有机化学实验的绿色化学教育

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,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苯磺酞胺的制备量减少35%,圆底烧瓶也改为50ml（过去为100ml）,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.