化学实验绿色化的途径

王艳红 （弥渡二中 云南大理 675604）

化学实验绿色化是以绿色化学理念和方法为核心和基本原则，对化学实验进行改进，使化学实验达到绿色化的方法。 它是绿色化学理念在实际工作中的体现， 其最终目的是使化学及其应用达到与人类生存环境的协调。 作为化学教学的实验一般具有代表性、典型性、目的性、互补性和可替代性的特征，因此在教学实践中同一个目的、实验现象明显、操作简便规范的不同实验之间常可以互相替代，这就使化学实验的绿色化成为了可能，对某些可能本身不具备绿色化条件的经典实验也可以借助实验录像、计算机仿真化学实验或者微型化学实验来实现其绿色化。

一、 通过贯彻绿色化学的理论和方法来实现化学实验的绿色化

1、设计化学反应时要最大限度地利用资源

对于一个化学反应， 若所使用的所有材料均转化为最终目标产物，则该反应就没有废物或副产物排放。 在设计实验或化学合成方法时，应尽量达到或接近原子经济反应这一理想的目标。例如，用酶法水解代替酸法水解淀粉制备葡萄糖，不仅能大大缩短反应时间、节约能源、减少副反应的产生、提高资源利用率，而且还能避免制备过程所导致的环境污染。

2、尽量使用或产生无毒、无害或毒性小的物质

绿色化的目标是将化学过程的危害性降至最小。 通常降低化学过程的危险性可采用两种方法：其一是降低暴露性，如穿实验服、戴防毒面具等；其二是降低内在的危害性。 前者需要投入较大的费用，而且危险性依然存在；后者通过减少危险物质的产生或使用而达到消除或降低危险性的目的，因而更具有可靠性。例如， 许多原来以苯或二甲苯等毒性有机溶剂作为介质进行的化学反应，目前已改在水乳液或超临界CO2 中进行，其结果不仅避免了制备过程对操作者所产生的危害， 而且避免了制备过程及其产品对环境的污染。

二、引入微型化学实验

高中化学中浓硫酸的性质实验我们在点滴板上进行， 而不是在试管中，只用了很少的试剂但已经产生了明显的实验现象，达到了我们的目的，并且减少了有害气体二氧化硫的排放。 这就是微型化学实验， 它以尽可能少的化学试剂来实现我们的实验目地，不仅节约了试剂还减少了有害物质的产生。

在化学实验中，不可避免的要用到或产生易燃、易爆和有毒等危险品，基于绿色化学的理念，化学实验应尽量避免这些危害人身安全、污染环境的危险品的使用和产生，而这正是微型化学实验的优势所在。

实践证明，微型化学实验具有如下优点：

（1）节约试剂，绝大多数学生都能自己动手做实验，有效地改变了“一人做，大家看”的局面；使学生能够主动地去探索知识，使多年来提倡的“启发式”、“学生为主体、教师为主导”的教学方法得以实施。

（2）有助于培养了学生学习化学的兴趣。 微型实验既安全又节约时间，教师就可以放心地让学生一人一组做实验，通过亲手做实验可以帮助学生加深对所学知识的理解， 培养观察和实验能力，同时有效地激发了学生学习化学的兴趣。

（3）对实验环境的污染小。 微型化学实验能够大幅度地减少有害物质的产生，有益于师生健康。

基于微型化学实验的这些优点， 我们在教学中可以尽可能地采用微型化学实验从而实现化学实验的绿色化。

三、 通过计算机辅助与多媒体仿真实现化学实验绿色化

教学实验甚至是设计性实验中的结果基本上都可用已有的理论进行预测和解释， 许多步骤都是经过前人无数次试验并获得成功的。但对于正在学习化学的初学者来说， 往往会忽略某些实验细节从而导致实验结果很难预测和解释， 如果此时能够在多媒体计算机上模拟实验操作，就可避免出现这样的结果，使学习事半功倍。

使用计算机模拟化学实验可以从下几个方面入手：

（1）模拟易使人中毒、严重污染环境的实验。 例如，温度对NO2 与N2O4 转化平衡的影响，由于这二者都是有毒气体，如果使用计算机进行模拟， 不仅能够直观地观察到实验过程中的各种现象，又避免了对师生身体的伤害。 与此类似的还有苯与液溴的取代；CO 还原CuO；氯气、硫化氢、苯酚的性质实验等等。

（2）模拟错误操作。 例如，稀释浓硫酸的错误操作、酒精灯、试管的错误使用方法等， 通过电脑动画模拟演示错误操作带来的后果， 操作简单直观现象明显， 而且能给学生留下深刻的印象。

（3）模拟反应较慢、难度较大、成功率较低的实验。 教学实验中会有一些很重要但又不易成功或现象不明显的实验，例如，焰色反应、氢气燃烧时的火焰颜色、Cl2 与CH4 光照条件下的取代反应等。 也有一些实验反应太慢，如铁生锈、胶体的电泳实验等，采用动画模拟，可以直接将实验过程呈现出来，真实感极强，既能节约课堂时间减轻教师的负担，又能提高教学效率。

对于那些重要的实验， 虽然已经做过但时间长了还是会淡忘，比如衔接初高中知识需要复习初中学过的的重要实验、高考前的复习实验也是必不可少的内容， 这时就可以用计算机来演示我们需要掌握的这些重要实验，这样既巩固了所学知识，又节约了时间，比起死记硬背效果要好得多。

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