在药学专业化学实验教学中渗透绿色化学新理念

胡馨 周振环 黄子豪

摘    要： 绿色化学理念越来越受到各高校的重视，将绿色化学理念不断渗透到化学实验教学中具有重要意义。本文对药学专业化学实验课程体系，即四大化学实验分别进行分析，探讨如何在高校化学实验教学中渗透绿色化学理念。

关键词： 绿色化学理念    化学实验    药学专业

20世纪90年代，在环境与发展矛盾日益突出的形势下，绿色化学作为新兴交叉学科应运而生，利用化学技术和方法减少甚至消灭对人类健康、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、产物、副产物等的使用和产生。绿色化学的理想是不再使用有毒、有害物质，不再产生废物，它是一门从源头上阻止污染的化学。

化学是一门以实验为基础的自然科学，实验教学是培养学生创新能力和优良素质的有利手段。药学实验教学与绿色化学联系最为紧密，药学专业的实验课大多与化学有关。实验室是高校进行教学和科研的重要基地，是激发学生学习兴趣和培养学生实践能力的重要场所。但由于现有技术水平的限制，为了达到某些教学目的，不得不开设一些非绿色实验，由此而产生废液、废渣、废气。目前我国高校的各类药学（化学）实验室就像一座座微型化工厂，每天排放着各种污染物，而且由于化学实验中所用试剂品种多，排放的污染物成分复杂，治理起来更加困难，并对生态环境造成很大污染。因此，在高校药学专业药学（化学）实验课中渗透绿色化学理念已迫在眉睫[1]。

我校现行的药学专业化学实验课程体系是：无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验和物理化学实验，简称四大化学实验。将绿色化学新理念适时地渗透于四大化学实验课程中具有重要意义。

一、无机化学实验绿色化

无机化学实验作为药学专业学生进入大学后的第一门化学基础实验课，在整个药学教学过程中处于举足轻重的地位，将绿色化学理念融入其中，不仅能保证学生具有良好的实验环境，而且能使学生在潜移默化中感受绿色化学的教育[2]。

在化学实验中废液、废渣的排放是不可避免的，根据实验目的，在不影响实验效果的前提下尽量使用低毒和无毒化学试剂替代有毒化学试剂以减少有毒试剂的排放。例如：传统实验中，沉淀离子及沉淀剂大部分使用的是Pb（NO■）■和K■CrO■，采用这些沉淀离子及沉淀剂现象比较明显，但Pb、Cr是有毒重金属，排放到水中会对水资源造成严重污染。为了既保留传统实验的精华，又减少实验废弃物对环境的污染，我们根据绿色化学理念及多相离子平衡的实验原理重新选择沉淀离子及沉淀剂。对传统实验和改进实验进行对比如下（表1）。

表1    传统实验和改进实验的对比

结果表明：改进后实验效果也非常好，同样达到了实验目的，并且减少了有毒物质的使用和排放，实现了无机化学实验的绿色化。

同时，利用计算机模拟化学实验可减少药品的损耗，安全且可防止环境污染，此方法适用于模拟那些易燃、易爆危险性较大的实验，以及演示某些常规所不允许的实验操作，如用启普发生器制取乙炔等。

二、有机化学实验绿色化

大部分有机化学实验课采取传统教学模式，即基本操作实验、基础性质实验、合成实验，存在诸多弊端[3]。随着实验设备的不断更新与完善，充分利用实验室现有实验条件，将有机化学实验实行绿色化，不仅能锻炼学生的基本实验操作能力，而且可降低“三废”的排放，减少对环境的污染。

首先，合理选择和重组实验内容，不但满足了培养学生实验技能和科研能力的需要，而且体现了有机化学绿色化的思想[4]。例如，将“由苯制备硝基苯”“铬酸氧化法制备环己酮”等实验删除，因为此类实验中原料和产物的毒性较大，会通过皮肤进入血液而引起中毒并且在体内难以代谢。同时可增加“从茶叶中提取咖啡因”绿色化实验[5]，此实验中练习了三个实验操作：回馏、蒸馏和升华，不仅训练了学生的动手操作能力，而且所用药品和试剂无毒无污染。在达到应有实验效果的同时减少了实验原料对环境的污染。

其次，利用半微量实验代替常量实验。在半微量化实验教学过程中，把化学实验“绿色化”作为探究型课题，让学生进行探究，鼓励他们对原有可能导致环境污染的常规实验方法进行改进或重新设计[6]，减少药品用量，选用低毒试剂。

三、分析化学实验绿色化

分析化学是药学专业学生的必修课程，分析化学实验与其他实验一样，在传统的样品采集、处理、测试中均会产生一些有毒有害或对环境不友好的废弃物。将绿色化学思想融于分析化学试验教学中，有效地减少实验过程中对环境造成的污染，培养学生的绿色化意识是高校分析化学实验教学改革的重点[7]。

将单个独立的实验以串联形式连起来，可最大限度地利用化学试剂。例如，重铬酸钾法测定铁含量是一个非常经典的分析化学实验，并且与实际联系紧密，学生通过此实验可以进一步掌握氧化还原滴定法的基本原理。实验中所用的重铬酸钾非常稳定、易提纯并且氧化性适宜，适合用作滴定剂。为此，我们将重铬酸钾法测铁含量和间接碘量法实验进行串联，在重铬酸钾法测铁含量实验中用来润洗滴定管的重铬酸钾和滴定结束后剩余的重铬酸钾溶液进行再利用，因为该部分溶液仍较纯净且浓度在一定范围，作为废液弃置非常浪费。因此，可测定单独收集的该部分重铬酸钾溶液的准确浓度，作为间接碘量法中标定Na■S■O■的基准物质。由此可见，串联实验一方面可以减少药品的浪费，另一方面能够相对降低对环境的污染。

四、物理化学实验绿色化

物理化学实验课是继普通物理、无机、分析等前修实验课后的一门综合基础化学实验课，是连接基础学科、应用学科和科学研究的桥梁，对于培养学生“绿色化学”意识具有直接作用[8]。

首先是实验装置绿色化。在诸多物理化学实验中，传统的测温、测压仪器都是大量含汞仪器。如在测量凝固点下降时使用的贝克曼温度计、测定液体饱和蒸汽压时使用的U型管水银压力计、测量大气压时使用的水银气压计等。水银是有毒有害的物质，实验过程中一旦操作不慎，发生泄露，将造成污染，危害学生和教师的健康。因此，可使用新型测温测压仪器，例如用数字式精密温差测量仪取代原有的贝克曼温度计;用数字式低真空测压仪取代原有的U型管水银压力计;用数字式气压计取代水银气压计。它们采用新型传感技术，精度高、稳定性好、无污染。这些仪器的使用不仅解决了汞污染问题，而且操作简单、读数清晰、测量精度高，使物理化学实验的测温测压手段更方便更安全。

其次是实验内容绿色化。根据“绿色化学”从源头消除污染的原则，可采用无毒或低毒的药品代替有毒药品的方法实现实验的绿色化。如在“双液系相图”实验中可用环己烷代替苯，环己烷的毒性还不及苯的十分之一。此外，在“纯液体饱和蒸汽压的测定”实验中的用纯水为研究对象替代纯有机液体，在“表面张力测定”实验中使用乙醇代替正丁醇，使化学药品的污染在源头上得到了控制。实验经改进后污染程度降低，实验成本降低，同时实验效果很理想。

绿色化学作为一种理念，渗透到药学专业化学实验课中很有必要，有充分的可行性。这种意识不仅有助于学生最大限度地拒绝或减少化学实验造成的环境污染，更加重要的是能够促使学生主动从身边做起，从“点滴”做起，在强化绿色化学和环境保护意识的过程中逐步成为集科学精神与人文修养于一身的合格药学专业大学生。

参考文献：

[1]赵英福，吴兆华，李春彦.在药学专业化学实验中渗透绿色化学新理论[J].解放军药学学报，2008，24（1）：90-91.

[2]王文云，徐绍芳.绿色化无机化学实验的应用与推广[J].实验室科学，2009，6：165-167.

[3]吴兴奋.有机化学实验教学新模式与《绿色化学》[J].中国教育技术装备，2006（9）：9-10.

[4]李和平，龙晖.改革有机化学实验，提高学生创新能力[J].实验科学与技术，2007，5（4）：81-82.

[5]杨绍娟，孟令强.高校有机化学实验绿色化教学探讨[J].安徽农业科学，2013，41（21）：9175-9178.

[6]张继成.在化学创新教育中应重视微型实验的研究与应用[J].实验技术与管理，2007，24（12）：126-128.

[7]王元兰.分析化学实验教学中进行绿色化学教育的探索与实践[J].广东化工，2007，12（34）：109-111.

[8]向阳.物理化学实验教学改革实践与再思考[J].实验室研究与探索，2006，25（11）：1423-1425.

2014年赣州市社会科学研究课题，编号：14522。