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关键词:绿色化学;发展现状;高中化学
一、什么是“绿色化学”
绿色化学(Green Chemistry)又称清洁化学(Clean Chemistry)、环境友好化学(Environmentally Friendly Chemistry)、环境无害化学(Environmentally Benign Chemistry )。绿色化学的先驱、原美国绿色化学研究所所长、耶鲁大学P.T. Anastas教授在1992年给出的“绿色化学”的定义是:“The design of chemical products and processes that reduce or eliminate the use and generation of hazardous substances ”翻译成中文即减少或消除危险物质使用和产生的化学产品和过程的设计。我们可以把绿色化学的核心内容理解为在化学工艺和反应中不再使用有毒、有害的物质,并力求反应中原子利用率达到100%,不再产生废物,实现“零排放”。从而从源头上根除污染,研究环境友好的新反应、新过程、新产品,实现化学与生态的协调发展。
二、“绿色化学”的起源和发展
绿色化学最初起源于美国。1984年美国环保局(EPA)提出“废物最小化”,倡导减少产生废物和回收利用废物,从而达到废物排放最少的目的。绿色化学的思想萌芽。
1989年美国环保局又提出了“污染预防”的概念,指出最大限度地减少生产场地产生的废物,包括减少使用有害物质和更有效地利用资源,并以此保护自然资源。绿色化学的思想初步形成。
1990年,美国颁布了“污染防治”法案,将污染的防治确立为国策。该法案中第一次明确提出“绿色化学”一词,并定义“绿色化学”为采用最小的资源和能源消耗,产生最低排放的工艺过程。
1991年,美国环保局污染预防和毒物办公室启动“为防止污染变更合成路线”的研究基金计划,用以资助化学品设计与合成中污染预防的研究项目。1993年研究的项目扩展到安全化学品、绿色溶剂等方面,该计划更名为“绿色化学计划”。
同一时期,日本等其他很多国家的政府、学术界和企业也开始关注“绿色化学”的研究和开发。
1995年美国设立了“总统绿色化学挑战奖”,1999年澳大利亚皇家化学研究所(RACI)设立了“绿色化学挑战奖”,此外英国设立了“英国绿色化学奖”“绿色化工水晶奖”,并创办了世界第一本名为《绿色化学》(Green Chemistry)的杂志。日本也设立了“绿色和可持续发展化学奖”。这些政府行为都极大地促进了绿色化学的蓬勃发展。
三、我国“绿色化学”的发展现状
我国政府和学术界也很重视在绿色化学方面的研究。
1995年,中国科学院化学部开展了“绿色化学与技术”的院士咨询活动,分析了国内外绿色化学的研究现状和发展方向。
1996年,国家召开了“工业生产中绿色化学与技术”研讨会,并出版了《绿色化学与技术研讨会学术报告汇编》。
1997年,国家自然科学基金委员会与中国石油化工集团公司联合立项启动了“九五”重大基础研究项目“环境友好石油化工催化化学与化学反应工程”。中国科技大学绿色科技与开发中心在该校举行了专题讨论会,并出版了《当前绿色科技中的一些重大问题》的论文集。同年,香山科学会在北京召开了第72次学术研讨会,闵恩泽院士、陈家墉院士等都做了有关绿色化学的重要报告。
1998年,合肥举办了第一届国际绿色化学高级研讨会,这些都加快了我国绿色化学研究的步伐。
四、“绿色化学”在高中化学中的渗透
1.“绿色化学”在高中化学新课标和教材中的体现
化学是一门以实验为基础的自然科学,化学学科的很多重要知识、理论都是从实验中发现并总结的。所以,绿色化学思想融入化学学科是必然趋势。《普通高中化学课程标准》中已经明确提到了绿色化学的概念,比如,“实验化学”模块中提出“形成绿色化学的观念,强化实验安全意识”“树立绿色化学思想,形成环境保护的意识”。
根据课程标准编写的高中化学教材也有很多地方体现了绿色化学的概念。比如,必修2第四章第二节“化学与资源综合利用、环境保护”里第二大点就是环境保护与绿色化学。用一张图可以简单明了地介绍绿色化学的特点。在紧接着的思考交流部分通过比较环氧乙醚制备的新旧工艺,介绍了原子利用率100%的反应是体现绿色化学的原子经济性反应。
再如,选修1“生活与化学”第四章第三节垃圾资源化中治理白色污染的3R原则就源自绿色化学提出的“5R”原则:减量(reduction)、重复使用(reuse)、回收(recycling)、再生(regeneration)和拒用(reject)。
高中化学教材中最能体现“绿色化学”理念的是实验内容,对现行人教版高中化学教材中的实验内容做了简单统计:
对上述实验中涉及的会对环境造成污染的物质也做了简单统计:
由上面两个表可以看出人教版高中化学教材中实验多、涉及的可能污染环境的物质也不少,因此高中化学实验“绿色化”是高中化学教师必须关注和研究的问题。
2.“绿色化学”在高中化学实验教学中的体现
(1)推广微型化实验
微型化实验仪器的体积小,药品的用量可以减至常规所需量的十分之一或更少。与常规实验相比,微型化实验的突出特点是实验成本低、环境污染少、反应速度快、安全系数高、实验效果好。尤其是药品用量少、速度快、污染小的特点与绿色化学的理念完全一致,且十分适合中学实验教学。
(2)利用多媒体模拟化学实验
高中化学里有一些危险系数大或污染严重的实验并不适合课堂演示实验和学生实验,比如,电解饱和食盐水、氢气在氯气中燃烧等。我们可以从网络上下载实验视频,或通过计算机软件模拟真实实验。这样既使学生了解了实验过程,加深了对相关知识的理解,同时实现了化学实验的“零投入和零污染”,也是某种意义上的绿色化学。
3.“绿色化学”在高中化学试卷中的体现
近几年的高考化学试卷都有浓厚的绿色化学色彩。例如,2013、2015年江苏卷第一题选择题就是直接考查保护环境的几种做法;实验流程题更是大多体现了变废为宝,循环利用等绿色化学的思想。高考是有教育功能和导向作用的,高考试题对绿色化学的关注,势必引导高中教学对学生环保意识的培养,从而引起全社会对绿色化学的关注。
我们要在实际教学中渗透绿色化学知识,提高学生的绿色化学意识,增强学生环境保护的使命感,让绿色化学的理念在学生的头脑中深深扎根,形成良好的社会环保氛围,促使我国可持续发展战略的实现。
参考文献:
[1]R.布里斯罗.化学的今天和明天:一门中心的、实用的和创造性的科学[M].北京科学出版社,2001.
[2]朱清时.绿色化学与可持续发展[J].中国科学院院刊,1997(6):415-420.
[3]徐汉生.绿色化学导论[M].武汉大学出版社,2002.
[4]李进军,吴峰.绿色化学导论[M].武汉大学出版社,2015(8).
一、化学所面临的挑战
1.1化学的形象正在被与其交叉的学科的巨大成功所埋没
化学是一门中心科学,化学与生命、材料等朝阳科学有非常密切的联系,产生了许多重要的交叉学科,但化学作为中心学科的形象反而被其交叉学科的巨大成就所埋没。化学这门重要的中心科学(centralscience)反而被社会看作是伴娘科学(bridesmaidscience)而不受重视。
1.2化学正被各种各样的环境污染问题所困扰
化学的发展在不断促进人类进步的同时,在客观上使环境污染成为可能,但是起决定性的是人的因素,最终要靠人们的认识不断提升来解决这个问题。一些著名的环境事件多数与化学有关,诸如臭氧层空洞、白色污染、酸雨和水体富营养化等;另一方面把所有的环境问题都归结为化学的原因,显然是不公平的,比如森林锐减、沙尘暴和煤的燃烧等。这当然与化学没有树立好自己的品牌有关系,在最早的化学工艺流程里面,根本没有把废气和废渣的处理纳入考虑范围,因此很多化学工艺都是会带来环境污染的。现在,有些人把化学和化工当成了污染源。人们开始厌恶化学,进而对化学产生了莫名其妙的恐惧心理,结果造成凡是有“人工添加剂”的食品都不受欢迎,有些化妆品厂家也反复强调本产品不含有任何“化学物质”。事实上,这些是对化学的偏见,监测、分析和治理环境的却恰恰是化学家。
二、绿色化学是应对挑战的必然
科学不但要认识世界和改造世界,还要保护世界。化学也如此,为了应对化学所面临的挑战,提倡绿色化学是刻不容缓。
2.1绿色化学的概念
绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学或清洁化学,是指化学反应和过程以“原子经济性”为基本原则,即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子,在始端就采用实现污染预防的科学手段,因而过程和终端均为零排放和零污染,是一门从源头阻止污染的化学。绿色化学不同于环境保护,绿色化学不是被动地治理环境污染,而是主动的防止化学污染,从而在根本上切断污染源,所以绿色化学是更高层次的环境友好化学。
2.2绿色化学的产生及其背景
当今,可持续发展观是世人普遍认同的发展观。它强调人口、经济、社会、环境和资源的协调发展,既要发展经济,又要保护自然资源和环境,使子孙后代能永续发展。绿色化学正是基于人与自然和谐发展的可持续发展理论。在1984年,美国环保局(EPA)提出“废物最小化”,这是绿色化学的最初思想。1989年,美国环保局又提出了“污染预防”的概念。1990年,美联邦政府通过了“防止污染行动”的法令,将污染的防止确立为国策,该法案条文中第一次出现了“绿色化学”一词。1992年,美国环保局又了“污染预防战略”。1995年,美国政府设立了“总统绿色化学挑战奖”。1999年英国皇家化学会创办了第一份国际性《绿色化学》杂志,标志着绿色化学的正式产生。我国也紧跟世界化学发展的前沿,在1995年,中国科学院化学部确定了《绿色化学与技术》的院士咨询课题。
2.3绿色化学的核心内容
原子经济性是绿色化学的核心内容,这一概念最早是1991年美国Stanford大学的著名有机化学家Trost(为此他曾获得了1998年度的“总统绿色化学挑战奖”的学术奖)提出的,即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物,不产生副产物或废物,实现废物的“零排放”。他用原子利用率衡量反应的原子经济性,认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子,使之结合到目标分子中。绿色化学的原子经济性的反应有两个显著优点:一是最大限度地利用了原料,二是最大限度地减少了废物的排放。原子利用率的表达式是:
原子利用率=(预期产物的式量/反应物质的式量之和)×100%
如无公害氧化剂过氧化氢的制备可采用乙基蒽醌法,即由氢和氧在2-乙基蒽醌和Pd为催化剂作用下直接合成,2-乙基蒽醌复出并可循环使用。此反应原子利用率为100%,体现了原子经济性,减少废物的生成和排放,是典型的零排放例子。
2.4绿色化学的12项原则和5R原则
为了简述了绿色化学的主要观点,P.T.Anastas和J.C.Waner曾提出绿色化学的12项原则,这12项原则对我们今后从事绿色化学的研究具有一定的指导作用。
Ⅰ.防止——防止产生废弃物要比产生后再去处理和净化好得多。
Ⅱ.讲原子经济——应该设计这样的合成程序,使反应过程中所用的物料能最大限度地进到终极产物中。
Ⅲ.较少有危害性的合成反应出现——无论如何要使用可以行得通的方法,使得设计合成程序只选用或产出对人体或环境毒性很小最好无毒的物质。
Ⅳ.设计要使所生成的化学产品是安全的——设计化学反应的生成物不仅具有所需的性能,还应具有最小的毒性。
Ⅴ.溶剂和辅料是较安全的——尽量不同辅料(如溶剂或析出剂)当不得已使用时,尽可能应是无害的。
Ⅵ.设计中能量的使用要讲效率——尽可能降低化学过程所需能量,还应考虑对环境和经济的效益。合成程序尽可能在大气环境的温度和压强下进行。
Ⅶ.用可以回收的原料——只要技术上、经济上是可行的,原料应能回收而不是使之变坏。
Ⅷ.尽量减少派生物——应尽可能避免或减少多余的衍生反应(用于保护基团或取消保护和短暂改变物理、化学过程),因为进行这些步骤需添加一些反应物同时也会产生废弃物。
Ⅸ.催化作用——催化剂(尽可能是具选择性的)比符合化学计量数的反应物更占优势。
Ⅹ.要设计降解——按设计生产的生成物,当其有效作用完成后,可以分解为无害的降解产物,在环境中不继续存在。
Ⅺ.防止污染进程能进行实时分析——需要不断发展分析方法,在实时分析、进程中监测,特别是对形成危害物质的控制上。
Ⅻ.特别是从化学反应的安全上防止事故发生——在化学过程中,反应物(包括其特定形态)的选择应着眼于使包括释放、爆炸、着火等化学事故的可能性降至最低。
为了更明确的表述绿色化学在资源使用上的要求,人们又提出了5R理论:
Ⅰ.减量——Reduction减量是从省资源少污染角度提出的。减少用量、在保护产量的情况下如何减少用量,有效途径之一是提高转化率、减少损失率。②减少“三废”排放量。主要是减少废气、废水及废弃物(副产物)排放量,必须排放标准以下。
Ⅱ.重复使用——Reuse重复使用这是降低成本和减废的需要。诸如化学工业过程中的催化剂、载体等,从一开始就应考虑有重复使用的设计。
Ⅲ.回收——Recycling回收主要包括:回收未反应的原料、副产物、助溶剂、催化剂、稳定剂等非反应试剂。
Ⅵ.再生——Regeneration再生是变废为宝,节省资源、能源,减少污染的有效途径。它要求化工产品生产在工艺设计中应考虑到有关原材料的再生利用。
Ⅴ.拒用——Rejection拒绝使用是杜绝污染的最根本办法,它是指对一些无法替代,又无法回收、再生和重复使用的毒副作用、污染作用明显的原料,拒绝在化学过程中使用。
三、绿色化学的发展前景
3.1反应原料的绿色化即反应原料符合5R原则。
3.2原子经济性反应在基本有机原料的生产中,已有一些原子经济性反应的典范,如丙烯氢甲酰化制丁醛、甲醇羰化制醋酸和从丁二烯和氢氰酸合成己二腈等。
3.3高效合成法不涉及分离高效的的多步合成无疑是洁净技术的重要组成部分。
3.4.提高反应的选择性———定向合成如不对称合成。
3.5.环境友好催化剂例如在正己烷的裂解反应中,固体酸SiO2-AlCl3比普通AlCl3具有更好的选择性,更小的腐蚀性。
3.6.物理方法促进化学反应如微波引发和促进DielsAlder反应、Claisen重排、缩合等许多重要的有机反应。
3.7.酶促有机化学反应酶促有机化学反应有高效性、选择性、反应条件温和和自身对环境友好等特点。
3.8溶剂化学污染不仅来源于原料和产品,而且与反应介质、分离和配方中使用的溶剂有关,有毒挥发性溶剂替代品的研究是绿色化学的重要研究方向。如超临界流体、水相有机合成和室温熔盐溶剂等。
3.9.计算机辅助绿色化学设计和模拟在化学化工领域,计算机已广泛用于构效分析、结构解析、反应性预测、故障诊断及控制等许多方面。无疑,计算机在寻找符合绿色化学原则的最佳反应路线、化工过程最优化、产品设计等方面推动了绿色化学的更快发展。
3.10环境友好产品如可降解塑料、环境友好农药、绿色燃料、绿色涂料和CFCs替代物等。绿色化学为化学的发展注入了新的活力,在21世纪化学必将大有可为。
参考文献
[1]王恩举.漫谈绿色化学.大学化学,2002,(4)
[关键词]绿色化学;素质;教育;作用
[中图分类号]G633.8[文献标识码] A
素质教育在国内教育界的呼声日益高涨,但是面对中国的应试教育,一路坎坷,很不乐观。中国著名历史学家章开沅老先生曾说,人类正在毁灭自然,我们要尽快改变这种现象,急需提高全人类的素质。老先生的几句话,道破了素质教育在社会、历史、人类发展方面的紧迫性。众所周知,各种化学污染又是造成环境恶化、自然生态破坏的罪魁祸首。随着工业社会经济的发展,绿色化学的概念被提出并迅速得到全世界的认同,绿色化学教育在促进素质教育方面同样有不可小觑的作用。
1绿色化学的概念
绿色化学是近十年才产生和发展起来的,是一个“新化学婴儿”,绿色化学的概念由美国化学会(ACS)提出,目前得到世界广泛的响应,它涉及分析化学、生物化学、催化、有机合成等学科,内容广泛。其核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染;反应物的原子全部转化为期望的最终产物。绿色化学不同于传统化工化学的最大特点就是,在始端采用预防污染的科学手段。如此一来,过程和终端均为零排放或零污染。故此,绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”。“化学的绿色化”已作为世界上很多国家新世纪化学进展的主要方向之一。
2绿色化学教育的必然性
传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重,目前每年产生的有害废物达3亿吨~4亿吨,给环境造成危害,并威胁着人类的生存。
据统计,由于煤等矿产资源的燃烧,20世纪末全世界每年排出的二氧化硫达到1.5×108t。作为人口大国,中国当时的生产方式无疑也是粗放型的,我国1997年二氧化硫的排出量为1.408×10 t,1999年为1.114×10 t,其中90%来自煤的燃烧。此外,矿石中的一些有害元素,如铅、汞等也会随气体排出。
水污染是环境污染的一个重要方面,影响着整个环境生态系统和人类的生存健康。据“中国2000年水环境预测与对策研究”报道,每年都有数以万吨计的酚、氰、砷、汞、铬、铅、锡和石油类有害物质进入江河湖海。2000年,中国污水总量为7.9×1010t,工业废水为6.121×1010t。
固体污染方面主要有以下表现。我国的矿物资源主要靠自给,由于矿石品位低、开采技术不先进,采矿过程中造成的固体废弃物较多,造成不同程度的污染。据1988年不完全统计,仅煤炭、冶金、电力、化工行业一年就产生5.6×108t固体废物。截至1988年,全国积存的露天废物已达66×108t,占地面积为5.3×108m3,其中农田占3.5%。
由此可见,不管从环保、经济的角度看,还是从社会的视角看,化学工业都不能再承担使用和产生有毒有害物质所造成的结果,我们需要大力研究与开发从源头上减少和消除污染的绿色化学。
绿色化学是未来的发展趋势,也是世界的希望。目前我国正在逐力加大对学生素质教育的培养,知识与社会接轨、理念与世界同步必不可少。这就要求我们在化学教学中大力提倡绿色化学教育。
3绿色化学教育对促进素质教育的作用
在中学化学实验中,大多实验只强调培养学生的实验技能,有关环境污染及防治的内容并不多,几乎不涉及实验中的“三废”对环境的污染及防治问题。即使偶有涉及此类问题,也只谈其危害和治理,这只是传统的环境化学保护或防治,而不是从污染始端预防的角度出发。如此,很容易使学生形成错误的认识,认为人类在防止化学污染方面无能为力,化学科学本身或化工生产污染环境是必然的。
绿色化学思想及其基本知识在中学化学教学中十分重要。我们可以通过改变教学方法、改进化学实验方案等形式组织学生参观临近的水泥厂、造纸厂、制糖厂等化工企业,观察生产厂家对排放废液的治理情况。也可以让学生观察被污染的水源、土壤等情况,在观察和比较中认识环境保护的重要性,激发他们的学习积极性。这样,不仅可以培养学生的环境意识和人文情怀,还可以全面提高学生的综合素质。
为了让学生充分了解现代科学技术和绿色化学技术在实际生产中的应用成果,还可以带领学生参观污水处理厂或化工新型企业,增强他们学习绿色化学知识的兴趣,使学生很好地掌握环境化学知识。另外,化学教师也要时刻更新自己的知识结构,授课过程中不断传授绿色化学的观念,让绿色化学和环保意识潜移默化地渗透到同学的心中。在教学中还可以把绿色化学和常规化学反应进行对比,在对比中让学生认识到绿色化学的好处。授课过程中采用多媒体教学等多种教学方法,加深学生对绿色化学的认识和理解。
综上可见,绿色化学教育在促进素质教育的历程中意义重大。21世纪,宣传、普及绿色化学教育是时展的迫切要求,中学化学教学工作者必须走在时代的前列,大胆创新,为全面实现素质教育献策献力。
参考文献:
[1]李慧欣.21世纪中学化学教学应加强绿色化学教育[J].甘肃教育学院学报:自然科学版,2001,10.
[2]邱定蕃.资源循环[J].中国工程科学,
2002.
[3]黄尚毅,段巨龙.化学发展的新方向――绿色化学[J].江西教育学院学报:自然科学版,1999,20(3):35.
【关键词】绿色化学;制药;西药;应用
绿色化学是基于传统化学的基础上形成的,它的出现是以创新为基础而非遵章守旧,是利用可持续发展策略为指导形成的一种综合性技术理念。这一技术在当今社会发展中无论是工业还是商业上,都有着举足轻重的地位,也发挥出重大的经济价值。但是在应用的过程中,我们必须要认识到它的重要性,从可持续发展的角度入手,以其基本设计策略实现功能的最大发挥,从而为西药研发工作的开展提供技术指导。
1.绿色化学概述
1.1绿色化学背景
绿色化学的研究是基于化学理论和研究实践的基础上形成的,它使得我们的衣食住行各个方面都发生了翻天覆地的变化,同时在医药治疗方面更是取得了突飞猛进的突破。它在给我们带来重大的社会经济效益的同时,也使得整个生态环境造成严重的威胁和污染,严重影响着人类的生存健康。自从上个世纪八十年代至今,人们对于自身健康问题的逐渐重视和对环保、节能生活理念的提出,以各种新技术、新方法为主的生产模式逐渐受到人们重视,也使得整个制药生产技术发生了深刻的变革。
1.2绿色化学分析
1.2.1绿色化学含义
所谓的绿色化学主要指的是在化学生产的过程中以无毒、无害的原材料为主,以催化剂、融合剂为核心选择出具备高选择性、高转化率且不产生或者少产生副产品且不对环境造成污染的一种工作新技术,它的应用是通过采用新的合成和反应方式,从合成反应入手、以优化改进反应流程为目的来减少能量损耗的一种现代化技术手段,从根本上消除环境污染问题。
1.2.2绿色化学研究内容
绿色化学在应用的过程中注重安全这一概念,因为这一概念不仅是针对人类的健康,还包含了人体生命周期、生态环境、动植物生长的具体影响,但是就整个工作的开展进行分析,其在工作中所需要研究的问题包含了以下三个方面:
(1)原子经济性。
原子经济性概念是最早由美国人提出的一种新概念,它的应用最为关键的内容在于如何引导人们有机的去完成各项事件,同时以原子经济性为主的应用流程主要是概念中如何确定上合计成分,是利用原理转化产物为基础,以有效的选择性为核心进行工作的,但是这一选择并非是单纯的选择要求,更多的是注重高度和经济性的选择,尽可能的在工作中利用各种原子材料。因而,我们可以看出在整个管理工作中,绿色化学是否能够得到有效的落实其关键在于原子经济性能否得到有效的控制。
(2)手性合成。
当今世界本身是一个手性世界,其中构成生命体生物分子绝大部分都是以单纯的一种形态存在的。而生物活性作为手性化合物中的重要组成,无论是药物还是其他的受体部分,都是以手性的方式相互促进和推动的。因此,药物的两个相对应的体系在参与认识作用方面也发挥着至关重要的意义。近年来,现代化药物化学的应用已经越来越广泛,它也成为了人们身体健康和生态平衡的指导性理念。
1.3绿色化学的发展前景
1.3.1呼吁绿色经济
在生活方面,人们在目前的生活和生产中已经离不开绿色消费、使用绿色产品,处于近年来各种食品安全和医药安全问题的出现,以节能、健康、高质、安全为主的生产体系越来越受到人们的重视。绿色经济便是基于这种社会背景下提出的发展新流程,它的出现为我国经济发展指明了新方向,也为社会现代化建设提供了技术参考。
1.3.2绿色科技观是根本
在当今社会发展中,以新技术、新理念的发展历程越来越受到人们的关注,它在应用的过程中越来越多的呼吁协调发展,使得其中存在的各种问题都得到了有效的解决,也使得整个工作流程发生了翻天覆地的变化。
2.应用
2.1原子经济性
“原子经济性”的概念是1991年美国著名化学家Tr0st提出的。他提出在合成设计中经济地利用原子,避免使用保护基团及离去基团,这样就不会产生废物而对环境友好。Tr0st认为,合成效率包括两个方面:一是选择性,一是原子经济性,即原料分子中转化成产物的原子可占的白分比。一个有效的合成反应不但有高度的选择性,而且必须具备较高的原子经济性,尽可能地利用原料分子中的原子。原子经济性“是绿色化学的基本原理之一。
2.2手性合成
人类周围的世界是手性的,构成生命体系的生物大分子的大多数重要的构件仅以一种对映形态存在。生物活性的手性化合物,例如药物,与它的受体部分以手性的方式相互作用。因此,药物的两个对映体以不同的方式参与作用并导致不同的效果。因此开发单一对映异构体的手性药物已经成为国际上制药工业的发展趋势。现在越来越多的药物、食品添加剂和香料由全合成制备。通常,这些化合物是通过在合成过程的最后一步对其相应的外消旋混合物进行拆分而获得。这样很可能对环境造成污染。从绿色化学的角度讲,就是原子经济性较差。因此,催化的不对称合成,即手性成成为有机化学研究的热点和前沿。未来的合成化学必须是经济的、安全的、环境友好的以及节省能源和资源的,即要达到100%的选择性和100%的收率,只产生目标产物而不产生废物。实现催化剂的高效率和高选择性是实现不对称催化反应的实用性和工业化的关键。通过不对称催化不但可以提供医药、农药和精细化工所需的关键中间体,而且可以提供环境友好的绿色合成方法。
2.2.1不对称催化氢化
不对称催化氢化是第一个在工业上使用的不对称催化反应。早在20世纪70年代,美国孟山都(M0nsant0)公司就成功地应用不对称催化氢化合成了用于治疗帕金森病的L一多巴。Pai等设计合成了手性配合物。
2.2.2不对称催化氧化
1980年Sharptess报道了用手性钦酸醋及过氧叔丁醇对烯丙醇进行氧化,成功地实现了不对称环氧化的过程,这一方法的出现促进了实验有机合成和工业有机合成的发展。
2.2.3酶催化拆分异构体
心血管病药物心得安的药效主要在于(s)一异构体(R)一异构体则可以用作一种避孕药物。为了分别得到单一异构体,Lag0s等发展了酶催化的方法。最近,丛方地将脂肪酶PSL器赔固定化生物反应来代替酶粉应用于该中间体的拆分。结果发现其催化活性是同质量酶粉活性的l0倍,得到了95%的(R)-1一氯一3-(1一萘氧)一2一丙醇,并进一步合成、结晶得到99%.的手性(S)一心得安盐酸盐。
3.结束语
随着绿色化学成为化工生产可持续发展的方向.无毒无污染的合成技术。包括环境友好的“洁净反应介质的研究和发展成为绿色化学的重要研究内容。 [科]
【参考文献】
关键词:绿色化学 医用基础化学 多媒体教学 教学改革
绿色化学又称环境无害化学。它的核心内涵是在反应过程和化工生产中,尽量减少或彻底消除使用和产生对人类健康、社区安全、生态环境有害的物质。
化学教育尤其大学化学教育是为经济建设服务的。医学类职业是与人类生死、健康休戚相关的事业,保障人类健康离不开药物,药物合成又离不开化学,而化学工业的发展又在很大程度上直接影响了人类的健康。如何在这三者之间构建和谐,绿色化学是唯一出路。绿色化学不应是一门独立学科,而应是一种指导思想,是人们应该倾力追求的目标[1]。作为大学化学教师,我们首先应该结合实际情况,将绿色化学教育渗透到教学工作中去,通过广泛的宣传教育,让学生树立起绿色化学意识,培养出具有绿色化学意识的一代新人[2]。绿色化学成为医用基础化学教育的一个重要组成部分,给改革课堂教学、培养学生的创新精神和创新能力提供了良好的契机。
1.提高自身实施绿色化学教育的能力和专业水平。
绿色化学是化学科学与物理、生物、材料及信息等科学结合的产物,是化学科学的发展与进步。因此教学人员不但需要具备化学基础知识、理论和技能,还要系统地学习关于绿色化学的理论知识,了解有关绿色化学技术的最新研究成果和发展方向,掌握相关学科的知识。
2.改革实验方式,避免实验污染物产生。
化学实验中总有气体、液体或固体产物的生成,或多或少地会产生有害或有毒的实验废弃物。笔者所在的安徽三联学院医用基础化学课程针对的是文理兼收的医药营销专业学生,他们毕业后从事药物开发、合成的可能性很小,进行化学实验实际意义不大,因此在实际教学中取消了实验操作环节。对于个别必要的实验,借助网络,利用录像、多媒体课件、Flas、计算机虚拟实验等现代教育技术手段进行演示,避免了化学污染物的产生。
3.针对职业需要,整合医用基础化学知识结构,添加绿色化学教学内容,激发学生的学习兴趣。
笔者选用了张法浩主编的《医用基础化学》,该教材包含了无机、分析及有机化学的内容。随着教学改革的深入,根据专业的特点及教育部对高职学生理论知识“够用为度”的原则,我院该课程总学时只有72节,比过去减少了二分之一,这就要求教师在教学思想、教学内容以及教学方法等方面做出调整,以适应新世纪人才培养目标的需要[3]。要更多地将医药营销工作中实际需要的知识融入教学过程,摒弃那些不重要又晦涩难懂的知识,使医用基础化学真正成为理论的基石。现行教材内容与职业缺乏紧密联系,忽视了与实际的联系,学生学习缺乏主动性和积极性。因此,笔者对课程进行了重新整合,删减和压缩了教材中电解质溶液、酸碱滴定法、配位化合物、分光光度分析法、分子轨道理论等章节内容。将压缩的理论和实验课时用以补充绿色化学内容[4][5],多元化、多层次、多角度地向学生揭示、展现绿色化学与基础化学的紧密联系。对晦涩难懂的内容以教师精讲为主;常识性的内容由学生讲解;与生活息息相关相关的内容设计题目,让学生发表见解、分组讨论或辩论,然后由教师进行总结。这样既突出了重点、难点,又培养了学生自学的能力,提高了学习兴趣。
4.学生应用化学知识、原理,结合绿色化学,撰写科技小论文。
作业是课程教学的一个重要环节,是课堂教学的继续和延伸。除了布置教材习题外,为让学生更深入更主动地将绿色化学的理念渗透到传统化学学习中,在课程结束前,笔者布置学生选择与“可持续发展”有关的选题,通过探究和调查,查找相关文献、资料,并对其进行分析、解释、评价、调查、讨论、研究,写出科技小论文。从对连续三届学生提交的论文情况看,由于平时的教学中始终贯穿了“绿色”这个与人类健康密切相关的主题,学生兴趣浓厚、选题广泛、立意明确,从问题的提出到问题的解决,学生始终是决策者、行动者。学生从可持续发展的高度去关心环境及环境问题,更深刻地理解了人与自然、人与社会、人与人之间的相互依存关系,认识到他们的态度、行为和决定将对现在和未来的全球环境、整个社会产生影响,激发了学生的忧患意识和社会责任感。
5.改革教学方式及成绩评定方式。
随着现代教育技术的普及,多媒体教学也得到了越来越广泛的应用。五年的教学中,笔者经历了传统教学――传统教学+多媒体教学――多媒体教学这一教学手段改革过程。实践证明,利用多媒体教学,无论信息量还是教学效果都得到了极大的提升。
完整的教学过程应该包括成绩的评定,考试方法的创新是教学改革不可缺少的环节。从2005级开始,课程成绩的评定项目包括:平时成绩20分,科技论文40分,理论考试40分。前两项是基本体现学生综合素质的考核,占总分60%,比重超过了理论知识的考核,既有利于调动学生提高自身素质的积极性,又促进了教改的不断推进和完善。
笔者经过几年尝试性地将绿色化学融入到医用基础化学的教学探索,逐渐实现了“教师为主导,学生为主体”的教学理念,激发了学生学习的主动性。教学中及时渗透绿色化学方面的知识,适当地加深和思维拓展,使学生在潜移默化中受到绿色化学教育,成为有绿色化学理念的新一代高职大学生,是时代的要求,是素质教育的要求。
参考文献:
[1]马莉,冉呜.绿色化学的提出与发展.成都教育学院学报,2005,9,(6).
[2]何树华,田开江.大学化学专业应加强绿色化学教育.涪陵师范学院学报,2000,18,(5)
[3]乔秀文,杜志坚,李洪玲,曾宪佳.医用基础化学教学改革探讨.农垦医学,2004,II(1):47
化学是自然科学中的一门重要科学,从字面意思上理解,绿色化学就是指清洁环保无害的化学.而实际上绿色化学也就是指设计在经济、技术等方面科学合理,且对环境无负作用或者负作用很少可以忽略的化学过程.化学为人们提供物质上的需求,也为探索自然提供了信息依据.而随着当今经济的飞速发展,人们的生活水平不断提高,生态环境在人们的开发和建设下遭到了严重破坏,化学生产工程中产生的污染和破坏使得环境不断的恶化,已经危害到了我们赖以生存的家园.所以,为了满足现实生活的需要,在以保护环境和经济可持续发展为核心的情况下,一个新的化学工业理念逐渐产生———绿色化学.绿色化学的宗旨是实现对环境和人类健康没有危害,还能起到保护作用的新型化学.绿色化学在起始阶段就开始对在化学过程中出现的污染进行预防和处理,绿色化学最显著的特点就是在整个化学过程中实现零污染和零排放.所以,为了社会的可持续发展,倡导绿色化学是当前所应做的具有重要意义的工作.在初中的课程教材中引入绿色化学理念,可以让学生们了解到绿色化学的实际意义,更好地培养学生们的环保意识并启迪学生的思想,不再仅仅局限与书本上的知识而是去更充分地感受所学知识的实在价值.
二、初中化学教学中渗透绿色化学的意义
当前经济的迅速发展,工业化程度急剧增长.但是在这样的增长下却是以环境的破坏为代价而换来的,虽然在短时间我们获得很大的经济效益,但是这种“竭泽而渔”的方式带来的是惨痛的代价和教训.这样的发展是虚浮的,根基不稳自然会使建筑坍塌,对环境的破坏和污染会制约人类的发展甚至是危及子孙后代.因此,人们对生态环境也慢慢的重视起来,倡导绿色成了当今时代的主体和发展的前提,也是人们最关注的字眼.绿色化学、绿色食品、绿色出行等陆续出现在我们的生活中,让人们对绿色有了新的认识,也加深了绿色理念.绿色化学的作用也是显而易见的,如臭氧层保护,水土资源保护,大气污染的防治等等.在初中教学课程中融入绿色化学概念,可以增强中学生的环保意识.由于中学生的环保意识较差,环境道德观念落后,践踏花草、乱扔垃圾等现象随处可见.所以,绿色化学的开展不仅可以让学生们感受到化学的魅力,了解绿色化学的基本理念和过程,更可以让学生树立起绿色化学从我做起的思想.教师在绿色化学的教学过程中要重视起来,阐明绿色化学的重要性,让学生端正心态,真正地认识到绿色化学对我们的价值.化学是一门相对枯燥的学科,为了能让学生们能更好地学习好绿色化学,教师可以通过设计实验来进行绿色化学的教学,这样不仅增强了绿色化学的趣味性,更充分地让学生们投入学习之中.
三、在初中化学教学中如何融入绿色化学
1.在实际生活中倡导绿色化学
教师首要做的是端正学生的思想观念,引导学生树立起保护生态环境的思想观念,让学生能够认识到绿色化学的价值,明确绿色化学对人类发展发挥的重要作用.教师在将绿色化学融入初中化学教程中时,要注意与初中教材内容紧密联系,环环相扣.为了能起到在实际生活中倡导绿色化学的作用,教师在化学实验课堂上与学生们一起做化学实验时,必须进行无污染的绿色实验.例如,在化学实验课上开展“绿色替代溶剂技术”实验时,让学生充分感受到绿色化学为科技发展和人类社会进步作出的贡献,让学生认识到绿色化学的研究对改善生态环境的重要意义.此外,教师应教导学生保护环境要从日常生活中的小事做起,比如:节约用电用水、对垃圾进行分类处理等等,让学生在日常行为习惯中培养绿色化学意识.
2.从化学实验中传授绿色化学知识
化学实验可以使学生从教条式的教育制度中解脱出来,学生在这样新奇的体验中不仅收获了知识,也起到了将理论知识用到实际中的效果.学生们通过自己的亲手操作就实现了绿色化学的见证,更加坚定了学生通过营造绿色生活为社会和环境做贡献的决心.另外,教师应鼓励学生积极思考,开发自己的想象力并发挥个性思维,不固步自封局限思维.这样去引导学生可以加深学生对绿色化学的认识,在今后的生活工作中也能使绿色理念延误下去,扩大绿色理念的价值和作用.学生在实验中发现问题,思考问题,解决问题.在进行污染性实验时,教师应带领学生对实验进行改进,尽量降低对环境的污染程度,比如在进行“硫的燃烧”的实验时,可以尽量减少“硫”的量,降低二氧化硫的产生量,并对集气瓶进行密封的同时加微量的氢氧化钠溶液,尽可能地减少有害物质的产生.通过这样的实验,提高学生对绿色化学的学习兴趣,让学生在不知不觉之中产生保护环境的意识,并在日常生活中行动起来.
3.通过课外活动学习绿色化学
化学教师对于学生学习绿色化学,不仅局限于课堂上知识传授和讲解,还可以在课外做许多有意义的课外活动.这些课外活动不但能激发学生们的积极性,而且可以更好的吸收所学到的绿色化学相关知识.教师组织课外活动形式多样,比如:(1)到附近的化工厂进行参观考察,带领学生观察化工企业对废气、废液、废渣等的处理方式,或者让学生亲自进行指标测试,通过对水质、雨水的pH、空气污染等指标的检测,让学生通过自己的亲身体验,认识到环境污染对社会的危害;(2)教师可以给学生布置课题,以小组的形式让学生通过网络、查资料、调查问卷等方式对绿色化学进行调查,利用一节课的时间让学生展示自己的调查结果,让学生就自己的调查结果互相交流、互相评价;(3)利用学校的宣传栏,宣传绿色化学知识,或者教师可以开展绿色化学的讲座,为学生讲解绿色化学在实际生活中的应用以及近年来利用绿色化学技术在降低环境污染中取得的成就,丰富学生的课外知识,进一步加强学生保护环境的意识.
四、小结
【关键词】绿色化学 中学化学教学 必要性 融合
将绿色化学理念融入到高中化学教学中,不但可以有效地推动化学教学改革,也有利于学生环保意识的增强及社会责任感的提升。因此,如何将绿色化学理念与高中化学教学完美地融合在一起便成了当今高中化学教学亟待解决的问题。
一、绿色化学概念
1991年,美国提出绿色化学理念,以求对环境问题与环保方法展开深入的探究。绿色化学的含义,即借助现代化学原理和方法,尽可能地让设计、生产与使用化学产品时可能出现的有毒、有害物质降至最低,分析得出对环境造成最小负面影响的方法,且在技术与经济层面生产绿色环保化学产品,属于从源头着手展开污染预防的科学预防方法。绿色化学旨在尽可能少地使用会给环境造成污染的物质,不再产出废物。此种方式最典型的特性为自初始时期便选取预防污染的措施。所以,绿色化学在运行过程中与终端均可以较好地防止污染,属于一种自源头着手防止污染产生的科学。
二、将绿色化学理念运用于中学化学教学的必要性
绿色化学提出的目的在于在研制兼具高技术含量及经济收益的化学产品的过程中,将可能给环境造成的损害降至最低。因此,绿色化学又称环境友好化学、清洁化学。在现实生活中,大部分人都抱有这样一种观点:绿色化学属于环境保护的范畴。然而事实上,二者却有着本质的区别。环境保护即在环境已然遭受破坏的基础上采用补救方法治理环境的举动,系被动保护;绿色化学却是于研究化学品的同时便展开预防,将可能给环境带来损害的物质事先剔除掉,从源头着手将污染源根除,系主动保护。
在当下经济飞速发展的时代,为了在提高国民物质生活水平的同时确保生活环境的高质量,绿色化学的推行已然刻不容缓。高中时期是学生“三观”形成的关键时期,因此高中化学教师在教学过程中理应尽可能地让学生意识到绿色化学对促进社会与经济发展的积极作用,培养学生科学的发展理念,增强其社会责任感。
三、绿色化学理念c中学化学教学的融合
(一)创建绿色化学理念
为了实现绿色化学理念与中学化学教学的融合,教师需要做的第一件事就是创建绿色化学理念。教师应主动探究与绿色化学相关的内容,将绿色化学理念当作自身教学的指导思想,把高中化学知识与绿色化学理念完美地融合在一起,综合社会及环境等问题,把绿色化学思想融入到教学当中,有效提高学生的学习效率。
(二)在理论知识教授时融入绿色化学理念
高中化学教学的目标是让学生对化学这一学科有一个充分的了解,培养学生的化学学习兴趣。因此教师在传授化学知识时,可借助现实生活中的实际案例,向学生渗透绿色化学理念。比如在教学“二氧化硫”这一节时,教师可让学生观察学校周围的建筑,将新老建筑进行对比,了解酸雨给建筑带来的腐蚀作用,随后引导学生对酸雨的形成原因及危害等展开讨论及分析,让学生了解化学与环境之间的关系;接着趁机导入绿色化学思想,培养学生的环境保护意识。这样,教师便顺利地把绿色化学理念融入到了理论知识教授之中。
(三)在实验中融入绿色化学理念
毋庸置疑,实验是高中化学不可缺少的组成部分。化学教师除了注重在理论知识教学时融入绿色化学理念外,还要在化学实验中贯彻绿色化学思想。通过亲自做实验,学生能够对化学现象有一个直观的了解,并且实际动手能力也能得到很好的提升。在学生做实验过程中,教师应在旁边加以指导,向学生灌输绿色化学思想,使学生在潜移默化中形成环境保护的意识。
(四)在课外教学中融入化学知识
由于化学知识源于生活,且存在于人类生活的各个领域,所以教师也要注意在课外教学中融入化学知识,灌输绿色化学理念。比如组织学生参加与绿色化学理念相关的讲座;带领学生参观绿色化学工厂,在生活中培养学生的绿色化学意识。
四、结语
伴随科技的发展及国民环保意识的增强,绿色化学已然成为当今高中化学教学发展的必然趋向。绿色化学能够让学生在个人发展初期便形成环保意识,为实现人类和自然的和谐相处奠定扎实的基础。化学教师在教学中应注意将绿色化学理念与课堂教学完美地融合在一起,培养学生的可持续发展意识和社会责任感。
【参考文献】
[1]刘晓乐.在高中化学实验中培养绿色化学观的教育分析[J].中学生数理化(学研版),2015(10):9.
关键词:有机物教学;情境素材;绿色能源
情境素材是教师根据教学内容、学生学情、教学环境、教学目标而创造的学习资料。对化学学科而言,素材选择要合乎学生的心理发展,顺应新课程改革的潮流,符合教学目标的要求。适宜的教学情境不仅可以提供生动、丰富的学习材料,还可以提供在实践中应用知识的机会,促进知识、技能与体验的连接,促进知识课内外的迁移,使每个学生学习的过程都能主动接受知识、理解应用知识。化学情境是教师给学生创造的具体环境,让学生寻找不同条件下多种解决问题的方法,探索可能出现的多种情况。但在创设情境中素材的选择却不是随意的,它有着一定的要求。有机物种类繁多,应用广泛,这就决定了教师在有机物教学过程中要联系生活,从学生实际出发,选择与绿色化学相关的情境素材来驱动学生的学习思维和创新思维。
一、生活素材的精选
化学与生活是密切联系的,特别是有机物在日常生活中更是广泛存在。因此,选取化学情境素材应与生活相关,要让学生在生活中能找到一些相关的信息,不能虚构、想当然地进行情境素材的编写。生活中的化学无处不在,中学化学教学从生活中寻找情境素材数不胜数。下面是列举的几类生活素材:
1.化学与饮食
(1)生活中常见的两种物质――酒与醋
在厨房中,用于调味的醋是大家非常熟悉的,炒菜、煮面时都会加入一些,它可以增加食物的口感。除此之外,醋还有更多的妙用,比如,当我们吃鱼时,被鱼刺卡住了,这时只需喝点醋就没事了;当炒菜时,加入的盐多了使菜过咸,怎么办?只要加入适量的醋,就会淡化咸味且味道更好;炖肉时加些醋,可让肉质变得柔嫩且可口……酒也可以作为一种调味剂,最常用的是在西红柿炒鸡蛋时,加入点酒后,这道菜就会更香醇可口。
(2)食品添加剂
现代生活中,食物种类繁多,经过加工后的食物大多有添加剂。加入适量的合格食品添加剂不但能改善食品的色、香、味,而且还有利于食物的保存、保鲜,有利于食物中有毒微生物的杀灭。但是,一些不法商家为了谋取更大的利益,在食品中混入一些有毒害作用的添加剂,从而对人体产生了严重危害,引发了一系列病变。比如,有机添加剂苯甲酸,适量加入食品中有好处,但加入过多就会对人体肝脏、肠道等器官有毒害。
2.化学与衣物装饰
化学的发展丰富了人类的衣物装饰。通过对一些普通化学物质或高分子物质的化学加工形成了化学纤维,化学纤维的衣物装饰价格便宜且品质优良,它们弥补了天然纤维的一些缺点,花样繁多的各类化学纤维成了当今的热选。当然,天然纤维应用也很广泛,棉、麻、丝、毛产品也很受欢迎。
这些生活素材把生活与课堂联系起来了,通过对生活中一些物质的引用,还可以让学生养成留意生活细节的习惯。这样的情境素材不但能激起学生的兴趣,而且能使学生比较快速、深刻地理解知识,能很好地达到教学效果。
二、与绿色化学联系紧密的素材
1.绿色化学的概念
绿色化学就是环境友好化学,它的核心内涵是在反应过程和工业生产中,尽量减少或彻底消除和使用有害物质,绿色化学的核心是把污染消灭在生产的源头,使整个合成过程和生产工艺对环境友好。这时的合成反应就是“绿色反应”,这时的化学工业就是“绿色化学工业”,整个化学就可称为“绿色化学”。
2.环境保护
现代化学工业快速发展,给我们带来了很多方便,但同时环境污染问题也日渐突出。全球各地都遭到不同程度的损失,“绿色化学”就成为当代主题。工业三废是主要污染物,其中有机物的污染占一部分。有关新闻有过报道,某化工厂排放污水超标,造成严重伤害;某国石油泄漏,造成水资源污染。这些出现在现实生活中并与环境保护相关的题材就可以作为化学教学中较好的情境素材,更能引起学生对化学的正确思考。另外,对我们生活的环境要更加注重。
丰富的有机物是地球环境的特点之一。据统计,在地球陆地上,有机物的总生产量平均每年为1100亿吨。有机物污染是一种普遍的现象,例如,微生物的广泛存在是引起人类疾病的主要原因。所以,创设情境时引导学生从这方面思考,提醒他们注意生活中的卫生。除此之外,房屋装修后散发出的刺激性气味的物质有甲醛,这是一种容易引发癌症的有机物,使学生形成安全、绿色的居家理念。
3.绿色包装材料
对于食品或药品的包装,可以食用的包装材料就是绿色包装材料。它是由糖、脂、蛋白制成的,具有无毒、无污染、可食用等特点。在有些食品专卖店,我们不难发现,熟食外表的包装材料就是这种可食性绿色包装材料,还有的药店里,中药药材外表的透明薄膜就是吸水性和透气性都很好的绿色包装材料。
4.绿色能源
随着科技的发展,能源消耗愈来愈严重,不可再生资源产生了危机,为了实现可持续发展,寻找绿色能源成了时代主题。目前,世界上许多国家发现了一种含量丰富的绿色能源――可燃冰。我国的可燃冰含量十分丰富,相继在南海和青海省发现了大量的可燃冰,这给我国提供了丰富的能源资源,成为能源开发的重点。可燃冰是天然气水合物,使用方便,相同条件下产生的热值远高于传统的化石燃料,而且生成物没有污染。
在实际的教学中,我们要根据具体情况,选择有利于学生学习思维、创新思维和生态环境保护意识的优秀教学情境素材。要想巧妙地创设符合学生发展的情境,就要从根本上要求教师有各方面的知识和素质,言传身教,起到为人师表的示范作用。
参考文献:
[1]李雪勤.精选教学素材提高课堂效率[J].剑南文学:经典教范,2011(10):86-87.
[2]李发生,舒红群.初中化学教学情境创设策略[J].江西教育科研,2006(11):72-73.
[3]周丽虹.绿色化学与环境保护[J].农村经济与科技,2009(06):111.
作者简介:王曼丽,女,硕士,讲师,主要从事化学课程与教学论。
实施绿色化学教育的任务应该是每个化学教师必须履行的义务和责任,目的是培养学生能自发产生防止环境污染的行为和意识,让学生认识到只有切断污染的根源,才能真正实现绿色化学。
我们在教学中必须把绿色化学的基本思想、原理、工艺和技术等知识分散并渗透到现有的课程中。
一、结合教学内容对学生进行绿色化学教育
在教学中,可把本地区环境污染的典型事例自然的、生动的渗透到化学教学中,让学生亲身体验到污染给人们带来的危害,培养学生对环境保护的责任感及实施绿色化学的重要性。如当地某旅游景点的雕塑,没过几年那崭新而又栩栩如生的形象就失去了光彩甚至会面目全非,除少数人为破坏外,酸雨也是不可推卸责任的罪魁祸首。因此,在学习硫、氮及其化合物的性质时,可有意识的引导学生分析酸雨形成的原因、途径、成分及其危害,启发学生想象并设计出减少酸雨形成的方案及采取的具体措施并形成详细的实验报告。最后老师可以引导性的进行适当的总结。学生对SO2的危害性认识清楚了,必然使他们对SO2的结构、性质了解得更深入。另外,对某些物质的性质进行描述时,同时指出其危害性及解决办法是非常必要的。让学生充分认识物质的两面性。
二、结合原子利用率进行绿色化学教育
绿色化学原理的核心内容之一就是反应的“原子经济性”。它的目标是在设计化学合成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,这样才能保证尽量少地产生或不产生废物。真正实现“零排放”。原子经济性给我们指出了实现清洁生产的目标,同时也是评判一个化学反应是否为绿色的、环境友好的重要依据。所以,在教学中结合有关物质的性质,引导学生尽量通过多种途径去设计合成路线,然后选出制备相同量的目标产物时,反应物用量、副产物、步骤都最少,污染又最小的合成路线,这是原子利用率最高的反应途径。
三、结合环境因子进行绿色化学教育
评价绿色化工的依据是“环境因子”,它是近几年受到关注的评价指标,它比原子利用率更便于评价某种工艺指标。环境因子可定义为,废物的质量与产品质量的比值,其中废物指产品以外的所有其他物质,而没考虑是否可以分离后再利用。废物越少其环境因子的值就越小,对环境保护越有利,在化学教学中,培养学生绿色化工的意识,是社会的呼唤,也是可持续发展的基本要求。所以,在教学中有意识的选择与化工生产有联系的教学内容,引导学生根据绿色化学的原则,设计出既经济又可行的绿色合成途径。如:实验室制取氧气,可以有以下几条途径:①2KMnO4 =K2MnO4+MnO2+O2②2H2O2=O2+2H2O③2KClO3=2KCl+3O2从环境因子来考虑,显然方案②是最理想的制取方法。
四、结合实验内容教学进行绿色化学教育
绿色化学使用化学药品必须遵循以下原则,即:①拒用危害品;②减少用量;③循环使用;④回收再用;⑤再生利用。绿色化学实验也应当体现这些原则。教科书上的很多化学实验内容在操作过程中会造成大气或水体污染,如氯气的制取和性质实验、硫及其化合物的性质实验等等。我们在做实验时,就要引导学生认真考虑这些实验有没有污染环境、是否可循环、可回收、可再生、如何防止污染。所以,在教学中除传授知识和培养实验技能外,还要着重引导对污染环境的化学实验的装置进行改革、创新,使其成为绿色化学实验。
五、结合实验操作过程和装置的改进进行绿色化学教育
在实验中,都存在着“废气、废液、废渣”的问题,这些实际问题的处理过程,是培养学生良好的环保习惯和体现绿色化学理念的难得的机会。在实验操作过程中,不能随意把废液倒入下水道、把废气排入空气中。要用相应的液体吸收有毒气体;实验完毕,酸碱性废弃液要中和(如废酸可用石灰水和碳酸钠等中和)后,倒入指定点统一处理等等操作。这样对实验废弃物进行无害化处理既可培养学生良好的实验习惯,又使学生学到实际应用技术,还可节约资源、变废为宝、化害为利。
中学化学一些有毒物质参加或生成的试验。若将这类实验进行改进,既可使操作更合理有效,又能控制排污量或避免污染环境,有利于培养学生的环保意识,体现绿色化学的理念
绿色化学教育是化学教育内容上的重大更新,已经得到世界各国政府、企业界和化学界的广泛关注和重视;是实施可持续发展的重要组成部分。我们化学教育者应认识到绿色化学的重要性,积极参与有关的研讨和教学实践,教学中体现绿色教育的思想,绿色化学教育才能得到迅速的推广和普及并取得良好的效果。
参考文献
[1]谢志刚、宋仲容、王家平,化学教育,2006,8:25-27