化学实验绿色化探讨

肖 潜 苏华墀

(1.韩山师范学院 化学系，广东 潮州 521041；2.潮安宝山中学，广东 潮州 515642)

1 引言

20世纪90年代美国化学学会提出绿色化学的概念，旨在利用化学技术和方法减少或消除反应过程中产生的污染源。其基本思想是：从原料的选择、方法的设计、反应过程的操作以及最终废弃物处理都不对环境或尽可能少地对环境造成污染，实现零排放和零污染[1]。

化学是一门以实验为基础的自然学科。作为高校化学重要的基础课，化学实验课需要使用到大量易燃、易爆、毒性较大的药品和试剂。同时，实验过程中也会产生各种有毒的废弃物。若处理不妥当，将会对环境造成严重的危害。随着招生规模的不断扩大，学生人数和化学药品的使用量也迅速增长。因此，有必要通过绿色化学的基本思想对传统的化学实验进行绿色化改革，在化学实验教学中加强绿色化学教育，从而实现化学实验的绿色化发展。

2 实现化学实验绿色化的途径

2.1 开展微量-半微量化学实验

目前，大部分学校的化学实验基本都是常规实验，这类实验的药品用量较大，反应时间长，既会增加实验教学的成本，又会加重实验环境的污染程度。近些年发展的微量化学实验是对常规实验的绿色化改进和发展，它是以尽可能少的化学试剂而获得比较明显的反应结果和准确的化学信息的一种新型实验方法。具有以下特点：

(1)药品用量少，成本低，其试剂用量仅为常规实验的十分之一至千分之一，实验所需的时间和能耗大幅度缩小。例如，如有机实验中“蒸馏与沸点的测定”常规实验需试剂几十毫升，耗时2个小时才能完成，微型化后，实验只需 25分钟左右。由于微型冷凝管细小轻巧，实验效果明显提高[2]。

(2)减少实验污染，对使用到易燃、易爆、毒性较大药品的实验，能明显减少实验过程中给环境带来的污染。例如，无机实验中相关的离子鉴定实验，通常是在试管中进行，改进后可以使用点滴板来替代试管，从而减少有害试剂的产生。

2.2 使用绿色化化学试剂

化学实验所用的化学试剂或多或少都存在一定的毒性。即便是同一物质的不同制备方法，所用原料的毒性也不一样。因此有必要在设计实验项目时，选用无毒或低毒的原料代替高毒或有毒原料。例如，无机实验中溴离子和碘离子的鉴定，可将氯水改为绿色试剂双氧水[3]；有机实验中苯乙酮的制备，可用甲苯代替毒性较高的苯[4]。

2.3 开展串联实验

传统的化学实验独立性较强，但缺乏连贯性，这样就会因实验设置的重复而加重对实验室环境的污染。解决这一问题的方法是采用串联实验，通过对实验课程的合理安排，设计前一实验的产物为下一实验的原料，既节约成本，又可减少中间环节的物料排放，在一定程度上减轻对环境的污染。例如，有机实验“乙酰苯胺的制备”，可将反应后得到乙酰苯胺粗产品回收，之后用于基本操作实验“重结晶”，而重结晶后的乙酰苯胺又可作为有机实验“熔点的测定”的样品，通过熔点测定又可以检验学生重结晶所得产品的纯度，达到了实验项目的有机组合，符合绿色化学原则。

2.4 利用微波、超声波技术实现化学实验绿色化

微波作为一种新的能量形式，应用于化学反应具有能耗低、条件温和、反应速度快、产品易纯化、对环境友好等优点。特别是微波反应中的干反应避免了有机溶剂大量的使用，对解决环境污染具有现实意义。例如，阿斯匹林的合成，利用微波干反应可取得不错的效果[5]。与传统的化学反应方法比较，超声波化学同样具有操作简便，反应条件温和，反应效率高等优点。因此，在化学实验中，合理地采用微波、超声波合成技术是进行化学实验绿色化工作的重要组成部分，具有重要的开发前景。

2.5 加强实验废弃物的回收和处理

尽管采取了预防措施，但化学实验不可避免的还是会产生废弃物，如果不及时妥当处理，会极大的污染环境，同时也会对师生身体健康造成巨大危害。因此，实验结束后对于无法再次利用的废弃物，应引导学生运用所学知识对其进行恰当地处理。例如，酸碱废液可采用酸碱中和法；重金属废液可采用沉淀法等。这样做既提高学生的环保意识，又能让学生学以致用。

3 结语

绿色化学是化学科学发展的必然趋势，化学实验绿色化又是其中研究的重要内容。我国高校应当积极响应绿色化教学改革的号召，针对上述要点采取科学有效的改进措施，在实验教学中努力培养学生的“绿色化学”和“环境保护”意识，从而真正实现化学实验教学过程的绿色化。

[1]卜晓莉.基础化学实验的绿色化改革初探[J].广东化工，2013，40(7)：149.

[2]董元彦，王运，张方钰.无机及分析化学(第三版)[M].北京：科学出版社，2011.

[3]黄仙良，顾玲，李俊国，等.实现无机及分析化学实验绿色化的探讨与实践[J].化学试剂，2010，32(2)：186-188.

[4]洪丽雅.有机化学实验的“绿色化”实践[J].实验室研究与探索，2008，27(8)：158-160.

[5]白林，陈明凯.绿色化学实验[J].化学教育，2002，7：51-53.