有机实验绿色化教学模式探讨

费 菲

（陕西学前师范学院，陕西 西安710100）

化学作为一门以实践性和创新性为学科特色的中心学科，与人们的生产、生活有着密不可分的关系。有机化学作为医药专业，应用化工技术专业，食品专业，皮革专业，高分子材料专业等等众多专业课程的基础课程，在整个化学学习的过程中具有尤为突出的作用。 所以有机化学合成实验在这些专业中也占有很大的比例，在实验过程中涉及大量的有毒和高腐蚀性的药品、催化剂，实验时间长，并且伴随着大量的有毒气体、腐蚀性废水及废渣等。 处理不当不仅会对人身安全造成影响，另一方面，也与当代化学学科的主流趋势不符，对环境造成了极大的影响。

所谓绿色化学，是在1991 年由美国化学会（ACS）提出，并在世界上得到广泛的认同。其核心内容是在化学反应的过程中利用化学原理从源头上尽可能地减少和消除多于副产物对环境的影响，以期达到使反应物中的原子完全转化为要求的生成物，实现对环境的“零”排放。实验绿色化的改革和研究， 不经有利于从经济上更好的节约资源，更对环境有着深远的影响。

1 教学过程中不断渗透绿色化学的理念

每年我国各大中专学校中所产生的实验室污染物，已成为我国环境污染的一个重要的来源。而有机化学实验又是实验室污染中的一个重点， 有机化学实验的开课对象主要针对化学及其相关专业的大学生，他们在离开学校进去社会后，在各自的工作岗位上都将起到重要的作用，所以在学习专业技能的同时，有意识地培养学生的“绿色化学”观念，有利于从源头上消除污染，使化学和环境能够协调发展。 在每一次的实验之前，要求学生认真预习实验相关内容，通过查阅文献等方法深化学生对本次实验的内容的了解，明确在实验过程中所要接触到的各种药品的指数、毒性、对环境会造成的影响等，并且了解相关的防护措施；实验过程中，通过对实验药品的实际接触，进一步明确实验药品、实验过程对环境和实验人员安全的影响；试验后，培养正确的实验室“三废”处理观念，杜绝乱丢乱放的习惯。在整个实验过程中，遵循5R 原则，培养学生用绿色化学的眼光来适应新形势下的有机化学实验，从而带动整个实验内容的“绿色化”，最终实现从传统有机化学实验向新型有机化学实验转变。

2 有机化学实验内容的“绿色化”

2.1 现行实验内容中存在的问题

通读各版的有机化学实验教材可以发现传统的教材将实验内容分成了三个部分：有机化学实验基本操作、有机化合物的合成、有机化合物的性质。 通常各学校在选择有机化学实验时会兼顾这三者，让学生在这三方面都有所练习。由于传统有机化学实验教材中用到了大量的有毒有害化学试剂，并且每次实验都是孤立的，彼此之间没有联系，这样会造成实验药品的大量重复性浪费， 实验生成物没有办法处理，这些都会对环境造成污染，不符合绿色化学的理念。

2.2 针对问题所作的改进

2.2.1 优化实验内容，替换有害试剂

针对传统有机化学实验教材中用到了大量的有毒有害化学试剂，在选择实验时教师应该有意识的选择那些对环境和人体伤害较小的实验，尽量在学生能够学习到所需知识技能的基础上，利用常规试剂代替有毒试剂来完成实验。例如：在做环己烯制备的实验时，用浓磷酸代替浓硫酸作为催化剂使醇脱水或卤代烃在醇钠作用下脱卤化氢来制备烯烃，不仅可以避开浓硫酸的强腐蚀性，并且由于理算的氧化性小，有机物碳化少，实验速率可控。 而浓硫酸还原后生成二氧化硫，对环境造成污染，在实验过程中速率过快会造成大量气泡，堵塞反应瓶。

2.2.2 增加综合性实验，减少药品的重复浪费

教师在进行试验挑选和实验顺序的编排时，应该根据实验内容将实验连续化、综合化，使前一次实验所生成的产物用于下一个实验中，从而在实验过程中节约实验药品， 减少试验所产生的 “三废” 例如，“环己烯的制备”实验中，在制备环己烯的过程中，同时可以进行分馏、蒸馏、萃取、干燥、沸点的测定等基本操作，并且可用产品环己烯作为“烯烃性质实验”的试样。 在水蒸气蒸馏实验中，用橘皮等天然植物为原料代替课本上的甲苯等灯有机化合物开设《从天然植物中提取植物油》的实验来完成水蒸气蒸馏的基本操作，同样可以在达到实验目的的同时，避免污染环境[刘晟波、赵鑫、虞春妹、王红霞 大学有机化学实验绿色化探究 中国科教创新导刊2009 No.25]。通过这样的教学，可以提高学生的动手能力以及思考和质疑等能力， 较之传统的教师讲授，学生被动进行试验的模式， 更有利于培养新形势要求的探究性人才。另一方面，这种教学方式也可以减少实验药品的浪费以及“三废”的产生，从经济成本和环境保护两方面达到双赢。

3 引入新技术，对试验方法进行改革

科技发展日新月异，将新型的科技成果引入实验教学中是有机化学实验发展的重大进步，同时也是必然结果。新技术的的引入，使得有机化学实验可以在常量、半微量和微量实验中进行选择，摆脱传统试验方法中只有常量的单一行为。另外，微波实验、计算机辅助实验等多种新型技术也为绿色化学实验提供了新的途径。

3.1 微波、超声波、电化学等新技术的作用

近年来，微波、超声波、电化学和绿色溶剂(离子液体、超临界流体、水)、生物催化剂(酶、微生物、抗体酶)等新兴技术不断涌现，并且逐渐被应用于有机合成实验中，通过这些手段的应用发现其在有机合成中记者重要的作用，例如加快反应速度、提高产率、减少能耗、减小对环境的污染等。因此，引入新的技术不仅可以使学生接触到新的技术，而且可以简化有机合成的步骤和试剂用量，减少实验过程中所产生的有害物质，从而达到绿色有机化学的目标。

3.2 减量实验所用试剂，推行微量、半微量、常量相结合的试验方法

有机化学实验中有大量的合成及性质实验，如果按照教材中所要求的常量来进行试验，需要大量的试剂，同时会带来大量的废液、废渣和废气，产生成本过高、环境污染等问题。 所以，在有机实验中推行减量法就显得尤为重要。 在做性质实验时，利用点滴板代替课本上要求的试管， 将所用试剂的量减少到常量的1/10 到1/1000， 不仅节约试剂，同时也可以使现象更加明显。在有机合成的过程中，同样可以利用微量或半微量的方法进行，例如[黄丹,范崇光论有机化学实验的绿色化 实验室研究与探索2001 年10 月第20 卷 第5 期]微量法制备环己烯比常量制备所用的原料和试剂要减少97.5%和95%,反应时间缩短了37.5%,实验时间缩短为原来的1/2。

3.3 利用计算机辅助有机化学实验

在有机化学实验中，有一部分实验会涉及到剧毒或在实验过程中具有高风险，但是这部分实验又相对比较重要，这时可以通过录像或是应用计算机动画技术来完成这些实验，一方面达到了教学计划和教学目标所要求的内容；另一方面，降低了实验的风险，减少了污染，提高了学习效率。

4 实验室“三废”的处理

有机化学实验的过程中和反应完成后会产生大量的废气、废液和废渣，在每次实验完成后应指导学生将实验过程中产生的的废液分类处理，将废酸或者废碱回收，由实验人员进行中和处理，使废液的pH值达到6～8 之后再排放到下水道中。其余废液也应相应的进行处理之后再排放。对于有机实验过程中所产生的废气应该在实验室内安装通风装置，确保实验室学生和工作人员的安全，对于可以利用的气体应利用回收装置进行回收。 废渣的处理与其他废物一样，如果可以再次利用应回收以便下次循环利用，不能再次利用的应进行无害化处理或存放在相应位置，等待相关部门的专业处理。

5 结束语

综上所述，绿色化学具有很强的时代顺应性，在有机化学实验中教师利用绿色化学的原理， 将绿色化学的理念渗透到实验的各个方面，有意识的培养学生的环保意识。但是，目前由于国内各大学的教育投资并不相同， 在各大学全面的实现有机化学实验教学的难度还很大，还需要各位教师的共同努力，在自我范围从自己做起，从小事做起。引领学生不断开发绿色有机化学实验，进一步提高教学质量，改善实验教学效果。

［1］黄丹,范崇光.论有机化学实验的绿色化[J].实验室研究与探索,2001,20（5）:33-34.

［2］刘晟波，赵鑫，等.大学有机化学实验绿色化探究[J].中国科教创意导刊，2009，25：26-27.

［3］虞春妹，刘晟波.高校有机化学实验的绿色化管理路径探究[J].中国教育装备，2010，7：119-120.

［4］马志成，项光其，等.基础化学实验绿色化探讨[J].实验室研究与探索，2004，23（2）：4-5.

［5］杨志强，王莉贤，等.绿色化学与有机化学实验[J].实验室研究与探索，2005，24(11)：84-86.

［6］谢瑜珊，等.浅谈有机化学实验绿色化教学改革的实施[J].广州化工，2012，40(11)：234-235.