綠色化學在大學化學教育中的融入范文

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高等學校是培養未來工程師的搖籃，化學是理工農醫類各專業的重要基礎課程，因此在高等教育中滲透綠色化學的理念，進而從高等教育的源頭上杜絕環境污染是十分必要的。綠色化學(GreenChemistry)，又稱環境友好化學(EnvironmentallyFriendlyChemistry)，是以化學反應“原子經濟性”為基本原則，即在獲取新物質的化學反應中充分利用參與反應的每個原料原子，在始端就采用實現污染預防的科學手段，因而過程和終端均為零排放和零污染，是一門從源頭阻止污染的化學。它不但是化學科學與化學工業可持續發展的必由之路，還是2l世紀化學技術的發展方向，已成為當今國際化學科學研究的前沿。將綠色化學理念融入化學教育的全過程，使學生樹立起綠色意識，培養學生綠色化學研究能力，提高科學素質水平，成為高等學校人才培養目標之一。為此，我們在大學化學教學實踐中，通過理論教學和實驗教學中的各環節，構建新的教學體系，對學生灌輸綠色化學理念，培養適應國家可持續發展的高素質綜合型人才。

1大學化學教學中灌輸綠色化學理念的重要性與必要性

近年來，隨著環境污染的愈發嚴重和公眾對環境問題的日益關心，尤其是近年來我國多地連續出現大面積的霧霾天氣，迫使人們思考保護環境和發展經濟的兩者關系問題。究竟是先發展經濟后治理環境，還是在發展經濟的同時就杜絕環境污染的發生？人們開始對化學工業提出質疑，認為這一切主要是由化學造成的。面對這種情況，化學教師在日常教學中對學生進行綠色化學理念教育就顯得尤為必要，是培養具有綠色意識和環保能力高素質人才的基礎，也是解決環境問題的根本出路。同時化學工作者也應該深刻反思，回過頭去看看化學給環境帶來了哪些負面影響，總結經驗教訓，按照綠色化學12條原則的要求，研究出新的原子經濟合成路線，開發出新的綠色化合物。綠色化學與環境保護不同之處在于：綠色化學不是被動地治理環境污染，而是主動地防止化學污染，從而在根本上切斷污染源。目前綠色化學在節約能源、防治污染、保障人類健康與安全等方面發揮著日益顯著的作用，受到了社會的極大關注，發展綠色化學成為當今社會的迫切需要和大勢所趨。讓學生們堅信，化學在創造出更多的高新技術材料的同時，也一定能避免無用的、有害的物質產生。教師應該用實際生動的范例充實我們課堂教學的內容，按照范例所涉及的知識點，自然地、形象地滲透到大學化學中。滿足社會的需要是大學化學教學的重要目的之一，21世紀社會需要的是具備高科學素質的“綠色工程師”，他們肩負著建設祖國未來的使命，是國家的棟梁之才。學生在校學習階段就牢固樹立起綠色化學和環境保護的意識，使他們自覺的成為未來環境的保護者。因此，作為培養未來高級專業人才的高等學校，為適應21世紀社會對高級人才培養需求，在大學化學的教學中，融入綠色化學的理念，使學生了解綠色化學，認識綠色化學，構建起綠色化學思維，方能從根本上預防環境污染事件的發生，解決目前環境面臨的困境。

2大學化學實驗教學中構建綠色化學理念的探索

化學是以實驗為基礎的自然學科，實驗教學在大學化學教學中有舉足輕重的作用，但實驗也是產生污染的主要渠道之一。人們的傳統思想是化學實驗造成污染是不可避免的事情，“環境保護”就是治理污染，更不會想到還可以從源頭上防止污染的產生。首先我們在實驗教學中，堅持讓學生在實驗前對實驗內容預習，并寫出預習報告，在預習報告中包含設計具體實驗步驟，盡量減少試劑用量，實驗結束對實驗室廢液的如何處理，減少“三廢”的排放，以降低污染和減少浪費，從而實現綠色化學的理想和目標，其次對實驗教學內容進行“綠色化”改革和創新，在保證學生基本實驗技能得以訓練的前提下，盡可能開設對環境友好的實驗。具體來說要做好以下兩方面的工作。一方面，改革實驗部分內容。遵照綠色化學的理念，從實驗項目和內容抓起，從源頭上阻止污染。因此，在實驗教學中要實現教學內容的綠色化，最先考慮的是實驗項目的設置，既要能體現實驗教學的目的，又要能達到化學實驗的“綠色化”。如沉淀溶解平衡實驗，經典的Pb(NO3)2和K2CrO4生成黃色PbCrO4沉淀，盡管現象明顯，但Pb、Cr都是有毒重金屬，會對水資源造成嚴重污染。為此選擇Na2SO4和BaCl2作為沉淀試劑，生成白色BaSO4沉淀，現象明顯，實驗效果良好，既達到了實驗目的，又減少了有毒物質的使用和排放。對于某些與綠色化學理念相悖有毒的驗證性實驗，亦不能提高學生的綜合操作技能，則予以刪除，選取具有代表性的無毒的實驗來鍛煉學生的基本操作技能。如有機化學醛酮、糖等性質實驗，所用化學試劑毒性很大，取而代之的是測定葡萄糖旋光度的實驗，徹底杜絕了有毒物質的使用和排放。

另一方面處理實驗廢棄物，杜絕污染物的排放。我們在大一新生剛開始做第一個化學實驗時，就以綠色化學理念引導學生正確處理實驗室廣泛使用的鉻酸洗液。若不經處理的含鉻廢水直接排入下水道，就會造成嚴重的鉻污染，這樣既消除了鉻的污染，又得到副產品Cr(OH)3和Fe(OH)3。再如廢酸廢堿的中和處理，含銀鹽的廢液通過加入金屬鋅進行還原回收金屬銀，變廢為寶，一舉兩得，保證實驗全過程的綠色化。第三利用現代信息技術建設網絡虛擬仿真實驗室，將有毒實驗進行仿真實驗演示。例如沉淀溶解平衡碘化汞沉淀的生成，碘化銀在氰化鉀中溶解等實驗，分別需要用到極毒試劑氯化汞和氰化鉀，實驗后的廢液雖經過處理但仍對環境造成極大危害。將類似的有毒實驗由老師集中做并現場錄像或從網上下載有關視頻，制作成多媒體光盤掛在網上，供學生下載觀看。同時加強實驗管理，嚴格要求操作規范，培養學生良好的實驗習慣，將實驗教學對環境的損害降到最低限度。把綠色環保的辦學理念滲透到實驗細微之處，將綠色化學的理念印入腦海，提高環保意識，達到化學實驗綠色化的宗旨。

3大學化學理論教學內容的綠色化

大學化學涵蓋無機化學、分析化學和有機化學等內容，教學內容十分豐富，其中的綠色化學反應例子很多，為綠色化學教學提供廣闊的平臺。教師應該在教學中須對教材進行優化重組、拓展和創新，結合具體的內容對學生灌輸綠色理念。教材中涉及到綠色化學的反應加以重點強調，對未體現出綠色化學的教學內容進行及時的補充、適當的拓寬。例如乙烯被氧化成環氧乙烷[8]制備重要化工原料乙二醇的反應就符合原子經濟性原則。在講授碳的氧化物時，介紹CO2在綠色化學中的重要用途，當CO2在臨界點(溫度31.1℃，壓力73.8個大氣壓)以上時，CO2具有液體的密度和常規液態溶劑的強度；同時它又具有氣體的粘度，因而有很高的傳質速度，而且具有很大的可壓縮性，這些特點使超臨界二氧化碳成為一種優良的溶劑，它無毒、不可燃、而且價廉，已發現許多反應能在超臨界二氧化碳中進行。因此，研究超臨界二氧化碳溶劑代替揮發性有機化合物作溶劑，從而消除它們對環境的污染，這就符合綠色化學不使用有毒溶劑的理念。農作物秸稈的綜合利用是當前我國面料的實際難題之一，植物生物質的主要成分是木質素~纖維素和半纖維素，它們都可以轉化成極為寶貴的能源和化工原料。但是為了充分和高效地轉化它們，必須在木質素降解酶催化下水解，得到葡萄糖等小分子物質之后，再把它們轉化成需要的有機化學制品，從而實現生物質替代石油作化工原料。例如，氫氣是綠色清潔能源，但氫氣的制取一直困擾著氫氣的推廣使用。用木材及農作物殘渣為原料，以NaOH作催化劑，用Ca(OH)2作CO2吸收劑。該工藝優點：不使用氰化物和甲醛，操作安全，生產步驟少，產率高。

大學化學教學內容中有關綠色化學的例子很多，只要教師耐心去挖掘，改變講課思路，使學生在潛移默化中受到綠色化學教育，增加綠色素養，同時也使學生加深對所講內容的印象和理解，收到事半功倍的效果。我們教師應該與時俱進，開拓創新，充分利用現代化教學手段。將現代教育方法融入課堂教學中，利用多媒體技術集圖、文、聲、像和三維動畫為一體的特性，開發使用多媒體教學課件，展示綠色化學理念下的化學理論教學、化學實驗教學、綠色化學工藝、綠色能源等。使綠色化學理念在學生頭腦中生根發芽，視環境保護為己任，將來走向工作崗位后，為改善我們居住的環境，看見碧水藍天做出貢獻。

作者：張長水 單位：河南科技大學 化工與制藥學院