浅谈绿色化学思想在无机化学学科中的体现

浅谈绿色化学思想在无机化学学科中的体现

林三泰

(韩山师范学院化学系，广东 潮州 521041)

摘要：通过对绿色化学思想在无机化学学科作用的分析，研究其在无机化学的理论和实验教学中的应用。

关键词：绿色化学无机化学理论实验教学

随着科学技术的迅猛发展，人类创造了高度的物质文明，化学作为中心学科，起到了推动人类进步的极其重要作用。但是随着化学科技的发展，也加大了对自然资源的无限制消耗，加重了对环境污染和生态平衡的破坏。在此形势下，绿色化学应运而生，其在污染源头防止污染产生的科学理念，是对传统化学思维的创新与发展。

因此，我们可以在无机化学理论及实验教学中，通过各种教育环节、渠道，全方位渗透绿色化学思想，使学生树立起绿色意识，并通过实践培养学生绿色化学研究能力，提高科学素质水平。而对于中学化学教学,绿色化学思想意识的传递不仅是素质教育的要求,更是树立环保意识,实现绿色化学的现实需要。化学教师绿色意识的树立是绿色化学走向中学课程的前提,教师的观念会在教学过程中潜移默化地传授给学生。因此,无机化学学科教学中绿色化学思想的有效渗透极其重要。

1.绿色化学概述

绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。是指在制造和应用化学产品时应有效利用(最好可再生)原料，消除废物和避免使用有毒的或危险的试剂和溶剂的一门学科。绿色化学的最终目标是在生产可造福人类的化学产品的同时，从源头防止污染的产生，研究的是与环境友好的化学反应和技术，利用化学来预防污染。绿色化学是“预防污染”的根本手段。从科学观点看，绿色化学是化学科学基础内容的更新; 从环境观点看，它是从源头上消除污染; 从经济观点看，它合理利用资源和能源，降低生产成本，符合经济可持续发展的要求。它的主要特点是具有“原子经济性”，实现“零排放”。既能够充分利用资源，又能够实现防止污染。

2.绿色化学教育思想概述

绿色化学教育思想具体是指以绿色思想为化学教学的指导理念，并将化学的真理特性与化学和人文需要的合理性结合起来，以求达到培养学生绿色意识的目标的实践教学。高中绿色化学教学是一个包含科学的指导思想、绿色的化学工艺与技术以及绿色化的教学模式在内的一个完整的教学体系。同时，在具体的教学实践中，还应当将绿色思想实际运用到实际生活中，以达到将保护环境和可持续发展的思想深深植根于学生的脑海和学以致用的目的。

3.无机化学学科中的绿色化学思想体现

3.1　绿色化学思想在无机化学理论教学中的体现

3.1.1在教学中渗透绿色化学的相关知识。

教材是教学依据的根本性资料。因此，将绿色化学思想引入高中化学课堂就需要从教学内容上入手。当然，对教材内容的调整要在保证完成原有高中阶段化学教学任务的基础上，添加适量的绿色化学内容，此外，还要将原有的内容与绿色化学元素结合起来。例如，在讲解有机化和塑料时，教师可以根据废弃塑料的回收利用为内容，让学生自己讨论废弃塑料的可能用途，以提高学生对于变废为宝理念的认知和实践。

具体例子，在讲解化学反应与能量这一内容时，可以将学生引入提高燃料燃烧效率和研发清洁燃料的领域。引出当今世界的主要能源仍是煤、石油、天然气等。然而,这些天然能源资源总是有限的,且其燃烧过程放出大量的SO2、NOx、CO2等大气污染物。需开发新能源,如:化学能、太阳能、风力能、核能、水力发电、氢能源等。其中对氢能源的研究近年来获得了迅速的发展。氢气作为燃料的最大优点是它燃烧后生成物是水,不会污染环境,且资源丰富(水)。因此,各国对氢能源的研究愈加重视。另外,在化学电源中,氢燃料电池也是一种理想的、高效率的、无污染的能源装置。通过渗透绿色化学思想提高学生保护环境的意识。

3.1.2在教学中鼓励重新设计对环境友好的化学反应途径和产品。

在化学实验课堂中，对于希望能更高效地制取目标产物或对于一些产生有毒化学物质的反应可以采用其他途径的化学反应来实现。所以，可以引导学生尽量通过多种途径去设计合成路线,然后选出制备相同量的目标产物时,反应物用量、副产物、步骤都最少,污染又最小的合成路线,这是原子利用率最高的反应途径。例如，硫酸铜是制备其它铜化合物的重要原料。教材中讲到制备硫酸铜两种常见的方法，即浓硫酸溶解法和氧气和稀硫酸与铜反应的制法，其反应分别为：

Cu+2H2SO4(浓)==CuSO4+2H2O+SO2

2Cu+2H2SO4(稀)+O2==CuSO4+2H2O

上述方法能耗较大，产率低，且第一种方法产生的SO2对空气污染严重。目前用O2和稀H2SO4及Cu在有HNO3催化的情况下，低压一步制备CuSO4的方法，其优点是能耗小，工艺简单，产率高。其反应方程式为：

2Cu+O2+2H2SO4(稀)==CuSO4+H2O

(反应条件为：在60-90℃，0.5-1MPA，HNO3为催化剂)

此时，可以引出重要的绿色化学概念——“原子经济性”反应，即原料究竟有百分之几的原子百分之百地转变成产物，不再产生副产物或废物，实现废物的零排放。可见制CuSO4的反应可改变成低压一步法的原子经济反应，这是一种对环境友好的工艺。

3.2　绿色化学思想在无机化学实验教学中的体现

3.2.1在无机化学实验中采用绿色的化学试剂。

在实验时应尽量选择无毒无害试剂或具有潜在环保属性的试剂。一般无机化学教材,只简单地谈到Cl2、SO2具有漂白作用,可使某些染料和有机色质褪色。既未指出它们对环境污染造成的危害,也没讨论如何治理它们对环境造成的污染。对此,我们进行绿色化学知识的补充,即把有氯漂白或SO2漂白改为无氯漂白和无SO2漂白,可用O2、O3、H2O2、Na2O2等物质选择性地用于棉、麻、纸张、动物毛发等的漂白,使用它们的无污染漂白对传统的造纸业将是一场绿色革命。又如将鉴定溴离子和碘离子时使用的氯水改为双氧水,可以省去制备氯气的烦琐操作,避免氯气、氯水对环境及健康造成的不良影响,又可以让学生对学过的知识进行灵活运用。另外在实验时尽量选择水作溶剂,应尽量避免有毒、有害和挥发性有机溶剂使用,尤其是卤代烃类溶剂的使用。

3.2.2在进行无机化学实验时，多推广微型化学实验。

微型化学实验是着眼于环境安全和污染预防的需要,用尽可能少的药品,在微型化的仪器装置中进行的化学实验,具有节省试剂、减少污染、缩短实验时间、安全、节约经费、便于携带等优点,还可以起到激发学生学习化学的兴趣,强化动手能力的训练,培养创新思维,强化环保观念等积极作用。如卤素的性质实验,所用药品种类多,份量大,实验中尽量改用滴板替代试管做实验,或在滤纸上进行卤素单质氧化性实验,使药品用量最小化,减少废物污染。另外,将有H2S、SO2、NOx、HCl、Cl2等产生或参加的开放式实验,改造为全封闭实验,使反应过程中产生的尾气用相应的化学液体吸收;并在实验室配备必要的通风设备,把实过程中产生的有毒、有腐蚀性或易爆的气体及时排出室外;加大对化学实验废液处理及研究力度等,都是绿色化学的方法。

随着经济的不断发展，人们对于生活环境质量要求的不断提高，绿色化学的思想也越来越受到人们的关注和推崇。作为新世纪的接班人，有着严谨的绿色化学思想也成为现代社会对于人才选拔必不可少的考察内容。因此，在高中化学课堂中引入绿色化学思想是时代发展的要求。

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