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推进有机化学实验的绿色化教改

2018-11-08李东娟

课程教育研究 2018年29期
关键词:有机化学实验绿色化学教学改革

【摘要】为了实现绿色化学,进行实验的整合、合理的三废处理和开展常量、小量、微量实验是必须的。从源头上减少污染源,可以培养学生的环保意识和创新能力。

【关键词】有机化学实验 绿色化学 污染 教学改革

【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2018)29-0183-02

随着化学工业的发展,人工合成的产品数以亿计,人们的生活质量得到极大提高。但随着化学工业的发展给人类和动物赖以生存的环境造成了极大破坏。环境的日益恶化对人类的生活构成危害,传统的先污染后治理的方案往往不能奏效,不能在根本上解决问题。因此,科学家提出绿色化的思路,即通过进一步认识化学规律、发展新的技术、避免和减少那些对人类健康、生态环境有毒有害物质的产生。绿色化学是解决化学工业的污染问题、实现社会和经济可持续发展的重要手段,是解决环境和资源问题的出路之一。

化学工业所取得的一切成果均建立在严谨的科学实验和实践基础之上的,实验教学贯穿于整个化学教育的始终。现今社会需要的是具有创新能力,能够实现绿色化可持续发展的专业人才。因此,不能忽视本科实验实践课程教学的重要性,在实验实践教学中培养学生的创新能力和环保意识是每位实验教师的首要责任。

在有机化学教学过程中,有机化学实验课是理解、验证课堂理论的辅助手段。它又做作一门独立系统的技术,学生从中培养观察能力、思维能力、操作能力、运用能力[1]。本科有机化学实验室排放的主要污染物是:(1)具有强腐蚀性的废酸、废碱;(2)易挥发、易燃、易爆的有机废溶剂;(3)有毒、高危险性的有机废弃物。为了减少实验废弃物的排放及其对环境的污染,实现对环境的绿色友好,我们在实验教学方面进行了以下的关于绿色环保的探索和实践。

一、整合部分实验内容,提高试剂的利用率

传统的有机化学实验是分步进行的,忽略各部分的联系,造成学生对化学实验认识不深刻。为了避免学生做了前边的实验忘了后面的实验,化工教研室根据教材上的实验教学内容,将多个独立实验整合成一组实验[2]。独立的合成实验后得到的大量产品由于不能被很好的利用因而被废弃,造成了环境的污染。通过实验整合使学生实验得到的产品作为下次实验的原料而被合理利用、培养学生的综合实验能力,体现了有机实验的整体性。由于上一个实验的产物就是下一个实验的原料, 一旦上一步合成实验失败则下一个实验就无法进行, 所以必须保证每一步合成都成功, 才能得到最终想要的目的产物。这种多步骤实验显然要求更高、更能锻炼学生的操作技术和细心习惯, 培养学生严肃认真的科学态度。例如,《普通蒸馏法收集乙醇》这个实验收集的乙醇可作为《乙酸的制备》的原料;《乙酸乙酯的合成》制备出的乙酰乙酯可进一步作为合成乙酰乙酸乙酯的原料;如教学需要,乙酰乙酸乙酯可以作为中间原料制备酸或酮,制备出的酸或酮的性质可以进一步在验证性实验中研究。设计这种综合性合成路线兼具减少污染、理论与实践相结合、端正学生实验态度等优点,已经在我学院广泛推广。

二、严格控制三废的产生并建立回收处理办法

根据“绿色化学”的环保理念,有机化学实验过程中使用的药品应遵循5R原则:不用危险品、减少用量、循环使用、回收使用、再生使用。(1)使用高效、无毒害的溶剂和催化剂,提高反应选择性,易于分离回收重复使用;(2)运用现代教学手段,将污染严重,且目前还无法通过改进而减少污染的经典实验,通过网络、多媒体等现代教学形式将实验过程在多媒体上展示;(3)开发环保性的实验项目,使用可再生的原料,得到可重复使用的产品,实现可持续的发展实验模式;(4)妥善处理好实验后的“三废”,对有机溶剂可以蒸馏后重复使用,对于特殊溶剂要统一回收处理;(5)在实验中注意培养学生的环境保护意识,养成良好的实验习惯,关注实验废弃物的产生及相应的处理手段,且将环保要求作为实验考核指标,强化环保意识、培养环保习惯,将绿色环保意识保留在今后的实验教学工作中。

三、开展常量、小量、微量实验

在国内有机实验教学中有85%以上实用了微量化和半微量化操作 。微型实验的开展可以从源头上节省大量的试剂和减少消耗的能源,在控制大量污染物产生的同时对学生的实验操作能力也提出了更高的要求。

学生在高中阶段的化学学习,没有经过微量实验的训练,因此需要逐步开展。学生经过常量、半微量、微量的实验训练,学生的实验操作能力将有很大提高,可以很好的适应以后的学习和工作。有机化学实验所用的试剂大多毒性大,且易燃、易爆、易挥发,大量有机溶剂的实用会对环境造成严重的负担。实验微量化实行后,试剂的使用量可以减少到常规实验用量的几分之一到幾十分之一,既避免了环境的污染又节约了大量的有机试剂。

一切有机化学实验的教改都必须建立在实际的基础上,逐步完善实验教学工作,培养学生的实践能力。在推行实验的绿色化教改中,可以借助于现代的教学技术,如利用微波技术提高反应的速度和反应选择性;利用计算机模拟技术,模拟分子结构,实现原子经济反应。对有机化学实验的绿色化教改的推进将是一个长期的过程。

参考文献:

[1]王代芝.有机化学设计性实验教学探讨[J].湖北师范学院学报:自然科学版,2001(2): 98 - 100.

[2]汪焱钢.化学实验研究性教学的一些做法和设想[J].高等函授学报:自然科学版,2005(5): 14 - 15.

作者简介:

李东娟(1979.10.10-),女,汉族,辽宁人,研究生,辽宁工业大学副教授,研究方向:化工过程控制。

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