反应具有高选择性，极少副产物，甚至实现零排放，产品应是对环境友好的， 满足价廉物美的传统标准。可见，绿色化学是一门从源头上阻止污染的化学，对环境保护和实现经济及社会的可 持续发展具有重要的意义。

1 化学实验绿色化的必要性

化学是一门实验科学， 化学实验是化学教学的重要组成部分， 根据教育部拟定的基础课实验教学示范中心建设标准， 化学实验课占理论课时数的120% 左右。在我国的高校里， 每天都有大批学生在进行各种各样的化学实验， 所用的化学药品种类多、消耗量大， 而且大部分有毒或有腐蚀性， 有的实验过程还伴随有毒气体的产生， 有的实验生成物就是有毒物质。大多数高校对学生每次实验所产生的污染物很少进行处理， 而是直接排向环境中。学生在完成实验获取知识和技能的同时， 也造成环境的污染。据有关资料统计：1个化学系和1个生物系的学生， 在大学学习4年中， 因实验而产生的废水、废液总量分别约为250ml、180ml固体废弃物分别约为12kg、18kg，且涉及危险、有毒、有污染的药品种类多成分复杂。从上述数据看， 虽然学生每次实验所排放的污染物量很少， 但那种聚沙成塔的累计污染效应， 如果处理不当， 也是一个重要的污染源， 因此， 在高校化学实验教学中加强绿色化学教育， 对传统化学实验进行大胆的绿色化改革， 并实施绿色化学实验， 使学生知道并参与怎样减少化学实验污染及污染治理的实践， 培养学生的环境保护和可持续发展意识， 具有重要的现实意义和必要性。

2 化学实验绿色化的指导思想

化学实验绿色化的指导思想是实现化学实验绿色化的思想基础，因此，要减少化学实验产生的污染， 首先必须确立化学实验绿色化的指导思想。根据绿色化学的原则，化学实验绿色化的主要内容包括以下几个方面： ①化学试剂绿色化。应选择无毒或毒性较小的试剂及利用可再生资源如生物质作试剂。②溶剂绿色化。应尽量选择水作溶剂， 避免有毒有害和挥发性有机溶剂的使用， 特别是卤代烃类溶剂的使用。③催化剂绿色化。应采用无毒无害无腐蚀性的物质作催化剂。④反应条件绿色化。应选择无有毒副产物生成或有毒副产物生成最小化的反应条件。

3 实现化学实验绿色化的途径

化学教材中60%以上的知识是通过实验引入或阐述的，化学实验教学与绿色化学的联系最紧密、最直接，因此化学实验是实施绿色化学教育、培养学生绿色化学观的最好途径。传统化学实验只注重训练学生的基本操作技能和提高学生创新能力的培养， 基本没有从环境保护的角度考虑如何减少或消除化学实验对环境造成的污染， 绿色化学实验就是从这个角度出发， 教育学生在头脑中树立绿色化学的思维方式， 培养学生用“4R”原则，即拒用危险品、减少用量、循环使用、回收使用来考虑和如何解决化学实验中出现的污染问题，从而达到最佳的环境效应。化学实验绿色化可以通过以下途径来实现：

3.1 删除毒性大的实验项目。依据绿色化学教学的要求， 对实验教学课程体系进行重组， 在保证实验教学的前提下， 充分考虑试剂和产物的毒性以及整个实验过程所产生的三废对环境的污染情况， 尽量选择低毒、污染较小且后处理容易的实验项目， 删除那些对环境污染大、毒性大、危害性大、三废处理困难的实验项目， 并用有环保或有实际意义的实验项目代替。如删除定量分析中有汞定铁法实验，用无汞定铁法代替，既避免了汞对环境的污染，还增强了学生的环保意识；删除有机化学实验中乙醚的制备、苯和液溴制备溴苯、苯硝化还原制备苯胺等实验， 用甲基叔丁基醚的制备代替上述实验。甲基叔丁基醚是无铅汽油抗震剂， 它的制备具有一定的环境保护意义，很能激发学生的兴趣。

3.2 选择符合环保的分析方法。分析化学实验中， 测定同一物质含量的方法常常有两种以上，我们可以选择使用无毒或低毒、污染小的试剂的方法来进行同一目的的实验。如工业分析水质检验中挥发性酚的测定有两种方法， 一种是在水溶液中测定挥发性酚， 另一种是用氯仿萃取测定挥发性酚。前一种方法使用最廉价的绿色溶剂，而后一种方法使用有毒溶剂， 显然， 前一种方法符合溶剂绿色化的原则。选择前一种方法进行实验， 不但可以避开有毒溶剂的使用， 减少了环境污染， 同时也节省了实验费用。

3.3 采用现代教学手段，模拟化学仿真实验。对于一些实验条件高、危险性大或必须使用较多有毒有害的试剂， 并在整个实验过程中排放较多有毒气体、有毒废水， 给师生身体健康带来极大危害、且对环境破坏较大、而目前又无法通过改进而减少污染实现绿色化的实验， 可利用计算机多媒体技术对实验原理、装置、流程、实验过程进行仿真， 用文字、声音、图像、动画的效果， 使学生达到身临其境的感受， 这样， 既让学生观察到实验现象和操作， 学会了化学原理和实验方法， 又消除了危险， 自始自终都不会造成环境污染。

实现化学实验绿色化的途径还很多， 如改变实验合成线路， 实现原子经济性；选择具有高的原子经济潜力的化学反应类型， 达到不排放或少排放有害物质； 控制实验条件， 防止污染发生； 用无汞仪器代替有汞仪器； 建立无苯、无铅实验室等等。总之， 全面实现化学实验绿色化的道路还很漫长， 这期间， 不但需要对化学实验教学进行绿色化改革， 更需要高校化学教育工作者对化学实验绿色化的方法进行深入的研究与探索。

参考文献：

[1]马志成.基础化学实验绿色化探讨[J].实验室研究与探索，2004，2

[2]梁起.绿色化学实验的探索[J].实验技术与管理， 2004，21

作者简介：

肖鹏，男，1991年5月出生，北京市人，就读于长江大学工程技术学院2009级化学工程与工艺专业，研究方向：化学工艺。