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高职有机化学实验绿色化的实践与探讨

摘要：在开设《有机化学》的高职相关专业中，通过精选实验内容、改进实验方案、采用连续性实验和多媒体技术进行有机化学实验，减少实验对环境的污染，可逐步实现有机化学实验的绿色化。
　　关键词：有机化学实验；绿色化学；绿色化实验
　　
　　《有机化学》是高职环境治理、工业分析、石油化工、生物制药、医学类等专业的一门专业基础课，有机化学实验是不可缺少的重要组成部分。通过实验，学生能更好地理解理论教学的内容，学会在实验室里合成、分离、提纯有机物的方法和操作技术，培养自身良好的实验习惯，科学、严谨的工作态度以及观察问题、分析问题和解决问题的能力。而有机化学实验中所使用的试剂大多数会危害人体健康和污染环境，有些试剂甚至有剧毒。如何保证有机化学实验课程既能正常开设，又将其危害和污染降低到最低限度，是摆在广大化学教育工作者面前长期而又艰巨的任务。

为此，在有机化学实验中，笔者对开展绿色化学实验和实施绿色化学教学进行了一些探索与尝试。
　　在实验教学中实施绿色化学教学绿色化学起源于有机化学，是有机合成化学家提出的，它的内容与有机化学学科密切相关。有机化学实验中客观存在着许多有害的废弃物，在实验室通风、排污等硬件设施较差的情况下，不仅威胁人体健康，而且直接排放会严重污染环境。特别是近年来学校办学规模不断扩大，实验排废量也同步增长，有机化学实验教学绿色化不得不提到议事日程上来。应采用适合实验室的废弃物处理措施，将有机化学实验对环境的污染降至最低限度。在实验教学的全过程中，应引导学生建立对环境保护和人类可持续发展的高度责任心，使绿色化学理念渗透到实验教学的过程中。例如，在实验过程中，学生不小心打碎了温度计，温度计里面的汞洒到实验台上。这时，应该用滴管收集大部分汞并回收到密闭的容器中，对于散落在地上及部分难以收集起来的汞应撒上适量的硫黄粉进行处理，使之生成毒性小的硫化汞然后清除。又如酚类、苯胺类物质，在验证其性质后，应将废液集中与漂白粉混合煮沸后再处理，这样可使酚类、苯胺类物质的毒性降低至几乎为零，大大减少对环境的污染。通过对有机化学实验废弃物的基本处理实践，可使学生掌握绿色化学知识，形成强烈的环保意识。
　　精选实验内容，体现绿色化学的教育思想选择有机化学实验教学内容时，应根据高职的教学目标，本着体现绿色化学教育的指导思想，精选实验项目，突出实验技能培养。根据现行教材保留符合或基本符合绿色化学要求的实验，如基本操作实验中熔点的测定、蒸馏和沸点的测定、重结晶提纯法；性质实验中的碳水化合物、氨基酸和蛋白质；制备实验中的从茶叶中提取咖啡因等。在一些重要的合成反应中选择污染少、废物易处理的制备项目开展实验教学，对有毒气排放的实验应予以删除。尽可能少用或不用有毒性的试剂。在实验教学内容的安排上不仅要满足培养学生实验技能的需要，同时也要体现绿色化学的教育思想。
　　改进实验方案，控制药品用量有机化学实验室承担的教学任务重，消耗化学试剂多。近几年，我们在逐步实施常量、微量与半微量相结合的实验方案，不仅体现绿色化学的教育思想，同时废弃物处理相对容易。例如，在性质实验中，醛、酮与2，4-二硝基苯肼试剂的反应，由于该试剂的毒性很大，实验就改为在点滴板上进行。于孔穴中滴入两滴试剂，再依次滴入醛、酮试样各1滴，现象与常量实验现象基本一致，而试剂用量大大减少，污染程度大大降低。类似的性质实验均可采用此法，不仅减少了废弃物的处理量，降低了对环境的污染，而且可使学生在化学实验中树立环保意识。又如在1-溴丁烷的制备实验中，试剂用量为常规用量的十分之一，实验时间缩短了五分之一，且可以得到较好的实验效果。再如，在乙酸乙酯的制备中，我们改进了催化剂。现用教材是用浓硫酸作催化剂，但浓硫酸具有强氧化性、强吸水性、低选择性，造成反应物氧化、碳化，产品质量不高、产率低，产生的废气、废水多，污染环境，且实际生产中对设备腐蚀严重。我们参照目前关于酯化反应的研究成果，用固体超强酸（SiO2／SO42-）代替浓硫酸，即用1.2gSiO2／SO42-代替教材中的3.0ml浓硫酸，其余步骤仍按教材进行，试剂回收率可由使用浓硫酸时的48％提高到93％，并且催化剂可循环使用6次。这样改进后的实验安全性好，对环境无污染。
　　采用连续性实验，实现资源利用的最大化有机化学实验中的合成实验，是纯粹的消耗性实验。一次实验下来，除原料和试剂的消耗外，生成的产物大部分都是废弃物，造成对环境的污染。在实验教学中，应把相关的单一实验联系起来，使其组成一个系列，使实验的产品为后一步需要合成的原料完成系列制备。这种教学方法不仅能渗透绿色化学教育的思想，而且也能较好地检验学生的操作技能和实验教学效果，培养和增强学生的环保意识。例如在基本操作中做“蒸馏”和“分馏”两个实验时回收的乙醇可用于“茶叶中提取咖啡因”，提取咖啡因回收的乙醇留待下一届学生做“蒸馏”实验用；“柱色谱”实验所用的洗提溶剂乙醇，由实验室统一回收，留待下一届学生做“分馏”实验用，从而提高了溶剂的利用率。几年来，在有机实验室承担的实验项目中，凡能循环利用的实验资源，我们都将粗品全部回收，经处理后继续留做他用。另外，应充分利用废料，如在简单的玻璃工操作实验项目中，学生按要求完成各种规格的弯管、滴管后，利用剩下的短管继续拉制熔点管，拉制的熔点管可以在合成实验中用作沸石。这样，充分利用实验材料，不仅可节约经费，而且可使绿色化学教学落到实处。
　　采用多媒体技术，将部分实验改为演示对人体危害大和对环境污染严重的实验，可做成课件给学生演示。如芳烃和卤代烃的性质实验，这两个实验所用药品均有很大的毒性，对环境污染严重，而且其中有的实验学生实际操作时实验现象不明显，实验效果不理想。改用计算机模拟教学，既没有污染，现象又明显。学生如亲临其境，感到很新颖，兴致很高，同时，调动了学生上网查找资料和自己做课件的积极性，培养了动手能力，取得了很好的教学效果。
　　近几年来的实践证明，将绿色化学教育思想渗透于高职有机化学实验教学中的做法有利于学生综合素质的提高，有利于学生实验技能的培养。通过绿色化学教育思想在有机化学实验教学中的渗透，不少学生尤其是环境治理专业的学生反映他们的知识面扩展了，感到基础课与专业课能有机融合，提升了对专业的认识，激发了学习化学的兴趣，实验技能得到了进一步提高。要在有机化学实验中完全实现绿色化，还需要化学工作者共同努力，做更加深入的研究工作。
　　
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