時(shí)間:2023-03-14 14:49:12
序論:好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過(guò)程,我們?yōu)槟扑]十篇綠色化學(xué)范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來(lái)更深刻的閱讀感受。
1 引言
綠色化學(xué)旨在從源頭消除污染,是使人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的化學(xué),其內(nèi)容包括新設(shè)計(jì)或者重新設(shè)計(jì)化學(xué)合成、制造方法和化工產(chǎn)品來(lái)根除污染源,是最為理想的環(huán)境污染防治方法。初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,無(wú)論是演示實(shí)驗(yàn)還是學(xué)生實(shí)驗(yàn),若處理不當(dāng),都會(huì)對(duì)環(huán)境會(huì)造成污染。就這一問(wèn)題,要求對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新,進(jìn)行綠色化設(shè)計(jì)。如何把綠色化學(xué)教育更好地貫穿于初中化學(xué)教學(xué)的全過(guò)程之中,是時(shí)代給化學(xué)教育提出的一個(gè)新的研究課題。
2 化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的意義
化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化會(huì)給學(xué)生帶來(lái)終身的影響,環(huán)境質(zhì)量與學(xué)生及其家人的生活息息相關(guān),通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的教育,可以使他們關(guān)心自己身邊的環(huán)境,知道自己有能力改變世界,知道健康與環(huán)境之間的聯(lián)系,了解個(gè)人利益與環(huán)境的關(guān)系。讓大家知道并不是只有科學(xué)家和專(zhuān)業(yè)環(huán)境工作人員才能夠?yàn)榄h(huán)境做出貢獻(xiàn),我們每一個(gè)人都可以為地球的綠色化做出自己的貢獻(xiàn)。只有教師、實(shí)驗(yàn)員、學(xué)生、學(xué)校、社會(huì)共同努力,才能夠早日真正實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化。
3 加強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化制度
3.1 提高實(shí)驗(yàn)員的素質(zhì)是化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化實(shí)施的前提。
只有了解化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的知識(shí),才能夠更好地運(yùn)用這些知識(shí)實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化。由于化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化知識(shí)的缺乏,曾經(jīng)有實(shí)驗(yàn)員用四氯化碳擦去黑板上的水筆印記,結(jié)果中毒被送進(jìn)醫(yī)院;也曾經(jīng)有實(shí)驗(yàn)員不在水中切割白磷,結(jié)果著火,差點(diǎn)釀成大禍。只有高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)員,才知道如何更好地保護(hù)自己,如何更好地保護(hù)環(huán)境。所以我們不能忽視實(shí)驗(yàn)員的工作,應(yīng)該大力提高實(shí)驗(yàn)員的各方面的素養(yǎng)。為了幫助教師和學(xué)生配制實(shí)驗(yàn)試劑,制取實(shí)驗(yàn)氣體,實(shí)驗(yàn)員經(jīng)常接觸高濃度、大劑量的液體和氣體。首先需要讓他們了解了各種試劑的具體危害。這樣,即使是出于保護(hù)自身健康的需要,他們也能夠積極主動(dòng)地采用綠色化的實(shí)驗(yàn)。
3.2 配制低濃度藥品。
初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)很多并未指明所用藥品濃度的大小,在保證實(shí)驗(yàn)成功的前提下,盡量配制較低濃度的藥品。這樣既能節(jié)約藥品,又減少了污染。如初中實(shí)驗(yàn)中鹽酸和氫氧化鈉是最常用的藥品,一般來(lái)說(shuō),稀鹽酸的濃度為1:4(鹽酸和水的體積比),氫氧化鈉溶液的濃度為1%,如果是學(xué)生實(shí)驗(yàn),還可以進(jìn)一步稀釋。當(dāng)然也有特殊情況,為了保證實(shí)驗(yàn)的成功,也要用較濃的溶液,如在做鑒別葡萄糖演示實(shí)驗(yàn)時(shí),氫氧化鈉溶液的濃度為10%。做氫氧化鈣溶液和碳酸鈉溶液反應(yīng)時(shí),碳酸鈉溶液必須是飽和狀態(tài),這樣現(xiàn)象才會(huì)比較明顯。
3.3 微型化實(shí)驗(yàn)儀器。
微型化學(xué)實(shí)驗(yàn),是1982年開(kāi)始在美國(guó)研究試用的一種新型的試驗(yàn)方法。被譽(yù)為化學(xué)實(shí)驗(yàn)的革命。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是為減少資源消耗和化學(xué)污染而發(fā)展起來(lái)的一種化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新方法、新技術(shù),為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革開(kāi)辟一條新的路徑。它具有節(jié)約藥品、節(jié)省時(shí)間、安全、減少污染、激發(fā)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的興趣等優(yōu)點(diǎn)。所以對(duì)一些初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化設(shè)計(jì)體現(xiàn)綠色化學(xué)思想是很有必要的。
例如,在分組實(shí)驗(yàn)中藥品的用量很大,特別是金屬性質(zhì)和酸堿鹽性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。雖然在剛開(kāi)始接觸化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)就強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性,但由于初中階段的學(xué)生自律和自控能力較弱,實(shí)際操作中藥品的用量很難控制,造成的浪費(fèi)大,污染也大,考慮這些,我們申購(gòu)了一批15×100規(guī)格小試管代替之前用的15×150規(guī)格的試管,盡量減少藥品的用量從而減少污染。在做氨分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)分組實(shí)驗(yàn)時(shí),科教版教材上用的是一只大燒杯罩住分別裝有濃氨水和酚酞試液的小燒杯,實(shí)驗(yàn)所需藥品量較大,實(shí)驗(yàn)耗時(shí)較長(zhǎng),且濃氨水有揮發(fā)性和刺激性氣味,對(duì)環(huán)境有污染。為了減少環(huán)境污染,我們對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行微型化設(shè)計(jì),用兩個(gè)格子的塑料藥片板代替兩個(gè)小燒杯,固定在玻璃片上,分別滴加濃氨水和酚酞試液,再用50mL的小燒杯罩住藥片板。這樣的設(shè)計(jì),大大減少了藥品的用量、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、環(huán)境污染等。該設(shè)計(jì)如果用于演示實(shí)驗(yàn),可以利用投影,放大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,提高演示實(shí)驗(yàn)的效果。
3.4 規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作。
綠色化學(xué)與傳統(tǒng)的化學(xué)的共同之處在于都能為人類(lèi)生活做出貢獻(xiàn),但綠色化學(xué)是使反應(yīng)物的原子100%利用,且實(shí)現(xiàn)零排放,即在變廢為寶的同時(shí)又節(jié)約了環(huán)境。綠色化學(xué)的原子經(jīng)濟(jì)性的反映有兩個(gè)顯著有點(diǎn):一是最大限度的利用了原料,二是最大限度的減少了廢物的排放。原子利用率的表達(dá)式是:原子利用率=(預(yù)期產(chǎn)物的式量/反應(yīng)物質(zhì)的式量之和)×100%。
一、綠色原料
綠色原料的選取是進(jìn)行綠色化學(xué)的開(kāi)始,所以選擇原料是十分重要的,要考慮各個(gè)方面的影響。如以塑料為例,塑料在工程材料總產(chǎn)量中居第二位,僅次于鋼鐵材料。但“白色污染”問(wèn)題引起廣泛關(guān)注后,可降解塑料成為了本文由收集整理化學(xué)界的新熱點(diǎn)。21世紀(jì)初我國(guó)塑料制品使用量較大,導(dǎo)致廢棄塑料達(dá)到幾千萬(wàn)噸,其污染所造成的環(huán)境壓力就相當(dāng)大了。但如果這些廢棄塑料中有少部分是可降解塑料,那對(duì)于我們的環(huán)境改善將會(huì)很有利。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)生產(chǎn)可降解塑料的廠家還不多,遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到市場(chǎng)需求量。
目前世界各國(guó)生產(chǎn)可降解塑料的類(lèi)型主要有光降解塑料、生物降解塑料、化學(xué)降解塑料和組合降解塑料等類(lèi)型。其中光降解塑料和生物降解塑料研究是我國(guó)“八五”科技攻關(guān)的一個(gè)重大項(xiàng)目,已取得一些進(jìn)展。
二、綠色溶劑
造成環(huán)境污染不僅來(lái)源于制造產(chǎn)品的原料,也與生產(chǎn)過(guò)程中使用的溶劑有關(guān)。目前廣泛使用的高揮發(fā)性的有機(jī)化合物溶劑對(duì)環(huán)境又十分不利,急需找到替代品,即無(wú)毒無(wú)害的溶劑已經(jīng)成為研究綠色化學(xué)的重要任務(wù)。
正如超臨界流體,它是指超臨界溫度及超臨界壓力下的流體,是一種介于氣態(tài)與液態(tài)之間是流體。超臨界流體的特征是具有流體密度、氣體粘度、擴(kuò)散系數(shù)適度和具有可壓縮性且無(wú)毒、不燃性,但可觀的還是廉價(jià)。
三、綠色催化劑
1836年瑞典化學(xué)家berzelius提出催化劑作用這一概念后,催化劑在化學(xué)反應(yīng)中就一直在發(fā)展,但許多傳統(tǒng)的催化劑如液體酸催化劑都對(duì)設(shè)備嚴(yán)重腐蝕、對(duì)人的身體也有很大危害,還有就是排泄物對(duì)環(huán)境的污染很大。
綠色固體酸堿催化劑在工藝上很易實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn),不存在產(chǎn)物與催化劑分離及對(duì)設(shè)備的損壞等,并且活性高,這就大大提高生產(chǎn)效率。分子篩催化劑的乙苯液相烴化技術(shù)較為成熟,徹底消滅了廢液排放,廢渣也少且無(wú)毒無(wú)腐蝕性。
四、綠色食品添加劑
我們每天必須攝入一定量的食物來(lái)滿(mǎn)足自身的生長(zhǎng)和發(fā)育,但隨著生活水平的提高,生產(chǎn)商為了迎合消費(fèi)者的更高要求,色、香、味和行都要考慮到,且還要延長(zhǎng)保存時(shí)間。市場(chǎng)上很多食品添加劑是化學(xué)合成物質(zhì),往往具有一定的毒性,所以在選擇時(shí)一定要小心。
海藻糖是一種具有很好防腐作用的防腐劑,這是由它的抗干燥特性決定的,它是一種非特異性保護(hù)劑,幾乎能保護(hù)所有的生物分子,且還能在干燥的環(huán)境下形成保護(hù)膜,達(dá)到了防腐和保存的雙重效果。
瓊脂是一種天然增稠劑,又叫做瓊膠,
轉(zhuǎn)貼于
它是一種半乳糖的多糖聚合體,能改善食品物理性質(zhì),增加其粘稠性。瓊脂在我國(guó)很早就可食用了,特別是用于糖果的制造,還有就是增加果醬的粘度。由于瓊脂具有粘著性、彈性和持水性,所以它的食用范圍非常廣泛。
五、綠色農(nóng)藥
農(nóng)藥的種類(lèi)很多,有的農(nóng)藥可以長(zhǎng)期存留在土壤中,很大程度上破壞了生態(tài)平衡,還有的進(jìn)入到食品中,嚴(yán)重的危害了人們的身心健康。
綠色無(wú)公害農(nóng)藥有微生物農(nóng)藥、植物源農(nóng)藥、基因工程農(nóng)藥、化學(xué)合成類(lèi)農(nóng)藥、半合成生物農(nóng)藥和激素與信息素等較為廣泛。21世紀(jì)人類(lèi)面臨的挑戰(zhàn),綠色農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)甚至國(guó)民經(jīng)濟(jì)中也會(huì)占有重要位置,所以大力開(kāi)發(fā)新型高效低毒的綠色農(nóng)藥是發(fā)展的必然趨勢(shì)。
六、綠色化學(xué)品
在我國(guó),環(huán)境保護(hù)的教育已納入化學(xué)新課標(biāo)的基本理念及教材之中。解決化學(xué)污染,最根本的問(wèn)題就是培養(yǎng)具有環(huán)境保護(hù)意識(shí)的人,需要將綠色化學(xué)思想貫穿于高中化學(xué)教育的全過(guò)程,尤其是在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中貫穿綠色化學(xué)思想。綠色化學(xué)又稱(chēng)為環(huán)境無(wú)害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué)。其理想在于不再使用有毒、有害的物質(zhì),不再產(chǎn)生廢物。從高中化學(xué)科學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看,綠色化學(xué)是化學(xué)科學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容的更新;從環(huán)境觀點(diǎn)來(lái)看,它強(qiáng)調(diào)從源頭上消除污染;從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)來(lái)看,它提倡合理利用資源和能源,降低生產(chǎn)成本,這是符合可持續(xù)發(fā)展要求的。所以,對(duì)學(xué)生進(jìn)行綠色化學(xué)教育不僅是現(xiàn)實(shí)所迫,也符合新課標(biāo)素質(zhì)教育的要求。那么,怎樣對(duì)學(xué)生進(jìn)行綠色化學(xué)教育呢?筆者認(rèn)為主要有以下幾個(gè)方面:一是以點(diǎn)帶面,逐步樹(shù)立學(xué)生的環(huán)境憂(yōu)患意識(shí)。二是見(jiàn)縫插針,在化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)知識(shí)。三是學(xué)以致用,用綠色化學(xué)觀點(diǎn)改進(jìn)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)。
二、教學(xué)中的具體做法
1、以點(diǎn)帶面逐步樹(shù)立學(xué)生的環(huán)境憂(yōu)患意識(shí)。對(duì)學(xué)生進(jìn)行環(huán)境教育,首先要使學(xué)生對(duì)環(huán)境保護(hù)的重要性、必要性和緊迫性有清醒的認(rèn)識(shí)。環(huán)境危機(jī)意識(shí)是環(huán)境教育最適宜的切人點(diǎn)。利用高中化學(xué)學(xué)科優(yōu)勢(shì),教師可以以點(diǎn)帶面,介紹環(huán)境污染及其危害,逐步樹(shù)立學(xué)生的環(huán)境憂(yōu)患意識(shí),從而培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)思想及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。例如,在講化學(xué)“硫和氮的氧化物”.一節(jié)時(shí),先讓學(xué)生閱讀“空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)”,并由學(xué)生相互討論工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境造成的污染的嚴(yán)重性。進(jìn)而有的放矢地講述世界環(huán)境污染最著名的“公害”和“十大事件”,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到保護(hù)環(huán)境、防止污染的重要性和緊迫性。
2、在化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)內(nèi)容。化學(xué)不僅在資源開(kāi)發(fā)上能發(fā)揮重要作用,在資源的綜合利用以及環(huán)境保護(hù)方面同樣大有用武之地?,F(xiàn)行的高中化學(xué)教材已經(jīng)融人了綠色化學(xué)知識(shí),教學(xué)中要時(shí)刻體現(xiàn)出綠色化學(xué)的原則,滲透綠色化學(xué)教育。例如,在講“化學(xué)反應(yīng)及其能量變化”時(shí),說(shuō)說(shuō)能量的開(kāi)發(fā)與利用、能源的合理開(kāi)發(fā)與利用;“鹵素”中氯氣用于自來(lái)水消毒的利弊、氟利昂對(duì)臭氧層的破壞與保護(hù)等;硫和氮的氧化物”中講講酸雨的危害與防治、大氣的污染一與防治等;“硅和硅酸鹽工業(yè)”中說(shuō)說(shuō)傳統(tǒng)建筑材料、裝飾材料的危害及為何提倡使用綠色建筑材料等;講“氮的氧化物”時(shí),穿插汽車(chē)尾氣的排放、氮氧化物造成的光化學(xué)煙霧、水中氮磷過(guò)多造成富氧化而形成赤潮等的危害;講“金屬的化學(xué)性質(zhì)”時(shí),插入鋁對(duì)人體的危害與應(yīng)用、金屬礦物的合理開(kāi)發(fā)利用等;“烴與烴的衍生物”中講講生態(tài)環(huán)境的破壞與保護(hù)、室內(nèi)化學(xué)物質(zhì)的污染與健康、農(nóng)藥與化學(xué)、與化學(xué)、白色污染與綜合治理等知識(shí)。使學(xué)生意識(shí)到應(yīng)如何合理應(yīng)用化學(xué),用綠色化學(xué)觀點(diǎn)防治污染、保護(hù)環(huán)境,為人類(lèi)能生存在一個(gè)綠色的地球上做出自己的貢獻(xiàn)。
“綠色化學(xué)”這個(gè)名稱(chēng)最早出現(xiàn)在美國(guó)環(huán)保局的官方文件中,以突出化學(xué)對(duì)環(huán)境的友好。1995年,美國(guó)總統(tǒng)克林頓、副總統(tǒng)戈?duì)枌?zhuān)設(shè)了“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”,以推動(dòng)社會(huì)各界進(jìn)行化學(xué)污染預(yù)防和工業(yè)生態(tài)學(xué)研究,鼓勵(lì)支持重大的創(chuàng)造性的科學(xué)技術(shù)突破,從根本上減少乃至杜絕化學(xué)污染源。由于上述原因,使得“綠色化學(xué)”這個(gè)名稱(chēng)廣為流傳。
“把綠色化學(xué)融合與中學(xué)課程教材改革和和課堂教學(xué)改革之中,便綠色化學(xué)成為中學(xué)化學(xué)教育的一個(gè)重要的組成部分,這是中學(xué)化學(xué)教育的嶄新課題?!?/p>
二、“綠色化學(xué)”在中學(xué)化學(xué)中的滲透
1.立足課堂,滲透綠色知識(shí)
化學(xué)課堂是教學(xué)的主陣地,也是向?qū)W生傳授環(huán)保知識(shí)的好場(chǎng)所。綠色化學(xué)要求與環(huán)境教育宗旨是高度一致的。在實(shí)施環(huán)境教育的過(guò)程中,要向?qū)W生闡明綠色化學(xué)的觀點(diǎn),要求使他們樹(shù)立起防止污染、保證人類(lèi)生存質(zhì)量的責(zé)任感?;瘜W(xué)教師要充分挖掘和利用教材中的環(huán)保知識(shí)內(nèi)容,采取滲透的方式,在介紹某種物質(zhì)或操作方法是自然的引入相關(guān)的環(huán)保知識(shí),讓學(xué)生增長(zhǎng)環(huán)保知識(shí)。如講二氧化碳時(shí),我就向?qū)W生說(shuō)明它是一種主要的大氣污染物,他和氮氧化合物都是形成酸雨的主要物質(zhì),空氣中二氧化硫70%來(lái)源于工業(yè)燃料,12%來(lái)源于工業(yè)燃油,其余則來(lái)源于生活燃煤等。它既直接危害人的身體健康,又可以導(dǎo)致水質(zhì)酸化,水生動(dòng)物減少或絕跡,樹(shù)木、莊稼枯死,還能腐蝕建筑物和文物。通過(guò)介紹是學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到二氧化硫是污染大氣得有害氣體之一。最后讓學(xué)生討論,如何讓學(xué)生討論:如何防止和減少二氧化硫的污染,這樣既增強(qiáng)了學(xué)生的環(huán)保意識(shí),又調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
2.立足實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)綠色習(xí)慣
化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅可以使學(xué)生觀察到用語(yǔ)言難以表的清楚的清晰的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,增強(qiáng)直觀的感性認(rèn)識(shí),而且能培養(yǎng)學(xué)生觀察、描述、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。但實(shí)驗(yàn)必定會(huì)涉及到有害、有毒的物質(zhì),從某種意義上講學(xué)校中環(huán)境污染主要來(lái)源于化學(xué)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)和綠色化學(xué)聯(lián)系最為緊密,最為直接,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)貫徹綠色化學(xué)思想是非常必要的。
(1)藥品的貯存的規(guī)范化。如易揮發(fā)的液溴、濃硝酸、濃鹽酸等用鐘罩封閉貯存;對(duì)大多數(shù)有機(jī)物如苯、甲苯、丙酮、甲酸等用專(zhuān)柜避光保存;對(duì)劇如汞、白磷等用專(zhuān)柜上鎖保存,定期檢查貯存情況。
(2)演示實(shí)驗(yàn)中尾氣的吸收處理。如在制取硫化氫、二氧化硫、氯氣、氯化氫、一氧化氮、二氧化氮、氨氣、一氧化碳等氣體時(shí)一定要通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)講清吸收的原因(有害氣體不允許直接排放到大氣中),強(qiáng)調(diào)尾氣吸收的重要性,使學(xué)生深深認(rèn)識(shí)到只要涉及氣體的設(shè)備問(wèn)題就應(yīng)考慮尾氣處理。
(3)規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)中,師生都要接觸有害物質(zhì)和無(wú)害物質(zhì),在實(shí)驗(yàn)中也會(huì)聞到有害和無(wú)害氣體。因此,必須知道學(xué)生要嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)操作的程序,有條不紊地進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)。正確的聞氣體、取藥品、取有毒性原料,甚至如何蓋瓶蓋、放置試劑、取藥品的各種工具的選用、取用藥品量的多少都要向?qū)W生交代清楚;改進(jìn)試驗(yàn)方法,設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)裝置。盡量采用封閉措施,減少師生被動(dòng)接受有毒有害氣體的污染。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,處理化學(xué)廢物和實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的廢氣。把儀器洗滌干凈放回原處,擦洗干凈實(shí)驗(yàn)桌面,這些都要認(rèn)真細(xì)致指導(dǎo),使實(shí)驗(yàn)活動(dòng)從始至終成為對(duì)學(xué)生進(jìn)行環(huán)境教育的課堂。
(4)實(shí)驗(yàn)微型化。目前在常規(guī)實(shí)驗(yàn)中,藥品用量較多不僅造成浪費(fèi),還污染環(huán)境。因此,在實(shí)驗(yàn)中用玻璃管制成各種加熱儀器的替代實(shí)驗(yàn)儀器、用點(diǎn)滴板進(jìn)行微型系列實(shí)驗(yàn)。這種方法藥品用量少、反應(yīng)產(chǎn)物少、操作安全,實(shí)驗(yàn)不會(huì)造成危險(xiǎn),對(duì)環(huán)境的污染程度較輕。同時(shí)也達(dá)到了實(shí)驗(yàn)的目的。
3.立足課外,提高綠色素質(zhì)
課堂教學(xué)是對(duì)學(xué)生進(jìn)行綠色教育的主陣地,但課外活動(dòng)形式多種多樣,內(nèi)容豐富多彩,是課堂教育的很好補(bǔ)充。為了全面提高學(xué)生的綠色素質(zhì),組織學(xué)生積極參與課外社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)。
(1)專(zhuān)題講座。對(duì)教材中講的少而對(duì)環(huán)保具有重大意義的內(nèi)容,可以專(zhuān)題講座的形式向?qū)W生介紹,如針對(duì)有的學(xué)生認(rèn)為環(huán)境污染主要是由于工業(yè)生產(chǎn)造成的,與自身沒(méi)有太大的關(guān)系。可見(jiàn)環(huán)境保護(hù)不只是國(guó)家、環(huán)保部門(mén)的事,每個(gè)人都應(yīng)從家庭污染出發(fā)保護(hù)環(huán)境。通過(guò)這些信息的介紹,使學(xué)生感到自身在知道污染破壞環(huán)境,是多么可怕多么可悲,要從自身做起,節(jié)約用水,少使用一次性餐具,少用化學(xué)用品,以減少污染,為保護(hù)環(huán)境而改變生活習(xí)慣。
(2)課外實(shí)驗(yàn)。積極使用課外實(shí)驗(yàn)配合課堂教學(xué),開(kāi)展環(huán)保教育?!昂铀?,雨水酸堿性的檢測(cè)”、“模擬水體受硝酸汞、硫酸銅等污染的檢測(cè)及危害”、“干電池的收回和利用”等,讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中既鍛煉動(dòng)手能力又強(qiáng)化了綠色意識(shí)。
1、綠色化學(xué)的基本概念
綠色化學(xué)是利用化學(xué)原理來(lái)防止污染的一門(mén)學(xué)科,也稱(chēng)環(huán)境無(wú)害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué),在綠色化學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的技術(shù)稱(chēng)為綠色技術(shù)、環(huán)境友好技術(shù)或清潔生產(chǎn)技術(shù)。綠色化學(xué)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程,實(shí)現(xiàn)“零”排放,不產(chǎn)生污染。綠色化學(xué)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程來(lái)說(shuō),包括節(jié)約原材料和能源、淘汰有毒原料、減降廢物的數(shù)量和毒性。 綠色化學(xué)通過(guò)改變化學(xué)品或生產(chǎn)過(guò)程的內(nèi)在本質(zhì),來(lái)減少或消除有害物質(zhì)的使用或產(chǎn)生,是非??茖W(xué)的,是化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。
2、綠色化學(xué)的原則
綠色化學(xué)經(jīng)過(guò)先驅(qū)者10多年的研究與探索,總結(jié)出了綠色化學(xué)的一些理論和原則,為綠色化學(xué)的今后研究工作奠定了墓礎(chǔ)。P.T .A nastas和J.C. W aner提出的12條綠色化學(xué)的原則目前為國(guó)際化學(xué)界所公認(rèn),它反映了近年來(lái)在綠色化學(xué)領(lǐng)域中所開(kāi)展的多方面的研究工作內(nèi)容,同時(shí)也指明了未來(lái)發(fā)展綠色化學(xué)的方向。
3、綠色化學(xué)主要研究?jī)?nèi)容
綠色化學(xué)的研究主要是圍繞化學(xué)反應(yīng)、原料、催化劑、溶劑和產(chǎn)品的綠色化開(kāi)展的,具體包括:新合成方法和路線的研究,特別是新型催化劑和催化過(guò)程的研究;新化學(xué)原料的研究,包括生物質(zhì)資源的沽凈轉(zhuǎn)化和綜合利用;新反應(yīng)條件及過(guò)程的研究,包括對(duì)超臨界流體、環(huán)境無(wú)害的介質(zhì)等的研究;綠色產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研制的研究。
4、綠色化學(xué)的主要研究對(duì)象
4.1 原料的綠色化
現(xiàn)有的化工生產(chǎn)中,仍有不少產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中使用著劇毒原料。為了確保環(huán)境安全和人類(lèi)的健康,尋找無(wú)毒、無(wú)害的原料來(lái)生產(chǎn)人類(lèi)所需的化工產(chǎn)品,是十分必要的。
4.2 化學(xué)反應(yīng)的綠色化
提高化學(xué)反應(yīng)效率符合化學(xué)反應(yīng)綠色化的要求,化學(xué)反應(yīng)的綠色化包括 (1)原子經(jīng)濟(jì)性。即最大限度地利用原料和最大限度地減少?gòu)U物的排放,減少環(huán)境污染。 (2)反應(yīng)的選擇性?;瘜W(xué)反應(yīng)的選擇性包括位置選擇性、化學(xué)選擇性和立體選擇性。
4.3 產(chǎn)品的綠色化
產(chǎn)品的綠色化是綠色化學(xué)的關(guān)鍵部分,其實(shí)質(zhì)就是大力研制并且提供人身更安全的環(huán)境友好型化工產(chǎn)品,如新的海洋生物防垢劑、THPS殺菌劑、滅火制冷劑、二?;職⑾x(chóng)劑等??山到馑芰?、環(huán)境友好農(nóng)藥、綠色燃料、綠色涂料、CFCs替代物等等都是很有發(fā)展前景的綠色產(chǎn)品,隨著技術(shù)的進(jìn)步,越來(lái)越多的產(chǎn)品將會(huì)取代原來(lái)的對(duì)環(huán)境有害的產(chǎn)品。
4.4 催化劑的綠色化
目前在許多化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)工藝中,常采用對(duì)設(shè)備腐蝕較大,污染環(huán)境、危害人體健康和社會(huì)安全的化學(xué)原材料作為催化劑,目前圍繞催化劑的綠色化展開(kāi)的研究主要有:仿酶催化劑、固體酸催化、水溶性有機(jī)金屬配合催化劑及多相催化體系。
4.5 溶劑的綠色化
溶劑在化學(xué)品生產(chǎn)過(guò)程中,廣泛的用做反應(yīng)分離的介質(zhì)或用做清洗劑。當(dāng)前廣泛使用的溶劑是揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC),其在使用過(guò)程中有的會(huì)引起地面臭氧的形成,有的會(huì)引起水源污染。
4.6 化學(xué)設(shè)計(jì)的綠色化
化學(xué)設(shè)計(jì)的綠色化是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助的綠色化學(xué)設(shè)計(jì)。其做法是:首先建立一個(gè)盡可能全的化學(xué)反應(yīng)的資料庫(kù),利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行可能的化學(xué)反應(yīng)的組合;其次確定目標(biāo)產(chǎn)物和可能采用的原料;第三讓計(jì)算機(jī)找出能生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物的反應(yīng)及所需原料,第四以上一步的原料為目標(biāo)產(chǎn)物再做搜尋,找出該目標(biāo)產(chǎn)物的合成反應(yīng)原料,直到得出預(yù)定的原料;最后比較各條可能的反應(yīng)路線的經(jīng)濟(jì)技術(shù)性及環(huán)境效應(yīng),從中選出最佳途徑。
4.7 合成技術(shù)的綠色化
合成技術(shù)的綠色化是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的,其宗旨是要減少有毒有害物質(zhì)的使用,該技術(shù)采用一些特別的非傳統(tǒng)的化學(xué)方法,獲得多種環(huán)境效果,改善產(chǎn)品的選擇性,降低單位產(chǎn)品的能耗。其中電化學(xué)發(fā)是新世紀(jì)潔凈技術(shù)的重要方法,該方法在化學(xué)反應(yīng)中無(wú)需使用有毒有害試劑,而且還可以使反應(yīng)在常溫、常壓下進(jìn)行,所以,電化學(xué)方法在潔凈合成中個(gè)有獨(dú)特的魅力。
5、綠色化學(xué)的新技術(shù)和新工藝
5.1 催化技術(shù)
催化劑,不僅可以加速反應(yīng)的過(guò)程,極大地改善化學(xué)反應(yīng)的選擇性和提高轉(zhuǎn)化率,提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本,而且能從根本上減少或消除副產(chǎn)物的產(chǎn)生,減少污染,最大限度地利用各種資源,保護(hù)生態(tài)環(huán)境,這是綠色化學(xué)研究所追求的目標(biāo)。
5.2 生物技術(shù)
生物技術(shù)被認(rèn)為是21世紀(jì)最具有發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè)之一,是當(dāng)代科學(xué)的高新技術(shù),生物技術(shù)在醫(yī)藥、食品、能源、冶金、化工、精細(xì)化學(xué)品的制造等方面具有廣泛的應(yīng)用。它的最大特點(diǎn)在于能充分利用生物質(zhì)資源,節(jié)約能源,易于實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn),而且可以實(shí)現(xiàn)一般化工技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的化工過(guò)程。生物技術(shù)主要包括:基因工程、細(xì)胞工程、酶工程和微生物工程。
5.3 超聲技術(shù)
化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué),中學(xué)化學(xué)課程涉及較多的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。但目前高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中還存在一些問(wèn)題:有一定數(shù)量的有毒物質(zhì)的制備和性質(zhì)實(shí)驗(yàn),例如SO■,NO,NO■的制備和性質(zhì)實(shí)驗(yàn),苯與溴單質(zhì)反應(yīng),苯與濃硝酸反應(yīng)等,這些實(shí)驗(yàn)對(duì)老師和學(xué)生身體健康的影響和對(duì)環(huán)境造成的污染是不可忽視的。另外學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)所需的藥品用量,化學(xué)儀器,實(shí)驗(yàn)后的廢液、廢氣大量增加,造成的浪費(fèi)和污染也愈加嚴(yán)重。因此實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化,盡量做無(wú)害的實(shí)驗(yàn),無(wú)害化處理實(shí)驗(yàn)的廢棄物,實(shí)現(xiàn)零排放,已是迫在眉睫的事。
一、加強(qiáng)環(huán)保教育,培養(yǎng)綠色化學(xué)意識(shí)。
“綠色化學(xué)”是一門(mén)從源頭上阻止污染的化學(xué),只有從觀念上進(jìn)行“革命”,才能理解,從而才有可能真正重視綠色化學(xué)教育。綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)是在綠色化學(xué)的思想指導(dǎo)下,用預(yù)防化學(xué)污染的新思想、新方法和新技術(shù),對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革而形成化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新方法。因此我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐活動(dòng)中,注意從教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)滲透綠色化學(xué)思想,從不同角度體現(xiàn)綠色化學(xué)教學(xué),將綠色化學(xué)帶給每一位學(xué)生,幫助每一位學(xué)生樹(shù)立綠色化學(xué)觀念和環(huán)境保護(hù)意識(shí)。
(一)結(jié)合教材內(nèi)容對(duì)學(xué)生進(jìn)行環(huán)保教育。
我國(guó)中學(xué)化學(xué)教材中,綠色化學(xué)的內(nèi)容還很少,因此我們?cè)诮虒W(xué)中就應(yīng)該注重對(duì)教材的再次開(kāi)發(fā)和利用,挖掘教材中的隱含因素,例如:在講硫和硫的化合物中的酸雨危害、大氣污染與防治等;硅和硅酸鹽工業(yè)中傳統(tǒng)建筑材料的危害及為何提倡使用綠色建筑材料、溫室效應(yīng)的利弊等;氮族元素中對(duì)汽車(chē)尾氣的排放、氮氧化物造成的光化學(xué)煙霧、水中氮磷過(guò)多造成富營(yíng)氧化而形成赤潮等;幾種重要金屬中,鋁對(duì)人體的危害與應(yīng)用、廢棄物的污染與分類(lèi)處理等;用綠色化學(xué)的理論指導(dǎo)我們的教學(xué),通過(guò)滲透綠色化學(xué)教育,讓學(xué)生經(jīng)常了解、關(guān)注身邊的、國(guó)內(nèi)外的環(huán)境熱點(diǎn),從而增強(qiáng)學(xué)生深入了解的興趣,培養(yǎng)學(xué)生的危機(jī)感和緊迫感,并將其所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到生活中去,培養(yǎng)學(xué)生防治污染、關(guān)注人類(lèi)生存與發(fā)展的責(zé)任感。
(二)通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保習(xí)慣。
3.優(yōu)點(diǎn)
反應(yīng)現(xiàn)象明顯,無(wú)污染,裝置(一)可控制反應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行隨時(shí)停止,裝置(二)微型化,對(duì)生成有毒氣體的實(shí)驗(yàn)很適用。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn),現(xiàn)象明顯、效果良好,達(dá)到了環(huán)保要求,保障了人體的安全和健康。
(三)通過(guò)化學(xué)習(xí)題,培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。
習(xí)題教學(xué)是課堂教學(xué)的重要環(huán)節(jié),它是幫助學(xué)生掌握和鞏固所學(xué)知識(shí)、技能的重要手段。習(xí)題教學(xué)不僅可以開(kāi)發(fā)學(xué)生的智力,還能使學(xué)生在習(xí)題中了解科技動(dòng)態(tài),學(xué)以致用,培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度。融合“綠色化學(xué)”的習(xí)題教學(xué),使學(xué)生更深入了解綠色化學(xué)的重要性。
例1:下列有關(guān)環(huán)境問(wèn)題都是由化學(xué)物質(zhì)引起的,在下列組合中對(duì)應(yīng)的化合物不正確的是( )
A.溫室效應(yīng):二氧化碳
B.光化學(xué)污染:二氧化氮
C.酸雨:二氧化碳
D.臭氧層破壞:氟氯烴
二、將常規(guī)實(shí)驗(yàn)改成微型實(shí)驗(yàn)。
“微”即在保證實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯的前提下,減少實(shí)驗(yàn)用品的用量。它包含兩層意義:一是采用微型化學(xué)儀器。即在微型化的儀器中進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn),必須對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與探索。實(shí)驗(yàn)中可以把集氣瓶、燒瓶、啟普發(fā)生器等微型化。如:濃硫酸的吸水性和脫水性實(shí)驗(yàn),藥品種類(lèi)多(紙片,火柴棍,膽礬,稀硫酸,濃硫酸),分量大,改在點(diǎn)滴板上進(jìn)行(見(jiàn)蘇教版化學(xué)(1)實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)第24頁(yè)),并且利用實(shí)物投影儀將實(shí)驗(yàn)結(jié)果放大,既減少藥品消耗及廢物污染,又縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間,現(xiàn)象非常明顯。二是采用微量化學(xué)藥品。如:電解飽和食鹽水;將一塊濾紙裁成兩半,取一半平放在玻璃板上,用NaCl酚酞試液充分浸潤(rùn),分別用舊2號(hào)電池芯、鐵釘作陽(yáng)陰極并輕輕將電極相向卷在其中,并接通電源。通電2分鐘后,立即打開(kāi)裹有碳棒的一端濾紙,滴入一滴碘化鉀淀粉溶液,濾紙變藍(lán),證明陽(yáng)板有氯氣生成,再打開(kāi)另一端,發(fā)現(xiàn)濾紙變紅,證明陰極有NaOH生成。實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后與課本上的實(shí)驗(yàn)比較藥品用量少兩極產(chǎn)物檢驗(yàn)簡(jiǎn)單,現(xiàn)象直觀,節(jié)省時(shí)間。
中圖分類(lèi)號(hào):G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2013)34-0111-02
當(dāng)今社會(huì),我們正面臨著有史以來(lái)最為嚴(yán)峻的危機(jī),尤其是環(huán)境危機(jī)。大家知道,世界各國(guó)的人口正在急劇的增加,導(dǎo)致人類(lèi)對(duì)于可再生與不可再生的資源的消耗日益擴(kuò)大,耕地、淡水和礦產(chǎn)等資源人均占有量日趨減少,所以人口與資源的矛盾逐漸變得“尖銳化”,環(huán)境保護(hù)問(wèn)題就成為世界經(jīng)濟(jì)與人類(lèi)社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的重要問(wèn)題之一?;瘜W(xué)工業(yè)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一,在為人類(lèi)創(chuàng)造物質(zhì)文明作出重大貢獻(xiàn)的同時(shí),在生產(chǎn)、生活中也不斷排放出大量的有害物質(zhì),所以,化學(xué)工業(yè)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)也給人類(lèi)及環(huán)境帶來(lái)不可小視的危害。眼下,西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于環(huán)境的治理,已開(kāi)始從末端治理污染轉(zhuǎn)向開(kāi)發(fā)清潔工業(yè)技術(shù)、消減污染源頭、生產(chǎn)環(huán)境友好產(chǎn)品,這就從治標(biāo)轉(zhuǎn)向了治本,是一大進(jìn)步?!熬G色技術(shù)”已成為21世紀(jì)化工技術(shù)與化學(xué)研究的熱點(diǎn)和重要科技前沿。
世界各國(guó)在最近幾十年來(lái)主要是圍繞化學(xué)反應(yīng)材料、參與反應(yīng)的催化劑以及化工產(chǎn)品的“綠色化”展開(kāi)研究的。遵照上述主線,文章評(píng)述了最近幾十年來(lái)人類(lèi)在綠色化學(xué)方面進(jìn)行的一些主要的研究進(jìn)展。
一、化學(xué)原料的高效充分利用——原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)
近年來(lái),化學(xué)家們孜孜不倦地研究原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng),取得很多寶貴成果。例如,用氯醇法合成環(huán)氧乙烷,其原子利用率只有25%,采用乙烯催化環(huán)氧化方法僅需一步反應(yīng),原子利用率達(dá)到100%,產(chǎn)率99%。但是現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用于工業(yè)上的一些技術(shù)——“原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)”,仍然還需要進(jìn)一步從環(huán)保、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行研究及相關(guān)的改進(jìn)。人們?cè)诨瘜W(xué)反應(yīng)中想要實(shí)現(xiàn)高原子經(jīng)濟(jì)性,還需要開(kāi)發(fā)新的途徑或者用催化反應(yīng)來(lái)替代化學(xué)計(jì)量反應(yīng)等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。1997年的新合成路線獎(jiǎng)的獲得者BCH公司的工作即是一個(gè)很好的例證。該公司開(kāi)發(fā)了一種合成布洛芬的新工藝,傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝包括6步化學(xué)計(jì)量反應(yīng),原子的有效利用率低于40.1%,新工藝采用3步催化反應(yīng),原子的有效利用率達(dá)77.4%,如果再考慮副產(chǎn)物乙酸的回收利用,則原子利用率達(dá)到99%。[1]
二、在化學(xué)工業(yè)上利用無(wú)毒害原料進(jìn)行化工生產(chǎn)
工業(yè)化的發(fā)展為人類(lèi)提供了許多新型的物料,這些新物料大大改善了人們的物質(zhì)生活水平,同時(shí)也給人類(lèi)造成了十分嚴(yán)重的污染,僅大量的生活廢棄物一項(xiàng)就使我們的生活環(huán)境變得不斷地而且越來(lái)越迅速地惡化。為了既不降低人類(lèi)的生活水平,又不破壞環(huán)境,我們必須研制并采用對(duì)環(huán)境無(wú)毒無(wú)害又可循環(huán)使用的新物料?,F(xiàn)在在化學(xué)工業(yè)上,己二酸和鄰苯二酚是以苯為原料制造的。苯是石油生產(chǎn)的產(chǎn)品,消耗的是不可再生的資源,另外,苯是一種易揮發(fā)的有機(jī)物,室溫下容易汽化,長(zhǎng)期吸入苯可以導(dǎo)致白血病和癌癥。而且在合成己二酸的過(guò)程中,最后一步是利用硝酸氧化環(huán)己酮和環(huán)己醇,這一反應(yīng)的副產(chǎn)物N2O以每年10%的水平增長(zhǎng),并且還會(huì)破壞臭氧層。N2O同時(shí)也是一種溫室效應(yīng)氣體,會(huì)導(dǎo)致氣候異常。密執(zhí)安州立大學(xué)的J.W.Frost和K.M. Draths經(jīng)研究將葡萄糖轉(zhuǎn)化為順-己二烯二酸,然后經(jīng)氧化形成己二酸。Draths和Frost已經(jīng)研制出另一種基因修飾的大腸桿菌,可抑制DHS(一種抗氧化劑BHT的潛在替代物)和鄰苯二酚的進(jìn)一步反應(yīng),故可將這些化合物作為產(chǎn)品分離出來(lái)。因此,從葡萄糖出發(fā)通過(guò)生物合成DHS和鄰苯二酚的合成路線與傳統(tǒng)合成方法相比,不僅可利用再生資源,而且可以避免有毒的苯及其加工過(guò)程中生成的N2O等造成的環(huán)境影響和對(duì)人體健康的危害。
三、催化劑的綠色化
人類(lèi)在化學(xué)工業(yè)上利用使用催化劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)從而生產(chǎn)了大量的各類(lèi)有機(jī)產(chǎn)品時(shí),大部分是采用了催化氧化的手段得到的,所以這種方法生產(chǎn)的產(chǎn)品占了相當(dāng)大的比例,而很少采用烴類(lèi)催化氧化的方式進(jìn)行。這類(lèi)方式的選擇性較低的主要原因之一是因?yàn)闊N類(lèi)的烷基化反應(yīng)大都使用諸如H2SO4溶液、AlCl3溶液等作為催化劑,但是這樣的催化劑存在著很大的缺點(diǎn),即在使用中會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕,并且還會(huì)危害人類(lèi)的身體健康及安全等,反應(yīng)所產(chǎn)生的工業(yè)三廢(廢水、廢渣、廢氣)還會(huì)對(duì)人類(lèi)的居住環(huán)境產(chǎn)生大量的十分嚴(yán)重的污染。所以,“綠色化學(xué)”所追求的最終的目標(biāo)就是利用對(duì)人類(lèi)及生態(tài)環(huán)境無(wú)毒害的“綠色催化劑”得到所需的產(chǎn)品。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo),研究如何應(yīng)用催化轉(zhuǎn)化并開(kāi)發(fā)新的催化劑越來(lái)越受到科學(xué)家們的重視,而且也研究出了很多新的科研成果。
現(xiàn)在人類(lèi)除了在化工生產(chǎn)中采用“超臨界溶劑”外,還在研究以水或“近臨界水”作為溶劑?!敖R界水”對(duì)有機(jī)物的溶解性能相當(dāng)于丙酮或乙醇,介電常數(shù)介于常態(tài)水和超臨界水之間。采用水作為溶劑雖然能避免有機(jī)溶劑的使用,但是由于物質(zhì)在水中的溶解度具有一定的限度,大大限制了水在化工生產(chǎn)的大量利用。并且在利用水作溶劑時(shí)還要注意廢水對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的污染。目前人類(lèi)正在進(jìn)行利用無(wú)溶劑的固相反應(yīng)來(lái)避免使用揮發(fā)性溶劑的研究。我國(guó)制訂了“科教興國(guó)”和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,并且在1993年世界環(huán)境和發(fā)展大會(huì)之后,編制了《中國(guó)21世紀(jì)議程》,表明了走可持續(xù)發(fā)展道路的決心。1999年北京第16次九華山科學(xué)論壇以“綠色化學(xué)的基本科學(xué)問(wèn)題”為研討重點(diǎn)。2000年科技部《國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目》立項(xiàng)——石油煉制和基本有機(jī)化學(xué)品合成的綠色化學(xué)。上述活動(dòng)已推動(dòng)了我國(guó)綠色化學(xué)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
高中化學(xué)教材包含很有與環(huán)境保護(hù)相關(guān)的內(nèi)容,課堂教學(xué)中當(dāng)將受到如水資源的利用和保護(hù)、化肥農(nóng)藥污染、溫室效應(yīng)、氟利昂對(duì)臭氧的破壞、酸雨的危害與防治、白色污染、赤潮與水華、光化學(xué)煙霧等內(nèi)容時(shí),教學(xué)中可以滲透綠色理念,讓學(xué)生了解其形成過(guò)程及危害,注重強(qiáng)調(diào)人類(lèi)生存發(fā)展與環(huán)境的密切聯(lián)系,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到為了人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展,保護(hù)環(huán)境、倡導(dǎo)綠色理念非常重要且迫在眉睫,從而提高對(duì)環(huán)境污染的重視度.如教學(xué)重要金屬時(shí),要讓學(xué)生了解金屬在人類(lèi)文明、科學(xué)的發(fā)展中做出了重要貢獻(xiàn),但也對(duì)環(huán)境帶來(lái)了污染.金屬污染的原因在于重金屬及其化合物,重金屬應(yīng)用比較廣泛,涉及到各行各業(yè),使得水環(huán)境中滲透了多樣的重金屬污染物,多是采礦、冶煉等工業(yè)排放出的廢渣、廢液.重金屬在自然環(huán)境中難以轉(zhuǎn)化,會(huì)在食物鏈中積少成多,在動(dòng)植物體內(nèi)的含量越來(lái)越大,再進(jìn)入到人體,從而危害人體健康,成為危害人類(lèi)的污染物之一.同時(shí),教學(xué)中教師課堂教學(xué)中也可以將綠色理念滲透到化學(xué)史中講解,讓學(xué)生深入了解一些化學(xué)工業(yè)的優(yōu)缺點(diǎn),如侯德榜制堿法,可以借助多媒體讓學(xué)生觀看侯氏制堿法的流程,讓學(xué)生了解侯氏制堿法減少了CaO原料,生成物中也少了一種廢物CaCl2,多出了一種產(chǎn)品NH4Cl,這可以用作氮肥的原料,從而極大的改善了生產(chǎn)環(huán)境,使原料得到了充分有效的利用,與綠色化學(xué)倡導(dǎo)的過(guò)程和終端的零污染、零排放觀念相符合.
二、 通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行“綠色”教育
化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,高中化學(xué)教材中涉及到很多實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)教學(xué)與綠色化學(xué)理念有著直接、緊密的聯(lián)系,化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師要注重環(huán)保教育,讓學(xué)生意識(shí)到保護(hù)環(huán)境、人人有責(zé).因此,化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要體現(xiàn)綠色化學(xué)的要求,無(wú)污染、省資源、多利用、無(wú)廢物等.首先,妥善處理實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的有害物質(zhì).如做“氯氣與氫氧化鈉制漂白液”實(shí)驗(yàn)時(shí),會(huì)產(chǎn)生有毒尾氣,如果不做集中處理,會(huì)污染實(shí)驗(yàn)室空氣,影響師生健康.所以要盡量將污染物減少到最低程度,用一些簡(jiǎn)單的方法處理這些尾氣,消除學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的恐懼心理.最簡(jiǎn)單的方法就是點(diǎn)燃或者利用試劑除去.其次,化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)教師可以想法改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置,盡可能減少藥品的使用量,減少有害氣體的排放.如果條件充足 還可以購(gòu)買(mǎi)一些微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)器材,這樣不僅能節(jié)約用量,還能減少有害物質(zhì)產(chǎn)生,減少環(huán)境污染.如“銅與濃硝酸反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)中,可以用注射器代替試管進(jìn)行試驗(yàn):一支10 ml的注射器,筒內(nèi)裝入0.04 g銅屑,推上活塞再吸入0.1 ml的濃硝酸,讓學(xué)生觀看實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,等反應(yīng)完畢后將注射器中的液體排入廢液瓶中,針筒內(nèi)再吸入空氣,會(huì)發(fā)現(xiàn)無(wú)色氣體變成紅棕色.這樣改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置是全封閉的,效果好,還能減少藥品使用量,防止有害氣體NO2泄漏污染空氣.微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行綠色化學(xué)的一種重要方法,這種實(shí)驗(yàn)有點(diǎn)多,在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用.微型實(shí)驗(yàn)?zāi)艽蟠蠼档退幤肥褂昧?,降低?shí)驗(yàn)排廢量,縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間,增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)安全性,減少對(duì)環(huán)境的污染.再次,妥善處理實(shí)驗(yàn)后的廢棄物,盡可能再回收利用,不能再利用的要分類(lèi)回收、清理.總之,化學(xué)實(shí)驗(yàn)中對(duì)學(xué)生進(jìn)行綠色教育是非常有效的,能使學(xué)生直接面對(duì)污染,有助于培養(yǎng)綠色意識(shí).
三、 借助多樣化教學(xué)方法培養(yǎng)綠色意識(shí)高中生的思想趨向成熟,知識(shí)更為系統(tǒng)、廣泛,探究意識(shí)強(qiáng).因此化學(xué)教學(xué)中教師可以結(jié)合學(xué)生實(shí)際和教學(xué)內(nèi)容,采用多樣化的教學(xué)方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)效果.如教學(xué)“臭氧層的破壞與保護(hù)”內(nèi)容時(shí),如果只是理論講述,學(xué)生會(huì)激不起興趣,打不起精神.對(duì)這部分內(nèi)容教師可以充分發(fā)揮多媒體的作用,讓學(xué)生觀看錄像,從而引導(dǎo)學(xué)生全面的理解相關(guān)知識(shí),調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性.再如教學(xué)“二氧化硫的毒性”、“酸雨的危害”時(shí),可以搜集一些典型的圖片讓學(xué)生觀看,加深學(xué)生印象,從而滲透綠色化學(xué)思想.教學(xué)“Al的工業(yè)制法”時(shí),可以帶領(lǐng)學(xué)生參觀本地的鋁廠,了解鋁的生產(chǎn)原料、流程及有關(guān)的污水處理等.這樣采用多樣化的教學(xué)方式,不僅能激發(fā)學(xué)生的探究欲,還能讓學(xué)生意識(shí)到污染的危害,加強(qiáng)綠色意識(shí).
四、 結(jié)合化學(xué)試題形成綠色思維
綠色化學(xué)理念興起后,成為經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必由之路,這方面內(nèi)容也成為高考的熱點(diǎn)之一.1988年環(huán)保試題出現(xiàn)后,一直是高考試題常見(jiàn)的現(xiàn)象,如臭氧、酸雨、光化學(xué)煙霧等知識(shí).因此,教師要結(jié)合化學(xué)試題的導(dǎo)向作用,結(jié)合生活實(shí)際編制一些環(huán)保問(wèn)題讓學(xué)生嘗試,教育學(xué)生不管使用任何物質(zhì)都要樹(shù)立綠色環(huán)保理念,不僅讓學(xué)生養(yǎng)成綠色意識(shí),還要進(jìn)行綠色思維訓(xùn)練,自然的形成綠色思維.
比如在講解高二化學(xué)氮族元素中的氮氧化物時(shí),可向?qū)W生講解NO、NO2是大氣的污染物,而空氣中的NO2是造成光化學(xué)煙霧的主要因素。NO2在紫外線的照射下,會(huì)發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生一種有毒的煙霧——光化學(xué)煙霧,刺激呼吸器官,使人生病甚至死亡。為了讓學(xué)生了解他們的實(shí)際危害,可以介紹上世紀(jì)40年生在美國(guó)洛杉磯的光化學(xué)煙霧事件:1943年夏季,美國(guó)洛杉磯市,該市數(shù)百萬(wàn)輛汽車(chē)每天燒掉上千噸汽油。汽車(chē)尾氣中的的碳?xì)浠衔锏仍谔?yáng)光照射下通過(guò)化學(xué)反應(yīng)形成淺藍(lán)色煙霧,并使多數(shù)市民患了眼紅、頭疼等疾病,后來(lái)洛杉磯又兩度發(fā)生光化學(xué)煙霧事件,致使數(shù)百人因五官中毒、呼吸衰竭而死,后來(lái)通過(guò)環(huán)境治理才逐步消除這種現(xiàn)象。通過(guò)這樣的介紹,讓學(xué)生們更加深刻的了解到氮族元素對(duì)環(huán)境的污染,明白綠色化學(xué)的重要性。
2二氧化硫和硫化氫污染實(shí)例
在高二化學(xué)課本第六章硫和硫的化合物中介紹二氧化硫和硫化氫時(shí)。二氧化硫是最常見(jiàn)的硫氧化物。無(wú)色氣體,有強(qiáng)烈刺激性氣味,大氣主要污染物之一。倫敦?zé)熿F事件便是二氧化硫污染典型實(shí)例,1952年,倫敦發(fā)生過(guò)12次大的煙霧事件,逼迫飛機(jī)停飛,汽車(chē)白天開(kāi)燈行駛,行人走路困難。經(jīng)調(diào)查是燃煤排放的粉塵和二氧化硫引起的。煙霧事件使呼吸疾病患者猛增,先后有上萬(wàn)人死亡。硫元素的化合物所造成的環(huán)境污染通過(guò)這樣生動(dòng)的介紹使同學(xué)們產(chǎn)生極大的震撼。
3重金屬污染實(shí)例
二、嘗試探索創(chuàng)新,推廣綠色實(shí)驗(yàn)
眾所周知,很多化學(xué)知識(shí)都是以化學(xué)實(shí)驗(yàn)引入并且加以驗(yàn)證的,實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)中的重中之重,如果能在基層教學(xué)過(guò)程中,大力推廣綠色實(shí)驗(yàn),勢(shì)必會(huì)將綠色化學(xué)貫穿整個(gè)教學(xué)。傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)所使用的實(shí)驗(yàn)藥品,以及伴隨實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的各種廢棄物,不但對(duì)環(huán)境造成污染,對(duì)師生的健康或多或少都會(huì)有一些影響。因此,在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中,教師應(yīng)嚴(yán)格把關(guān),Anastas和Warner提出了綠色化學(xué)的12條原則,這些原則可作為實(shí)驗(yàn)化學(xué)家開(kāi)發(fā)和評(píng)估一條合成路線、一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程、一個(gè)化合物是不是綠色的指導(dǎo)方針和標(biāo)準(zhǔn)。
1.防止廢棄物的產(chǎn)生,比先產(chǎn)生后治理要重要;
2.合成方法應(yīng)設(shè)計(jì)盡可能將所有起始物嵌入到最終產(chǎn)物中去;
3.只要可能,合成反應(yīng)應(yīng)設(shè)計(jì)成反應(yīng)中使用和生產(chǎn)的物質(zhì)對(duì)人體和環(huán)境無(wú)毒或毒性很小;
4.設(shè)計(jì)的化學(xué)產(chǎn)品應(yīng)在保證其應(yīng)有功能的同時(shí)盡量使其無(wú)毒或毒性很小;
5.盡量不用輔物質(zhì)(如溶劑、分離試劑等),當(dāng)不得已使用時(shí),也應(yīng)使用無(wú)毒物質(zhì);
6.能量消耗應(yīng)是越少越好,應(yīng)能為環(huán)境和經(jīng)濟(jì)方面所認(rèn)可,合成方法應(yīng)在常溫、常壓下實(shí)施;
7.只要技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上是可行的,盡量選擇可再生的原料;
8.應(yīng)盡量避免不必要的派生過(guò)程;
9.盡量使用具有催化選擇性的試劑;
10.化學(xué)產(chǎn)品中的設(shè)計(jì)應(yīng)保留其功能,減少其毒性,當(dāng)完成自身功能后不再滯留于環(huán)境中,使之降解為無(wú)毒的物質(zhì);
11.需要開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)、跟蹤監(jiān)控的分析方法,預(yù)先監(jiān)控有毒物質(zhì)的形成;
12.化學(xué)物質(zhì)及其在化工過(guò)程使用中的物態(tài),應(yīng)選擇潛在化學(xué)隨機(jī)事故(包括氣體泄露、爆炸和著火)最小的,等等。從以上論點(diǎn)可以總結(jié)出,化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的內(nèi)容包括:化學(xué)試劑、溶劑和催化劑的綠色化,盡量選擇低毒和可再生資源,溶劑盡量選擇水溶劑,避免采用有毒有害和揮發(fā)性溶劑,催化劑應(yīng)首選采用無(wú)毒害、無(wú)腐蝕的物質(zhì);實(shí)驗(yàn)劑量綠色化,在保證完成化學(xué)反應(yīng)的情況下,盡量使用最小劑量的試劑、溶劑和催化劑;對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的“三廢”進(jìn)行無(wú)毒無(wú)害化處理,確保污染程度降到最低。
三、激發(fā)探究精神,完善綠色化學(xué)
(一)開(kāi)展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)
微型化學(xué)實(shí)驗(yàn),就是以盡可能少的化學(xué)試劑來(lái)獲取所需化學(xué)信息的實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)。雖然它的化學(xué)試劑用量一般只為常規(guī)實(shí)驗(yàn)用量的幾十分之一乃至幾千分之一,但其效果卻可以達(dá)到準(zhǔn)確、明顯、安全、方便和防止環(huán)境污染等目的。近年來(lái),在我國(guó)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革領(lǐng)域中,微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)蓬勃發(fā)展,引起國(guó)內(nèi)化學(xué)教育界極大關(guān)注。目前微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)展到分析化學(xué)、物理化學(xué)、醫(yī)用化學(xué)和高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化探索,并取得了驕人的成績(jī),逐漸形成了具有中國(guó)特色的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn):微型儀器價(jià)格低廉且配套比較完整,在國(guó)際上具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。此外,微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比,具有明顯的綠色環(huán)保、節(jié)約藥品和節(jié)省時(shí)間的特點(diǎn)。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)在教學(xué)中呈現(xiàn)出來(lái),受到了廣大師生的歡迎。目前,國(guó)內(nèi)已有800余所大、中院校開(kāi)始采用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)。