有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化學(xué)應(yīng)用實(shí)踐

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摘要：為了探究綠色化學(xué)理念在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，從綠色化學(xué)理念的價(jià)值、綠色化學(xué)理念在實(shí)驗(yàn)室建立、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)、綠色實(shí)驗(yàn)技術(shù)等三個(gè)方面的應(yīng)用闡述。

關(guān)鍵詞：綠色化學(xué)；有機(jī)化學(xué)；應(yīng)用實(shí)踐

隨著綠色理念的盛行，綠色教育事業(yè)也相繼出現(xiàn)。有機(jī)化學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中通常會(huì)應(yīng)用很多的有害試劑，為了避免化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程對(duì)環(huán)境的影響，提高對(duì)環(huán)境的重視度是非常有必要的。本文主要闡述綠色化學(xué)理念在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。

1綠色化學(xué)理念價(jià)值

1.1綠色化學(xué)理念

綠色化學(xué)是以生態(tài)環(huán)保為基礎(chǔ)發(fā)展方向的一項(xiàng)學(xué)科，其主要目的是降低化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中的污染率，利用新型的清潔能源完成化學(xué)實(shí)驗(yàn)或是化學(xué)實(shí)驗(yàn)中資源的替換，降低污染排放量，達(dá)到環(huán)境友好型的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的“0排放”。合理運(yùn)用綠色化學(xué)理念可以有效改善有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)副反應(yīng)的生成以及污染物質(zhì)的排放。

1.2核心價(jià)值

綠色理念與化學(xué)的結(jié)合形成了綠色化學(xué)，主要是為了體現(xiàn)無污染、環(huán)境友好型、清潔的特點(diǎn)。其核心的價(jià)值是原子經(jīng)濟(jì)性以及減量、循環(huán)、回收、再生、拒用的“5R”原則，并實(shí)現(xiàn)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的“0排放”；提升學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)發(fā)展觀，為學(xué)生灌輸可持續(xù)發(fā)展的概念，引導(dǎo)學(xué)生和社會(huì)環(huán)境友好相處。

2綠色化學(xué)理念的應(yīng)用

2.1建立綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室

2.1.1硬件設(shè)施建設(shè)在原有化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建立，通過改善學(xué)校的硬件設(shè)施，優(yōu)化“三廢”的管理過程，實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)理念在化學(xué)實(shí)驗(yàn)建立中的應(yīng)用?！叭龔U”處理包括對(duì)廢水、廢氣、廢渣的處理，以增加通風(fēng)柜的臺(tái)數(shù)，對(duì)廢液加強(qiáng)回收處理后排放，有毒氣體以及污染氣體處理后排放，通過蒸餾以及有機(jī)溶劑的添加，降低“三廢”的污染度和污染性。

2.1.2軟件建設(shè)方面對(duì)綠色實(shí)驗(yàn)室的規(guī)章制度加強(qiáng)建設(shè)，提升學(xué)生和老師的環(huán)境保護(hù)意識(shí)以及灌輸綠色化學(xué)理念，對(duì)“三廢”的處理辦法以及規(guī)定打印出來黏貼到實(shí)驗(yàn)室的墻上，供學(xué)生和老師閱讀和遵守，建立一個(gè)綠色理念的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室文化，將“5R”原則灌輸給老師以及學(xué)生，在充分理解原則的基礎(chǔ)上進(jìn)行有機(jī)化學(xué)的實(shí)驗(yàn)，傳播綠色化學(xué)意識(shí)。

2.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容綠色化

2.2.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容優(yōu)化在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中，注重對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的總結(jié)和歸納，分步驟優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過程，選擇污染小、毒性小、清潔型的實(shí)驗(yàn)試劑以及實(shí)驗(yàn)過程中，對(duì)不必要的實(shí)驗(yàn)選擇用清潔型的實(shí)驗(yàn)替代或是刪除。例如，以Al2O3/SO42-固體超強(qiáng)酸代替濃硫酸作為制備乙酸乙酯、制備乙酰水楊酸等的催化劑，這樣可以有效的減少實(shí)驗(yàn)過程中的副反應(yīng)，降低“三廢”的產(chǎn)生以及排放量。通過對(duì)有機(jī)溶劑的選擇和廢渣的處理，再次蒸餾以及分類處理，在實(shí)驗(yàn)的過程中實(shí)現(xiàn)了綠色化。

2.2.2開展微量、半微量實(shí)驗(yàn)微量、半微量實(shí)驗(yàn)作為成功教學(xué)經(jīng)驗(yàn)已在多個(gè)高校推廣應(yīng)用，并已有多套相關(guān)教材出版發(fā)行，其最突出的優(yōu)點(diǎn)是使用最少的藥品、試劑完成教學(xué)任務(wù)。由于試劑用量大大減少，產(chǎn)生的“三廢”量也就非常少，既節(jié)省了實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，又減少了環(huán)境污染。實(shí)踐證明，微量、半微量實(shí)驗(yàn)與常量化實(shí)驗(yàn)在準(zhǔn)確性與嚴(yán)密性方面并無明顯差別，而且，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)更細(xì)心，更認(rèn)真。因此，在校財(cái)政支持下，購置了部分微型實(shí)驗(yàn)儀器，積極開展微量、半微量實(shí)驗(yàn)并取得了較好的效果。

2.2.3先進(jìn)教學(xué)技術(shù)的應(yīng)用隨著信息技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，模擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)可以替代實(shí)際動(dòng)手操作，以及降低了有毒溶劑和揮發(fā)性溶劑的使用。計(jì)算機(jī)多媒體系統(tǒng)通過文字、聲音、圖像、動(dòng)畫在不同的界面上流動(dòng)，從而對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理、裝置、實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)進(jìn)行展示。學(xué)生還可以自由搭建實(shí)驗(yàn)裝置，添加藥品，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象逼真，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。不僅具有形象生動(dòng)的特點(diǎn)，而且真正實(shí)現(xiàn)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的零排放、零污染。通過對(duì)這些先進(jìn)教學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，可以有效的滿足學(xué)生的好奇心和興趣，帶動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情以及學(xué)習(xí)興趣。在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的過程中，向?qū)W生灌輸綠色化學(xué)、環(huán)境友好型的理念。

2.3綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用

2.3.1微波加熱技術(shù)微波加熱技術(shù)是利用微波介質(zhì)效應(yīng)將電磁能轉(zhuǎn)化為熱能的新技術(shù)。它具有加熱速度快、效率高、反應(yīng)條件溫和、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，微波加熱屬于分子意義上的攪拌，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，副反應(yīng)少，原子經(jīng)濟(jì)好，可直接減少環(huán)境污染。微波加熱技術(shù)在有機(jī)合成也有一個(gè)特定的應(yīng)用程序，如微波輻射合成阿司匹林，可以不需要有機(jī)溶劑，大大減少了環(huán)境污染和微波輻射。合成苯甲酸也是一個(gè)典型的微波化學(xué)實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)時(shí)間只有15min，不僅大大縮短了反應(yīng)時(shí)間，而且副產(chǎn)品可回收利用，不污染環(huán)境。除了上述微波合成實(shí)驗(yàn)外，還對(duì)乙酸乙酯和正丁基醚的微波合成進(jìn)行了探索，得到了一些結(jié)果。

2.3.2超聲波合成技術(shù)超聲波合成技術(shù)是在超聲波條件下完成有機(jī)反應(yīng)。超聲的化學(xué)作用與物質(zhì)沒有直接關(guān)系，主要是通過液體的聲空化作用。所謂聲空化，是指微泡核在液體中形成、振蕩、生長(zhǎng)、收縮、坍縮所引起的物理化學(xué)變化。超聲波合成技術(shù)具有反應(yīng)速率快、高產(chǎn)量、時(shí)間短、條件溫和等的特點(diǎn)。超聲波合成技術(shù)作為一種新興的綠色實(shí)驗(yàn)技術(shù)，在有機(jī)合成中得到了廣泛的應(yīng)用?？娠@著提高原子經(jīng)濟(jì)，符合綠色化學(xué)的理念。具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和發(fā)展前景。

3總結(jié)

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色教學(xué)改革的實(shí)施符合環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的要求?？刂朴袡C(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中的污染是每個(gè)有機(jī)化學(xué)教育工作者義不容辭的責(zé)任。近年來,我們的綠色有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革,不僅大大減少了對(duì)環(huán)境的污染,減少了對(duì)教師和學(xué)生的健康危害,而且還培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)發(fā)展觀,取得了良好的教學(xué)效果。在今后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們需要進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，嘗試新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)來改進(jìn)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)，以期完全實(shí)現(xiàn)綠色有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張敏,譚成玉,劉遠(yuǎn).半微量有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)提高實(shí)驗(yàn)效能的教學(xué)實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2019,38(2):192-194.

[2]張金峰,沈寒晰,張存社.新反應(yīng)技術(shù)在有機(jī)合成中的應(yīng)用[J].化工技術(shù)與開發(fā),2015,44(5):39-42+49.

作者：虞召朋 單位：臨沂大學(xué)