绿色化学在中学化学实验中的应用探究

绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿课题，其目的是将现有化工生产技术路线从“先污染、后治理”改为“从源头上根除污染”。绿色化学是针对传统的化学及化学工业对环境造成的化学污染而被人们逐步的重视起来。
　　
　　那么，什么是绿色化学呢？要进行绿色化学实验的探索和研究，首先必须弄清楚这个问题。
　　
　　绿色化学是指利用化学原理在化学品的设计、生产和应用中消除或减少有毒、有害物质的使用和产生，设计研究没有或尽可能少的环境副作用，在技术和经济上可行的产品和化学过程，是在始端实现污染预防的科学手段。绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物，不再处理废物。从科学观点看，绿色化学是化学科学基础的更新；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，它是从源头上阻止污染的化学，符合经济可持续发展的要求。
　　
　　目前，高中化学实验还存在以下三大问题：
　　
　　①还在使用一定数量的有毒、有害物质和制备，产生一些有毒、有害物质。如：Cl2的性质实验和制取，SO2、H2S等有毒害的气体等。这些物质的使用或排放，势必对实验的老师和学生身体健康产生危害，并且也会对环境造成污染。②是化学工作者还是传统的一种实验操作模式，把用过的、剩余的废渣废液直接洗涤排放，这样强酸、强碱，有毒害的物质直接进入下水道等，这些不负责任的做法无不令人担忧。③目前，高中规模扩大，人数增多，实验分组也越来越多，实验产生的废物也在增加，造成的污染也日益严重。
　　
　　基于以上原因，同时也是作为化学教育工作者的我们责无旁贷的一份责任，对高中化学实验进行绿色化的探索和研究，经过两年来的工作，已初见成效，具体措施如下：
　　
　　一、改变观念，提高认识，树立绿色化学实验意识
　　
　　首先，在学科组内大力宣讲绿色化学以及环境保护的重要性，同时提倡在化学教学中多研究、多创新，对有毒、有害的物质实验进行重新设计、改进，这样不仅对自己、对学生的健康有保证，也最大可能的减少对环境造成的污染。对有毒、有害的废弃物不处理、不能倾倒或排放，这样常年坚持，在潜移默化中使学生也慢慢增强了环境保护意识，逐步树立了“绿色化学”的观念，在他们成长道路上，无疑会起到非常大的引导作用，同时也为化学工作培养出未来合格、创新的人才。
　　
　　二、开展绿色化学实验探索研究的竞赛活动
　　
　　以学校所设的三个备课组为依托，每个备课组都承担一定的研究课题，并分解到人，同时互相交流，互相探索，提高并增强课题的可行性、科学性，培养师生的创新意识。
　　
　　绿色化学实验的研究，应从以下几个方面进行探究：
　　
　　1、采用无毒、无害的原料，或用无毒无害的原料替代有毒、有害的原料。
　　
　　2、在无毒、无害的反应条件下进行。
　　
　　3、具有“原子经济性”。即反应具有高选择性，极少副产品，甚至实现“零排放”。
　　
　　4、产品应是“环境友好的”。即实验后的废弃物及产品，不会对环境造成污染和破坏。
　　
　　因此，绿色化学关注在现今科技手段和条件下能降低对人类健康和环境有负面影响的各个方面和各种类型的化学过程。绿色化学主张在通过化学转换获取新物质的过程中充分利用每个原子，即“原子经济性”。绿色化学代表了未来化学发展和人类进步的方向，是人类和自然的和谐化学。
　　
　　通过长期的探索和研究，我们总结出了以下方法：
　　
　　一、改进实验，实现零排放
　　
　　即改进某些有毒、有害物质的实验，也就是在原有的实验基础上进行实验的重新设计和改进，使某些有害物质转化为无害物质，甚至有利用价值的物质。经过改进的实验，使某些实验复杂的操作变得简单。提高实验的成功率，减少药品的用量。
　　
　　例1、溴苯的制取，采用全封闭装置（如右图示）
　　
　　①在分液漏斗中依次加入10ml
　　
　　苯和5ml溴，使之混合均匀，观察到
　　
　　溴溶于苯，不反应，溶液呈深红色。
　　
　　②打开分液漏斗活塞，使混合液
　　
　　按一定流速加入甲试管中的铁丝上,反
　　
　　应剧烈，甲和导管C中有橙红色蒸气。
　　
　　③几分钟后打开弹簧夹A、B，使液体流入U型管中，由分液漏斗加入NaOH溶液，这样在U型管的下层液体就是溴苯。
　　
　　④乙中小试管装CCl4，用以吸收挥发出的苯、溴，从而得到纯净的HBr，用胶头滴管加AgNO3，检验Br－。
　　
　　例2：硫在氧气中燃烧实验的改进（如右下图示）
　　
　　生成的SO2完全被瓶中NaOH溶液所吸
　　
　　收。减少污染,体现了绿色化学的内涵。
　　
　　二、减少药品用量，采用微型化实验
　　
　　化学实验为了有更明显的现象，便于学生观察，通常实验所给用量比较足，但同时在实验中也会对环境造成污染。若改进采用微型化设计，可以尽可能小的减少排放。这样除节约药品，有明显的经济效益和环保性外，更能大大增强学生实验动手能力，培养创新思维、树立环保观念，激发学生的学习兴趣。
　　
　　如：①吸热反应实验，药品用量减半，物质的量浓度配制改为100ml。②浓H2SO4脱水实验，用量也减一半，学生分组实验时可在点滴板上进行。
　　
　　三、用无毒无害物质替换一些有毒有害物质，真正实现绿色化学的目标。
　　
　　化学实验中往往会产生一些有毒有害物质，直接排放到空气中，这样势必会对环境造成污染。所以可以选择寻找一些无毒、无害物质或零排放的物质，以实现绿色化学的目标。
　　
　　例如：做溶的导电性实验，其中所用盐酸和氯化钠在通电时会产生有毒气体氯气，可以把它们替换成硝酸和硝酸纳，这样才真正体现了绿色化学实验从始端预防污染的目的。
　　
　　例如：SO2和H2S的反应，可改用亚硫酸和氢硫酸反应，这样可以大大降低实验对人的危害性，效果较好，现象更明显。
　　
　　四、利用化学原理，变废为宝，创建平安、绿色校园。
　　
　　中学化学实验中，有很多气体都是有毒、有害气体，如SO2、CO、HCl、Cl2、H2S等气体的制备和性质实验，必须要做这是无法避免的事实，但是怎样使它们对人和环境的影响降低到最低程度，甚至实现零排放，这是化学工作者必须要面对的课题。
　　
　　如：SO2我、H2S、Cl2、HBr等通常可以用氢氧化钠溶液吸收。强酸、强碱实验后，必须经过用相应的碱或酸处理后，PH值调到7－8左右，对能回收利用的，尽可能想办法回收，对不能回收或回收成本较高的，再予以排放。再如制NH3后的残留固体进行回收，可作干燥剂。将碘、溴萃取后的CCl4溶液进行回收处理，可以实现原料的再利用，这样可以降低化学实验的成本，为教育事业的可持续发展做出自己的贡献。
　　
　　绿色化学实验的探索和研究，将为我们在化学教育中实施创新教育、环境教育作出自己应有的贡献，创建平安、绿色的校园环境。