發布時間:2023-02-28 15:49:08
序言:寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁,我們為您精選了8篇的綠色化學樣本,期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發,請盡情閱讀。
隨著社會的發展,地球人口急劇的膨脹,地上地下資源的正在日漸枯竭,人均耕地、淡水等資源占有量逐漸減少;而作為國民經濟支柱產業之一的化學工業及相關產業,在為人類進步創造質文明作出重要“政績”的同時,也會帶來負面的影響,在生產活動中排放出大量有毒物質,為環境和人類的健康帶來一定的危害。恩格斯說:“生命的起源必然是通過化學的途徑實現的。”沒有化學的變化,就沒有地球上的生命,也就更不會有人類。我們知道化學的發展為人類解決了許多衣食住行等方面的問題,滿足了社會的需要,深刻的影響著人類社會的發展,對人類社會的貢獻可以說是“不可小覷”。 1909年哈伯發明的合成氨技術使世界糧食翻倍,如果沒有這個化學技術的誕生,世界上將有一部分人死于譏餓,我們今天的生活也許沒有這么美好。為此我們要辯證的對待化學這一問題。
進入21世紀,為了更好的運用好化學這門技術,“綠色”已成為化工技術與化學研究的熱點和重要科技前沿。我們知道傳統的化學可以合成人類需要的新物質,浪費能源的情況下,伴隨產生大量排放物,造成嚴重的環境污染。如今研究的“綠色化學”則是在獲得物質的同時充分利用能源,實現污染的“零排放”,也就是說“綠色化學”既可以充分利用資源,又不產生污染,從而可使經濟效益大幅度提高。
一、“綠色化學”需要使用的新物料
(一)研制新型可循環材料
化學合成技術的成熟和工業化的發展為人類提供了許多新物料,它們在不斷改善人類物質生活的同時,也帶來大量生活廢物,使人類的生活環境迅速惡化。像塑料的發明為人類平添了生活色彩,但由于大量使用塑料包裝,并且在農村還廣泛地使用塑料大棚和地膜(給農民帶來的經濟效益不菲,并且現在依然使用),造成的“白色污染”也越來越嚴重。為了人類的可持續發展我們必須研制并采用對環境無毒無害又可循環使用的新物料,或者有把塑料可以自然分解或生物降解的新技術。經過努力已有一些成功的方法,目前生物降解塑料項目成功打開新空間。
(二)添加溶劑的選擇
我們知道經過化學反應合成物質時,污染問題不僅來源于原料和產品,而且也可能來自化學反應中添加的溶劑,為此在以后的化學合成中盡量不再使用添加到溶劑進行二次污染。一是在利用新技術在無溶劑化作用的新穎化學環境下進行的反應,避免出現使用揮發性溶劑污染的一個研究動向。二是開發以水為溶劑的反應。我們知道70%以上的有機化合物都很難溶解于水,并且有許多試劑在水中會分解變質,因此在化學實驗中盡量避免用水作反應介質。但是隨著科學的發展,水作為溶劑成為可能,并有其獨特的優越性,因為水容易找、價廉、無毒、不危害環境。此外水溶劑特有的疏水效用對一些重要有機轉化是十分有益的,有時可提高反應速率和選擇性,更何況生命體內的化學反應大多是在水中進行的。三是運用超臨界流體(一種介于氣態與液態之間的流體)。它通常具有流體的密度,因而有常規常態溶劑的溶解度;在相同條件下,它又具有氣體的粘度,因而又具有很高的傳質速度。而且,由于具有很大的可壓縮性,流體的密度,溶劑溶解度和粘度等性能可由壓力和溫度的變化來調節。其最大優點是無毒、不可燃、價廉、溶解性強 、擴散性能好、易于控制的特點。在臨界點附近,壓力和溫度的微小變化,都可以引起流體密度很大的變化,從而使溶解度發生較大的改變。目前,研究最多在超臨界水中進行的一類反應是以空氣為氧化劑,通入有機廢物進行氧化反應,即超臨界水氧化法(supercritical water oxidation,SCWO)。其結果是有機廢物被完全氧化成二氧化碳、氮氣、水及可以從水中分離的無機鹽等無毒的小分子化合物,達到凈水的目的。
(三)選擇新型的催化劑
在傳統的化學有機反應中用到酸、堿液體催化劑,這些液體酸、堿催化劑的都會對設備有所腐蝕,對人身形成危害和并且在反應中產生廢渣污染環境。近些年來為了保護環境和人類的可持續發展,科學家們已經注意到這個問題,并探索從分子篩、雜多酸、超強酸等新催化材料入手,大力開發固體酸做為烷基催化劑研究。2011年3月由中科院福建物質結構研究所盧燦忠研究員主持完成的新能源用納米催化材料研究通過院基礎局組織的專家驗收。
二、“綠色化學”需要綠色反應
為了節約資源和減少污染,在化學反應中把所有的原材料按照“質量轉換定律”百分之百的轉變為新生產物,且不產生副產物或廢棄物,實現廢物的“零排放”,也就是不再污染環境。為此化學化工工作者在設計合成實驗時,要盡量減少“中間環節”,實現“快”、“省”、“ 全”的綠色反應,更加經濟合理地利用原原材物料,減少中間產物的形成,少用或不用保護基或離去基,避免副產物或廢棄物的產生。
三、“綠色化學”需要生物技術
我們知道生物技術是世界范圍內新技術革命的重要組成部分,它將成為創造巨大社會財富的重要產業體系。這就足以說明21世紀的生物化工也是潛力巨大的產業之一。目前在能源、采油、采礦、肥料、農藥、蛋白質、聚合物、表面活性劑、催化劑、基本有機化工原料、精細化學品的制造等方面已有成熟的生物技術。從實現“綠色化學”的角度出發,生物技術最大的特點和魅力一是節約能源,二是易于實現無污染生產,三是可以實現用一般化工技術難以實現的化工過程,其產品常常又具有特殊性能。因此,生物技術的研究和應用倍受青睞。
總之,綠色化學是人類可持續發展的研究方向,是科技工作者的一項重要戰略任務。其最終目的是節約資源、防止污染。綠色化學的發展不僅將對環境保護和人類的發展產生重大影響,而且將為我國的企業與國際接軌創造條件。
參考文獻
本書由4部分組成,共23章:第一部分概念,含1-4章:1. 綠色分析化學的概念;2. 有關綠色分析化學的教育:3. 綠色分析實驗室的實驗;4. 有關綠色分析化學的出版物。第二部分分析過程,含5-14章:5. 綠色取樣技術:6. 樣品的直接分析;7. 綠色分析的樣品處理途徑;8. 用非色譜分離技術制備綠色樣品;9. 毛細管電泳;10. 綠譜學;11. 綠色分析原子光譜分析;12. 固相分子光譜學;13. 綠色分析化學的衍生技術:分子吸收、熒光和液相色譜;14. 綠色電分析方法。第三部分戰略,含第15-19章:15. 分析化學中的能量降耗;16. 綠色分析化學和流動注射法;17. 微型化;18. 微材料或納米材料的實驗室芯片檢測系統;19. 含有害有機化合物的實驗室廢料的光催化處理。第四部分應用的領域,含第20-23章:20. 綠色生物分析化學;21. 生物診斷中的紅外光譜學:一種綠色分析途徑;22. 環境分析;23. 綠色工業分析。本書目錄的后面有各章作者的簡介。每章的結尾有參考書目,書的最后是主題索引。
本書第一編著M. 瓜迪亞博士是西班牙巴倫西亞大學化學系教授兼主任,在分析化學領域曾發表過大量論文和專著,榮獲很多獎項。他曾應邀在法國、德國、中國等很多國家講學,并且是一些國際學術刊物的編委會成員。
本書系統地闡述了綠色分析化學的基本原理,并對樣品分析的各個基本環節提出了“綠化”處理的途徑。本書可作為化學系大學生、研究生的參考書;也是分析化學領域工作者有益的工具書。
[關鍵詞]“綠色生態”;化學情境;網絡資源;實驗探究;角色轉變
[中圖分類號]G633.8
[文獻標識碼]A
[文章編號]2095-3712(2015)18-0003-02[ZW(N]
[作者簡介]黃麗芳,山東博興人,本科,山東省濱州市博興縣實驗中學教師,高級教師。[ZW)]
課程改革是一項牽動全局的綜合工程,它直接引起教師的教學方式、學生的學習方式以及教育教學評價方式的變革。在新課程實踐中,我們應該怎樣轉變傳統教學理念,構建“綠色生態”的化學課堂呢?我們必須認真學習化學新課標理念,運用新的教學方式和方法,優化課堂教學,積極構建“師生互動”的創新教學模式,完成教師角色、學生地位、教學過程的轉變,將化學課程改革引向深入。筆者根據自己在教學實踐過程中的一些做法,談幾點粗淺的體會。
一、積極創設生活情境,開展豐富多彩的活動,使學生樂學[SS]
現代教育家斯賓塞說:“教育要使人愉快,要讓一切教育帶有樂趣。”興趣帶來快樂,快樂產生熱愛之情,有了興趣,就會產生學習的源動力。為此,在傳授知識的過程中,教師要聯系生活實際,盡量找到能讓學生輕松接受知識的切入點,采用豐富多彩的教學手段,讓學生感受到化學就在他們身邊。在教學中,我們還應充分認識并呵護學生與生俱來的好奇心和求知欲,通過講述生活故事或者提出生活問題,不斷激發學生的興趣,讓學生好學并樂學。如在進行《金屬的化學性質》一課的教學時,筆者講了這樣一個故事:葛洪是我國晉代著名的煉丹家,曾在葛山等地修道煉丹多年。一次,葛洪之妻鮑姑用鐵勺盛曾青(硫酸銅溶液),幾天后,葛洪拿起鐵勺便用,奇妙的現象出現了,鐵勺變成了“銅勺”,金光閃閃。葛洪的徒弟高興得跳了起來:“點石成金了!”葛洪把銅勺放在火上烤,銅勺逐漸變黑。這些現象葛洪在《黃白篇》一書中做了記載。至此,全班學生的思維都活躍了起來,興致勃勃地投入到了金屬與鹽溶液反應的學習中。這樣的教學方式既能使學生順利掌握知識,又能使學生體會到知識是源于生活、用于生活的。
在教學中,我們一定要善于調整教學過程,恰當地更換“節目”,充分調動學生的積極性。如在教學《元素與人體健康》一課時,筆者動員學生把自己平時吃的一些零食包裝袋帶來,并與其共同分析包裝袋上的說明,從中了解食品中的主要元素,找出哪些成分對人體是有益的,然后組織討論:“培養良好的飲食習慣應該注意哪些問題?”“健康的身體需要什么?”……這項活動無疑調動了學生的積極性,他們在熱火朝天的討論中完成了這節課的學習。
二、充分利用網絡資源,豐富教學手段,提高課堂教學效率[SS]
多媒體以圖文并茂、超越時空的優勢,被廣泛應用在教學中,給人耳目一新的視聽感受。如在教學《離子》一課時,筆者首先創設情境,在大屏幕上展現幾幅圖片:晶瑩剔透的氯化鈉、氯化鎂晶體;奇異的蒼白色火焰……學生根據圖片提出自己想要知道的問題。接著,在教師的引導下,學生確定本節課研究的主題:鈉原子和氯原子是如何變成氯化鈉的?筆者將事先做好的鈉原子和氯原子的結構示意圖在大屏幕上展示出來,學生上臺移動鼠標“轉移”電子,然后各抒己見,得出正確的氯化鈉的形成過程。這樣,師生、生生之間的互動過程在多媒體的支持下得以實現。
再者,現行教材介紹了大量的現代科技,特別是拓展視野欄目中的知識探究部分,對教師來說是前所未有的挑戰。很多知識有待我們進一步探討,此時,網絡無疑成了我們有力的助手,教師要敢于面對自己知識上的盲區,充分挖掘多方面的教學資源,尤其是網絡資源,使網絡成為師生共同成長的廣闊平臺。
三、廣泛開展實驗探究,通過交流與合作培養團隊精神[SS]
魯教版初中化學教材特別重視對學生實驗探究能力的培養。教材中的多數實驗都沒有直接給出結論,而是讓學生自己進行實驗探究,讓學生通過實驗獲取相關信息,然后對實驗結果進行評價、交流,得出結論。實驗除了重視得出理性的結論外,更加關注學生的情感體驗,讓學生真正感受到成功的喜悅和失敗的痛楚,不斷反思、調整,為探索真理而堅持不懈。
例如,學生在探究碳酸鈉溶液與氫氧化鈣溶液的反應時,為了更大程度地發揮實驗的價值,實驗前筆者故意把各組藥品的濃度配制得不一樣,結果學生通過實驗得出以下三種結論:
(1)溶液中存在的溶質是氫氧化鈉和碳酸鈉。
(2)溶液中存在的溶質是氫氧化鈉和氫氧化鈣。
(3)溶液中存在的溶質是氫氧化鈉。
然后筆者引導學生思考:為什么會得出三種不同的結論?在實驗中我們應該注意什么問題?學生馬上意識到實驗結論的偶然性,應該進行多次實驗,反復驗證結論的可靠性。最后,學生通過多次實驗、討論交流,得出結論:反應物恰好完全反應和其中一種反應物有剩余,這兩種情況我們都應考慮。至此,學生懂得了實驗結論的偶然性,我們要通過反復的實驗,在不斷發現問題、解決問題中找到實驗結論的必然性。因此,教師在教學中要鼓勵學生科學地掌握實驗探究的方法,不斷發現規律、總結經驗,為今后的學習和發展奠定堅實的基礎。
四、加強情感教育,注重知識、能力與情感、態度、價值觀教育的有機結合[SS]
新課程強調情感、態度、價值觀三個要素。情感不僅指學習興趣、學習熱情、學習動機,更是指學生內心的體驗和心靈世界;態度不僅指學習態度、學習責任,更是指樂觀的生活態度、求實的探索精神、寬容的人生態度;價值觀不僅強調個人價值,更強調個人價值與社會價值的統一。因此,必須將情感、態度、價值觀有機地結合起來并滲透到課堂教學過程中,使其成為教學的血肉,成為教學過程的靈魂。
義務教育階段的化學教育不是精英教育,它應面向全體學生,著眼于全體學生的發展,一切為了每個學生的發展是新課程的核心理念。不可否認,直至今天,我們部分教師仍然只盯著優秀生的發展、關注學生的分數,根本不關心學生的情感體驗和心理發展,尤其不能善待后進生。要從根本上改變這種現狀,筆者認為要從以下幾個方面入手:(1)教學設計的起點要適當,不能過高,尤其要注重學生的個體差異,照顧不同層次的學生,努力使每一個學生都能參與到活動中來;(2)采用激勵性的評價機制,對后進生要以鼓勵為主,只有當他們的自信心受到關注和鼓舞時,他們才可能積極、主動地參與到教學活動中來;(3)為學生體驗成功創造機會;(4)營造融洽和諧的學習氛圍,真正關心每一個學生的進步和成長。
當然,以上做法不是簡單地貼標簽,而是在教與學的過程中把握有利時機,慢慢地滲透、形成。
總之,“綠色生態”化學課堂的構建是一項長期任務,需要教師立足于教材、學生,不斷拓寬自己教育科研的思路和眼界,為素質教育的落實助力。
參考文獻:
[1]查有梁.教育模式[M].北京:教育科學出版社,1990.
[2]楊鑫輝.西方心理學名著提要[M].南昌:江西人民出版社,2005.
[3]教育部基礎教育司.走進新課程――與課程實施這對話[M].北京:北京師范大學出版社,2002.
關鍵詞:綠色化學 涵義 實驗設計
一、前言
化學教學離不開科學實驗,化學實驗更是化學教學的組成部分。在化學實驗中應用綠色實驗能夠有效控制污染。
二、綠色化學的涵義
1.綠色化學的定義
綠色化學或稱環境友好化學,是利用化學的技術與方法來降低或消除化學產品設計、制造與應用中有害物質的使用與產生,使所設計的化學過程和產品更加環保友好,是一門從源頭上阻止污染的化學。
2.綠色化學的核心內容
綠色化學主要從原料安全性、工藝過程節能性、反應原子經濟性和產物環境友好性等方面評價一個化學反應的優劣。原子利用率、環境因子和“5R”原則是綠色化學的核心內容。
(1)原子經濟性。原子經濟性是指充分利用反應物中的各個原子,從而既能充分利用資源又能防止污染。原子利用率越高,反應產生的廢棄物越少,環境因子也就小,對環境造成的污染也越少。環境因子則是衡量生產過程對環境的影響程度的參量,是指在一個化學反應過程中,所生成廢物質量占目標產物質量的比值。
(2)“5R”原則。就是“減量”(Reduciton),即減少“三廢”排放;“循環使用”(Reuse);“回收”(Recy-cling),實現“省資源、少污染、減成本”的要求;“再生”(Regeneration),即變廢為寶;“拒用”(Rejection),指對一些無法替代又無法回收、再生和重復使用的,有毒副作用及污染作用明顯的原料,拒絕在化學實驗過程中使用。
三、綠色化學實驗設計的策略和方法
綠色化學實驗方案的構思、設計是一種開放的創造性思維活動,因此其策略和方法也沒有固定的模式可以遵循,下面僅僅結合綠色化學實驗設計與創新的類型進行探討。
1.優選實驗項目策略
根據實驗大綱的要求,充分考慮試劑和產物的毒性以及整個實驗過程產生的“三廢”對環境的污染,盡量排除或減少對環境污染大、毒性大、危害大、三廢處理困難的實驗項目,如氰化物、砷化物的實驗,溴的制備,苯的硝化還原制備苯胺等,以毒性小的實驗代替來完成基本操作訓練。盡量選擇系列化實驗,用前一實驗的產物作為后一實驗的反應物,在合成實驗“苯甲酸和苯甲醇的制備”中,學生合成的產品苯甲酸粗品,可以為基本操作實驗“重結晶”之用,精制以后的苯甲酸純品又為基本操作實驗“熔點的測定”之用,這不僅可以大大節省試劑和原料,而且可以通過熔點檢查學生做的產品是不是合格,一舉而多得。設計綠色化學,盡量選擇與環境保護密切相關的實驗,如大氣中SO2含量的測定,廢干電池的綜合利用,由廢鐵屑制FeCl3,水中溶解氧的測定等,既鍛煉了學生科學實驗的能力,又讓學生了解了污染物對環境的危害,培養了學生的環保意識。
2.優選反應物質的策略
化學反應原理是實驗設計中的核心要素。化學實驗中反應物的優選、操作過程的優化、實驗裝置的改進都與反應原理密切相關,因此研究反應原理,依據反應原理對實驗進行綠色化改進和創新,就是抓住了實驗的本質和成敗的關鍵,是化學實驗改進和創新的重要策略。例如在乙酸乙酯制備實驗中,目前常用的硫酸催化酯化法存在用酸量大、副反應多、過程復雜、產品損失多、環境污染嚴重等不足。對此實驗的改進與創新可以從酯化反應的實驗原理入手:
由反應原理可知,酯化反應的實質是在路易斯酸催化下,酸和醇反應成酯,溫度過高或催化劑氧化性過強時易發生副反應。作為優良的酯化催化劑必須滿足在非水介質中酸性要足夠強,氧化性要弱,以減少副反應。因此,對這個實驗的改進就可依據上述實驗原理,選用綠色催化劑,以取代濃硫酸。可分別利用H2SO4、FeCl3、PW12、PW12/SiO2催化合成乙酸乙酯。結果表明,用自制的新型催化劑PW12/SiO2代替硫酸催化酯化,不僅產率高,反應溫度低,操作簡單,無污染,而且催化劑能重復使用,適應綠色化學發展趨勢,取得了良好的實驗效果。
3.實驗裝置改進策略
實驗裝置是實驗的載體,是影響實驗的又一個重要因素。一套好的實驗裝置,不僅能減少實驗可能產生的污染又能給人以美的享受,因此對化學實驗綠色化改進與創新自然離不開實驗裝置。實驗裝置的改進一般有如下策略:
3.1簡約化策略(微型實驗)。在不影響實驗效果的前提下,盡量采用用藥少、裝置簡單或微型的實驗裝置。微型化學實驗具有污染小、節約經費(其試劑用量為常規實驗的1/10或1/100)、縮短實驗時間(大約為常規實驗的40%)的優點,同時降低了水、電資源的消耗。微型化學實驗的開設對毒性大、藥品貴、耗量大、污染嚴重、操作復雜的化學實驗尤為必要。微型實驗除了可以用已經研制成功的井穴板等微型儀器外,還可以把容量瓶、燒瓶、冷凝管等微型化。在微型化帶來實驗現象不明顯時,可以借助現代化教學手段把結果放大。微型化學實驗還要努力減少實驗對玻璃儀器的依賴性,例如,對有些顏色變化明顯的定性實驗可以放在點滴板中進行,如指示劑與酸堿作用實驗和Fe3+的顯色實驗等,而有些定性實驗可以放在定性濾紙上完成,如檢驗醛基、MnO4-離子存在等。
3.2設計封閉實驗裝置策略。封閉的實驗裝置應包括氣體發生、收集裝置,氣體性質實驗裝置,尾氣的收集、處理裝置和導氣裝置等。對于氣體發生裝置可以從密閉和控制反應兩方面著手。
四、創新實驗方式
1.微型處理
即在保證實驗現象明顯的前提下,對實驗進行重新設計與探索,實驗藥品微量化或實驗裝置微型化。例如:在研究氯化鋇和硫酸鈉反應時,應在試管中加硫酸鈉,然后用膠頭滴管逐滴加入氯化鋇溶液(可溶性的鋇鹽是有毒的),邊加邊觀察實驗現象。這樣可以減少氯化鋇的使用量,防止過量的氯化鋇對環境造成的污染。
2.多媒體演示
有些實驗成本昂貴、容易造成浪費;有的實驗必須采用有毒、有害的試劑,實驗時會排放出有毒氣體和有毒廢液,或容易引起爆炸,對于中學生來說,存在很大的安全隱患,不便于在普通學生實驗室中進行。為了讓學生對實驗原理、過程、現象和結果有直觀的感受,又能規避實驗風險,可以利用多媒體技術進行模擬演示。事實上,在國內外已有不少學校采用這種方法進行實驗教學,效果很好。
五、結束語
綜上所述,綠色化學實驗設計具有很大的環保性,但是我國基礎化學實驗綠色化的道路還很漫長,需要我們持之以恒的探索,才能推動我國綠色化學事業的快速發展。
參考文獻
[關鍵詞]高中化學 綠色化學 教學策略
[中圖分類號] G633.8 [文獻標識碼] A [文章編號] 16746058(2015)260086
隨著素質教育理念的深入人心,高中化學教學的目標不僅僅體現在學生對化學知識的機械學習上,還要求學生具備相應的化學科學精神和綠色生態意識,懂得所學化學知識在現實生活中的“學以致用”。因此,“綠色化學”理念在高中化學教學課堂上的引入,可以將綠色意識根植于學生的內心深處,并用“綠色化學”的相關理論來指導學生的言行,這在培養學生科學文化素養的同時,也有效提高了學生的德育素質。
一、“綠色化學”的主要內涵
“綠色化學”也被稱為“環境友好化學”“清潔化學”“環境無害化學”。其最大的特征就是自始至終都會采取污染預防措施和防治措施,以污染物的零排放為主要目標,對化學反應材料的選擇也多是使用無毒無害的材料,從而使對環境、人類健康的威脅降至最低,最大限度地實現資源的節約和生態環境的保護。因此,“綠色化學”是對傳統化學科學的創新與發展。“綠色化學”理念在高中化學教學實踐中的應用,需要教師和學生從一個全新的視角審視化學科學的應用價值,在激發學生學習興趣、提高學生學習熱情的同時,更好地培養學生的環境保護意識,實現化學科學教育與綠色教育的有機結合,促進學生綜合素質的協調發展。
二、“綠色化學”理念在非實驗教學中的應用
高中學生在進行化學課程的學習時,大部分容易受到高考功利思想的影響,所以對“綠色化學”的關注度不是很高,并沒有形成一個科學、穩定的學習指導思想。對此,高中化學教師在化學教學的實踐中,要有意識地引入“綠色化學”教育理念,將其貫徹和落實到化學課堂教學的各個環節,在平時多針對學生開展“綠色化學”理念的講解與滲透,讓學生轉變對化學學科的傳統認識,更加重視對化學知識的學習以及環保責任意識的養成。例如,在《化學與自然資源的開發利用》一課的教學中,根據“綠色化學”的教學需要,教師可以對教材內容進行有效延伸,不僅要講一些煤、石油、天然氣等傳統化學能源的開發利用問題,還要更多地涉及地熱、乙醇、核能等清潔能源的開發利用問題,這樣可以幫助學生更好地了解化學學科與自然資源開發利用之間的關系,加快學生綠色意識的樹立,增強環境保護和資源節約的主動性。
三、“綠色化學”理念在實驗教學中的應用
高中化學課程不僅含有豐富的化學知識,而且與現實生活的聯系比較緊密,很多化學問題的解決和化學現象的解釋對化學實驗的依賴性比較大。而化學實驗教學的過程,也是實施“綠色化學”教學的有效途徑。“綠色化學”理念在高中化學實驗教學中的應用,將會使化學實驗的教學流程更加科學,減少化學實驗過程中廢水、廢氣、廢渣等污染物的排放,有助于學生實踐能力和綠色環保意識的有效培養。
首先,高中化學教師要多設計一些微格實驗,即在滿足實驗教學目標的前提下,對化學實驗的內容和方法進行簡化,盡量選擇使用小型的化學儀器,減少化學試劑的使用量和廢棄物的排放量,進而培養學生的資源節約意識。例如,在進行“氯氣的性質”實驗時,可以本著資源節約、操作方便、低污染的微格的原則,利用少量的漂白液和稀硫酸在小號的培養皿中制取氯氣,氯氣直接被器皿中的溶液所吸收,避免了有害氣體的直接排放,可謂一舉多得。
其次,高中化學教師要進一步規范化學實驗流程,這是因為很多學生在實驗過程中,常常因為安全意識不強、綠色化學意識缺失或不遵守實驗流程而產生資源浪費、“三廢”處理不及時等方面的問題,嚴重時還會發生實驗事故。因此,在高中化學實踐教學中,化學教師要引導學生盡可能采用無毒無害的實驗材料,并且要及時對實驗“三廢”進行分解、中和、回收、深埋等無害化處理。
關鍵詞:化學教學;綠色化學;減少污染
中圖分類號:G633.8文獻標識碼:B文章編號:1672-1578(2012)03-0213-01
預防化學污染的新理念和新實踐正日益被人們認識、接受和重視。要預防化學污染,最關鍵的問題應該是從小培養具有環境保護意識的人。學生最早系統地學習化學知識是在中學階段,這就需要將綠色化學思想貫穿于中學化學教育的全過程中,尤其在化學實驗中貫穿綠色化學思想。
1.正確把握綠色化學的概念
綠色化學又叫環境無害化學、環境友好化學、清潔化學。顧名思義,綠色化學就是應用化學的技術和工藝去減少或消滅那些對人類健康、社區安全和生態環境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑、產物、副產物等的使用和產生。綠色化學的理想和目標在于不再使用有毒、有害的物質,不再產生廢物。"綠色"是環境意識的革命,"綠色化學"則是化學學科的又一次飛躍。綠色化學的應用覆蓋范圍很廣,有食品、化工、農業等。綠色食品特指無污染的、安全、優質、營養類食品。而綠色農業則是以促進農產品安全、生態安全、資源安全和提高農業綜合經濟效益的協調統一為目標。
化學教育工作者要樹立可持續發展的觀念。綠色化學有利于保護人類賴以生存的環境、實現人類社會的可持續發展。化學教育必須體現綠色化學的新內容,要在課程教材中體現綠色化學的理念,教師在課堂教學、實驗等方面,要始終貫穿綠色化學的思想;要讓學生了解綠色化學,樹立起綠色意識,培養學生從事綠色化學研究與開發的能力。化學教育工作者只有樹立起這種可持續發展、綠色化學教育的觀念,才能在教學、生活中自覺的實施綠色教育。
2.降低藥品濃度,提高實驗效果,減少環境污染
在現行化學教材中,有些實驗指明了藥品濃度,有些實驗沒有指明藥品濃度。筆者對許多涉及藥品濃度的實驗加以探索和改進,既節約了藥品,保證了實驗效果,又減少了環境污染。(1)指示劑濃度的減少,指示劑酚酞、石蕊等原濃度為0.5%~1.0%,經改進可減少到0.1%~0.25%,也可以相應減少酒精的用量。(2)對苯酚性質,苯酚溶液濃度由2%降至0.5%~1.0%,溴水濃度也可降低為橙紅(稍濃)。這些改動實驗藥品的濃度都增強了實驗效果。降低實驗藥品濃度的例子還很多,作為化學實驗工作者,應具有綠色化學的思想,并指導日常工作,盡可能地降低實驗藥品濃度,減少藥品的損耗,預防環境污染。
3.將常規實驗改成微型實驗
鹵素是高中學習的一個重點,是學生第一次系統學習的非金屬元素。但是學習鹵素的代表元素氯形成的單質--氯氣,是有毒的氣體,在研究氯氣的性質時,往往將氯水代替氯氣來做演示實驗和學生實驗,以避免氯氣的散逸。在實驗中,空氣中也彌漫著刺激性氣味。我們可以實驗微型化。取一個CD盒,在盒蓋的中心用粗銅絲燙出一個51Tim的圓洞,在CD盒底部中心放入一粒米粒大小的氯酸鉀固體,在其四周放入KI和淀粉溶液、NaBr溶液、濕潤的紅色布條、濕潤的pH試紙、FeSO4和KSCN混合溶液、滴有酚酞的NaOH溶液,將盒蓋蓋好后,在蓋中心的小洞中滴加1~2滴濃鹽酸,觀察實驗現象。該實驗操作簡單,實驗藥品的用量很少,實驗中又有尾氣的吸收設計,整個實驗室幾乎聞不到有刺激性氣味,本實驗體現了化學品使用原則中的減量原則:本實驗可以作為學生的分組實驗,也可以作為探究氯氣的性質實驗,學生自己親自動手,實驗現象鮮明,比教師的演示效果要好上百倍
4.循環使用的溶劑和充分利用反應產物
綠色化學是一門從源頭上阻止污染的化學,所以,教師應該應用化學的處理方法,充分利用現有資源及反應產物。這不僅從源頭上防止了污染,而且增加了經濟效益。在化學實驗中,萃取實驗用的有機溶劑有CCl4、煤油等,如果廢棄了,不僅污染了環境,而且會產生新的隱患。如果進行回收、集中、化學處理,它們又可重新使用。對于萃取碘的CCl4、煤油可以用稍濃的NaOH溶液洗液、分液,又可重新得到CCl4、煤油,進行萃取。在高一化學的實驗,鐵和硫反應生成硫化亞鐵,收集演示實驗生成的硫化亞鐵,進行制取硫化氫的實驗。對一些收集了又不用的有毒氣體,可對學生做怎樣吸收該氣體的實驗。在實驗工作中,用綠色化學的思想來指導,更能有效地防止污染。
5.挖掘綠色實驗素材
利用課本的綠色化學實驗素材,使用學生樂于接受的形式和方法,通過滲透培養學生綠色化學意識,是化學教師一項義不容辭的責任。教材中有許多實驗內容都體現了綠色化學思想。如:對固體、液體試劑的取用給出限量要求;強調實驗中常見的事故避免、應急處理措施;介紹了特殊試劑的保存和使用原則及方法;對會造成污染的廢棄物集中處理再利用或轉化為非污染物;引入了減量、減廢的微型化學實驗;增加家庭小實驗,力求使實驗生活化。有毒氣體的制取及性質實驗中采用防止和減少環境污染的裝置(如:實驗室制氯氣,采用全封閉式的收集裝置及用NaOH溶液吸收尾氣,防止污染空氣;實驗室制氨氣,在試管口放一團用水或稀鹽酸濕潤的棉花球吸收多余的氨氣;銅與硝酸反應,用透明塑料袋將試管口罩上并系緊,減少氮的氧化物對室內的污染)。
6.宣傳和使用環境友好產品
一、綠色化學概念分析
所謂綠色化學,就是指對于環境沒有破壞性的化學,與我國環境友好型社會目標相一致的化學,也可以說是清潔化學。綠色化學的原則是在化學反應的過程中,要堅持原子的經濟性。換言之,綠色化學就是指在為了獲得新興物質的化學反應當中,要對參與到化學反應當中的每一個原料的原子進行充分有價值的利用,在化學反應開始時,從根本上杜絕化學污染的產生。最終目的是實現化學反應的零污染與零排放目標。化學反應當中所用到的催化劑與助劑等,都要達到無毒無害的環保要求。綠色化學的目的就是杜絕化學反應為環境帶來的污染,將化學污染問題發現與解決在化學反應發生之前。綜合來講,綠色化學就是從源頭上杜絕污染現象產生的化學方法與理念。
二、在高職化學教學中融入綠色化學的重要性分析
在傳統的化學教學中,許多教育者只注重化學活動在社會經濟活動中的經濟效益,而忽視了環境污染問題,使得我國的化學教育一直背離我國資源友好型社會建立的理論,造成了嚴重的環境污染后果。而綠色化學則不同,作為我國化學專家與化學教育者關注的課題,將綠色化學融入日常的教育行為當中,不僅可以幫助學生樹立起正確的化學理念,還助力于我國,甚至世界的環境保護工作,更是提高未來國家化學人才綜合素質的重要手段。
三、在高職化學教學中融入綠色化學理念的對策分析
1.優化高職化學教材。綠色化學是一個全新的研究課題,所以,傳統的教材已經不能滿足高職化學教育的需要。而教育的質量對于綠色化學教育的成效有著重要的影響。各高職院校應當以本校的教學能力與教學實際情況為依據,進行教材的重新選擇,使綠色化學教材得到優化與升級。化學教育者更應當定期對自己的綠色教學現狀進行分析與總結,對教材的教學內容進行合理的調整,使其更適合學生的能力水準。在我國高職院校現有的化學教材當中,綠色化學理念的體現點十分少見。所以為了建構學生正確的綠色化學知識體系,使學生的頭腦知識含量跟上時代的步伐,各高職院校應當加大資金投入,對教材進行創新與改革。只有這樣,才能方便教師將綠色化學的理念綜合性地融入日常教學與化學應用當中去。
2.提高教育者素質。在高職院校的化學教學當中,教育者的個人素質與價值觀對于學生價值觀的形成有著直接的影響。因此,學校要注重教育者個人素質的提高,培養教育者的綠色化學理念與可持續發展觀,使其能夠將綠色化學理念靈活地運用到日常教學活動當中去。只有這樣,學生才能在日常的化學學習過程當中認識到環境對于人類生存與發展的重要性,認識到化學對于人類生存環境的直接影響。另外,教師應改變實驗方式,放棄粗放型的化學實驗,進行綠色化學集約型實驗。總而言之,教師是學生的引路人,只有教師的素質提高了,學生綠色化學理念的建立才能有希望。
3.規范教師實驗行為。化學實驗是化學教學中的重要內容。化學實驗演示的操作者是化學教育者,因此,其在進行化學實驗演示時的行為規范對于學生未來的化學實驗規范度有著很大的影響。教師在進行化學實驗演示之時,要嚴格要求自己實驗的每一個細節,將綠色化學理念融入其中。只有教師的實驗行為規范了,才能使學生在潛移默化中受到正確的指引。
4.加強高職課外實踐活動的“綠色性”。課外活動的實踐性對于高職院校的化學專業學生實踐能力的提高有著重要影響,因此,高職院校的化學教育者應該充分利用好課外實踐活動的機會,將綠色化學理念融入實踐活動中,以此來提高學生在化學實踐中的環保意識。比如說,引導學生進行廢舊電池的回收,鼓勵學生杜絕一次性用具。還可以在假期組織學生到化工廠進行參觀,了解未來的工作環境,重視綠色化學理念在未來化學道路上的作用。
一、綠色化學實驗和綠色化學觀
綠色化學是實現人與自然和諧相處的化學觀念,能夠實現清潔化學,其在剛開始使用時就是本著防止污染的要求的.綠色化學在應用的時候能夠對原子進行充分地運用,能夠實現資源的合理利用,既能夠實現環境友好,又能夠節約材料使用的費用.在高中化學實驗教學中,在進行化學反應時,應該盡量減少材料的使用.
(一)綠色化學的發展觀
綠色化學主要指的是人與自然的協調發展,而且又不會阻礙經濟的發展,為子孫后代留下良好的生存環境,在發展經濟的過程中要注意環境保護,而且要減少資源的使用.其實現自然、社會和經濟的均衡發展,實現三者的穩定性.綠色化學教育,要求在科學技術的指導下,能夠促進人的全面發展,從而能夠使人們對科學有著正確的認識.
(二)綠色化學的價值觀
環境的價值觀指的是人們對環境的正確理解,應該改變傳統的自我意識,強調人與自然共生,實現人與自然的和諧,在高中化學實驗教學中,要分析化學實驗會對人體產生的危害,而且要認識到綠色化學不僅僅要在化工行業實現,而且要在整個化學領域實現.
(三)綠色化學的道德觀
現在,工業文明在迅速地發展,所以,應該樹立環境道德觀,實現環境與人的和諧共生,環境的價值在于主觀和客觀的有機結合,所以,要實現人與環境的統一.
(四)綠色化學教育觀
綠色化學的目的在于將環境污染控制在最低的限度,從而能夠為人們的生存和發展提供良好的環境,確保自然環境的優美,而且要完善化學學科的發展.綠色化學這一概念在高中化學教育中落實,已經成為了高中化學教育的重要構成,是綠色化學理念作為一種基礎教育,深入學生的內心.
二、在實驗中進行綠色化學觀教育
(一)要大力完善化學微型實驗的操作
微型化學實驗并不是將通常的實驗進行壓縮,而是創造微型化的條件,使實驗能夠在微型化條件下進行,從而能夠節省試劑的使用.微型實驗主要表現在使用裝備的小型化,以及盡量少的使用試劑,這樣能夠使實驗更加便捷,而且還可以節約試劑,減少實驗用過的試劑對環境造成的污染,是綠色實驗的代表.在化學實驗中,也可以采取變廢為寶的方式,將身邊一些廢棄的材料制作成實驗用品,可以運用一次性針筒當作試管使用.在化學實驗中,對實驗的儀器進行小型化處理,對那些實驗中經常使用的試劑要制定限量,在試驗中不能超過限量.在實驗儀器的小型化過程中,要將燒杯、容量瓶等微型化.在進行實驗分析時,可以借助多媒體技術將微型化實驗放大,達到良好的觀看效果.
(二)規范、科學地進行化學實驗的操作
在進行化學實驗時,應該規范實驗操作的流程,在對藥品進行稱量時,應該稱量規定的計量,實驗過后,應該將那些廢棄的試劑放入回收站中,這樣不僅僅能夠對一些試劑進行處理,也可以防止試劑間相互反應發生的安全問題.在進行化學實驗時,在聞氣體的時候,不能用力,而且,要檢查實驗的密閉性,防止實驗中發生泄露的問題.
(三)找尋實驗替代的儀器和藥品
在實驗的過程中,可以通過改變實驗的方式,盡量選擇一些不會對環境產生污染的試劑,對實驗步驟可以進行重新的設計.當遇到一些存在危險系數的實驗時,盡量不去做實驗.在運用一些有毒的試劑時,老師要格外強調,在各類元素發生反應時,要防止在反應過程中產生有毒的氣體,從而對學生造成損傷.
(四)正確處理實驗廢棄品和剩余的藥品
在高中化學實驗教學的過程中,應該強化對實驗室的管理,老師應該將試驗中應用的廢棄品統一回收,可以采取分解和燃燒的方式對這些廢棄品進行處理.有些實驗的材料是可以回收利用的,老師要回收起來,以便下一次實驗可以重新利用.在實驗室內,可以設計尾氣的吸收裝置,這樣就能夠將大量的氣體吸收,從而能夠防止污染.
三、結束語