醫(yī)藥類專業(yè)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化教學(xué)探索

姜德立　陳敏

摘要：綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)是綠色化學(xué)的重要組成部分。在高校醫(yī)藥類專業(yè)無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)中，如何實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的“綠色化”，是目前無(wú)機(jī)化學(xué)重要教改內(nèi)容之一。本文針對(duì)目前存在的問(wèn)題，指出高校醫(yī)藥類專業(yè)無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)中開展“綠色化”實(shí)驗(yàn)的必要性，重點(diǎn)探討了實(shí)施無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的具體措施。

關(guān)鍵詞：無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)；綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)；實(shí)施措施

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）47-0133-02

在高校醫(yī)藥類專業(yè)無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)過(guò)程中，無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是重要組成部分。通過(guò)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠正確理解無(wú)機(jī)化學(xué)概念，驗(yàn)證和鞏固無(wú)機(jī)化學(xué)知識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)自己的動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)技能，以及實(shí)事求是、認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。然而，在目前的無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，一方面，多種試劑具有不同程度的毒性，且試劑用量大；另一方面，化學(xué)反應(yīng)常常伴隨“三廢”（廢液、廢渣和廢氣）的產(chǎn)生，因而無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)往往造成污染，不僅影響教師和學(xué)生的身體健康，還會(huì)污染環(huán)境。因此，如何減少實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的污染，是目前高校無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題。解決上述問(wèn)題的根本途徑，就是加速推進(jìn)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的“綠色化”，“綠色化”實(shí)驗(yàn)也是高校醫(yī)藥類專業(yè)無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)改革的主要指導(dǎo)方針。

一、綠色化學(xué)概述

綠色化學(xué)（Green Chemistry）是利用化學(xué)技術(shù)與方法來(lái)降低或消除化學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造與應(yīng)用中有害物質(zhì)的使用與產(chǎn)生，使所設(shè)計(jì)的化學(xué)過(guò)程和產(chǎn)品更加環(huán)保。眾所周知，現(xiàn)代工業(yè)飛速發(fā)展的同時(shí)，帶來(lái)了日趨嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、企業(yè)、高校等組織聯(lián)合成立了綠色化學(xué)院，日本頒布了“新陽(yáng)光計(jì)劃”——旨在以綠色化學(xué)防治污染，歐洲各國(guó)也開始了這方面的研究。我國(guó)于1995年由中國(guó)科學(xué)院化學(xué)部組建了“工業(yè)生產(chǎn)中的綠色化學(xué)與技術(shù)”院士咨詢課題組。目前，綠色化學(xué)的發(fā)展受到世界各國(guó)的普遍重視和關(guān)注，綠色化學(xué)相關(guān)研究已成為化學(xué)界的主要研究方向之一。

綠化化學(xué)是近年來(lái)產(chǎn)生和發(fā)展的新興交叉學(xué)科，綠色化學(xué)是對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)思維方式的更新和發(fā)展，它通過(guò)合理利用資源和能源，減少生產(chǎn)或研究成本，從而從源頭上消除污染，順應(yīng)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的國(guó)策。綠色化學(xué)的誕生，為挽救地球環(huán)境危機(jī)和重塑化學(xué)在人們心目中的形象帶來(lái)了新的希望。綠色化學(xué)的目的是把化學(xué)化工生產(chǎn)中的傳統(tǒng)技術(shù)方案從“先污染后治理”改變?yōu)椤皬脑搭^上根除污染”。

二、綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的必要性

綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)是以綠色化學(xué)理念為指導(dǎo)，在原有化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，依據(jù)消除和預(yù)防污染的原則施行改革而進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要特點(diǎn)是：合理使用資源，采用無(wú)毒、無(wú)害的原料；嚴(yán)格控制反應(yīng)條件的無(wú)害化，最大程度減少污染物的排放；提高原子的利用率，使所有作為原料的原子盡可能被產(chǎn)物所消納，實(shí)現(xiàn)“零排放”；生產(chǎn)出的產(chǎn)物要有利于環(huán)境和人體健康[1]。綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)遵循5“R”原則，即：不用危險(xiǎn)品（Reject）、減少用量（Reduce）、循環(huán)使用（Recycle）、回收再用（Reuse）、再生（Regeneration）[2]。

無(wú)機(jī)化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)學(xué)科，目前教材中至少有60%的知識(shí)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行論述或證明的，但在現(xiàn)行無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，體現(xiàn)環(huán)境教育的內(nèi)容卻較少，對(duì)環(huán)境保護(hù)考慮不夠，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢液（其中含有重金屬離子、有機(jī)物等有毒物質(zhì)）直接排入下水道，廢棄物丟入垃圾堆，廢氣排入空氣中。實(shí)驗(yàn)后有機(jī)試劑未做回收提純處理，無(wú)機(jī)廢液未處理就直接排放。即使實(shí)驗(yàn)室配置了廢液桶，但由于學(xué)生缺乏環(huán)保意識(shí)，教師也不夠重視培養(yǎng)學(xué)生良好的環(huán)保習(xí)慣，廢液桶變成了廢物桶或用之很少。特別是近年擴(kuò)招以來(lái)，招生數(shù)增加，實(shí)驗(yàn)人數(shù)增多，實(shí)驗(yàn)消耗的試劑量增大。如果實(shí)驗(yàn)教學(xué)不進(jìn)行“綠色化”改革和有效的“三廢”（廢液、廢渣和廢氣）處理措施，必將導(dǎo)致大量的有毒有害物質(zhì)排人下水道或大氣，不僅污染環(huán)境，而且嚴(yán)重威脅人類健康。

無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，其方法為化學(xué)基本操作，材料為化學(xué)試劑，內(nèi)容為驗(yàn)證基本理論、基本知識(shí)和一些簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物的制備或提純，目的是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作、正確觀察問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題等能力和實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。因此，無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)中進(jìn)行綠色化實(shí)驗(yàn)教學(xué)是非常重要的，一方面可以培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識(shí)，使學(xué)生運(yùn)用綠色化學(xué)知識(shí)去發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題，從而培養(yǎng)出順應(yīng)社會(huì)發(fā)展的“綠色”人才；另一方面可以極大地降低污染程度和不必要的浪費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的5“R”原則和目標(biāo)。目前，綠色化學(xué)在我國(guó)已經(jīng)逐步展開，作為化學(xué)教育工作者應(yīng)意識(shí)到將此重要的新信息傳遞給學(xué)生的重要性，不斷推動(dòng)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)更多學(xué)生成為高素質(zhì)的“綠色”人才。

三、綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)施和舉措

（一）化學(xué)反應(yīng)試劑綠色化

無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)經(jīng)常使用有毒的試劑，如劇毒的氰化物、各種重金屬鹽、有機(jī)溶劑等，它們對(duì)環(huán)境造成很大危害。選用無(wú)毒無(wú)害的試劑可以從源頭上控制、消除污染。因此，在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備等環(huán)節(jié)，教師應(yīng)創(chuàng)造條件并指導(dǎo)學(xué)生盡量不用毒性大的化學(xué)試劑，盡可能選用性能相似而無(wú)毒無(wú)害的試劑來(lái)替代。

例如，無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中為了驗(yàn)證H2O2氧化性，常規(guī)的方法是：

Pb2-是有毒重金屬離子，從綠色化學(xué)角度考慮應(yīng)棄用。如果把這個(gè)實(shí)驗(yàn)改為直接以I-離子與H2O2反應(yīng)，看到的現(xiàn)象是：溶液顏色由無(wú)色變?yōu)樽丶t色。由此表明：H2O2具有較強(qiáng)的氧化性，因其可將I-離子氧化為I2。與上述傳統(tǒng)方法相比，該方法實(shí)驗(yàn)步驟減少，試劑消耗量降低，觀察到的現(xiàn)象更加明顯清晰，且實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的I2可重復(fù)使用，充分體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的“綠色化”[5]。

（二）妥善收集和處理實(shí)驗(yàn)“三廢”

無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中總有“三廢”（廢液、廢渣和廢氣）需要排放，這些廢棄物若處理不當(dāng)將對(duì)環(huán)境造成很大危害，而且會(huì)淡化學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。實(shí)驗(yàn)“三廢”的處理應(yīng)根據(jù)“變廢為寶、化害為利、分別處理”的原則，首先考慮回收利用，然后再根據(jù)“三廢”的性質(zhì)，采取不同的方法進(jìn)行處理。如用四氯化碳萃取碘的實(shí)驗(yàn)，萃取后得到的大量I2—CCl4溶液中加入Na2S2O3就可回收到大量CCl4，而且用此方法收集的CCl4可以重復(fù)用于萃取I2，該方法既變廢為寶，減少環(huán)境污染，又可以降低實(shí)驗(yàn)費(fèi)用。

（三）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

目前，將所有化學(xué)實(shí)驗(yàn)施行“綠色化”很難做到，但通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，我們可以努力使無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)“綠色化”。合理安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和順序，盡可能使前一個(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物作為后一個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物，這樣既減少了對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)也是無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的一個(gè)重要方法；開設(shè)一些微型和小量—半微量化學(xué)實(shí)驗(yàn)，微型和小量—半微量化實(shí)驗(yàn)既可激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)的興趣，提高學(xué)生智力和創(chuàng)新能力，樹立綠色化學(xué)觀念，又可節(jié)省試劑，并可大大減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程產(chǎn)生的“三廢”；充分利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)條件對(duì)部分實(shí)驗(yàn)進(jìn)行“綠色化”設(shè)計(jì)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過(guò)選用盡量少的化學(xué)試劑和反應(yīng)步驟，實(shí)現(xiàn)盡量多的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模⒈M可能回收和利用實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物；通過(guò)重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)于產(chǎn)生有毒有害氣體的實(shí)驗(yàn)，如添加尾氣吸收的設(shè)備，減少對(duì)環(huán)境的污染。

四、結(jié)語(yǔ)

綠色化學(xué)作為目前化學(xué)科學(xué)研究的熱點(diǎn)，己成為化學(xué)界的重要研究與發(fā)展方向，因而化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)綠色化是化學(xué)教學(xué)改革發(fā)展的必然趨勢(shì)。在高校醫(yī)藥類專業(yè)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)將綠色化學(xué)理念和內(nèi)容貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程，向?qū)W生傳授綠色化學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生樹立綠色化學(xué)的理念，以適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的需要。然而，目前許多高校的常規(guī)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，引入綠色化學(xué)的理念還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的改革中，還存在師生積極性不高、資金缺失、課時(shí)緊等問(wèn)題，而且需要從教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法等各方面進(jìn)行滲透和強(qiáng)化。因此高校醫(yī)藥類專業(yè)無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)中綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究和推廣是當(dāng)前廣大化學(xué)教育工作者面臨的一項(xiàng)艱巨而重要的任務(wù)，同時(shí)也是無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革和主要方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]尹國(guó)杰.綠色化學(xué)理念在大學(xué)化學(xué)教學(xué)中的滲入與實(shí)踐[J].洛陽(yáng)理工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，24（1）：82-84.

[2]楊廷海，牟志剛，劉維橋，尚通明.綠色化學(xué)在高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)踐與探索[J].合肥師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，32（6），99-100.