绿色化学在大学化学教育中的融入范文

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高等学校是培养未来工程师的摇篮，化学是理工农医类各专业的重要基础课程，因此在高等教育中渗透绿色化学的理念，进而从高等教育的源头上杜绝环境污染是十分必要的。绿色化学(GreenChemistry)，又称环境友好化学(EnvironmentallyFriendlyChemistry)，是以化学反应“原子经济性”为基本原则，即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子，在始端就采用实现污染预防的科学手段，因而过程和终端均为零排放和零污染，是一门从源头阻止污染的化学。它不但是化学科学与化学工业可持续发展的必由之路，还是2l世纪化学技术的发展方向，已成为当今国际化学科学研究的前沿。将绿色化学理念融入化学教育的全过程，使学生树立起绿色意识，培养学生绿色化学研究能力，提高科学素质水平，成为高等学校人才培养目标之一。为此，我们在大学化学教学实践中，通过理论教学和实验教学中的各环节，构建新的教学体系，对学生灌输绿色化学理念，培养适应国家可持续发展的高素质综合型人才。

1大学化学教学中灌输绿色化学理念的重要性与必要性

近年来，随着环境污染的愈发严重和公众对环境问题的日益关心，尤其是近年来我国多地连续出现大面积的雾霾天气，迫使人们思考保护环境和发展经济的两者关系问题。究竟是先发展经济后治理环境，还是在发展经济的同时就杜绝环境污染的发生？人们开始对化学工业提出质疑，认为这一切主要是由化学造成的。面对这种情况，化学教师在日常教学中对学生进行绿色化学理念教育就显得尤为必要，是培养具有绿色意识和环保能力高素质人才的基础，也是解决环境问题的根本出路。同时化学工作者也应该深刻反思，回过头去看看化学给环境带来了哪些负面影响，总结经验教训，按照绿色化学12条原则的要求，研究出新的原子经济合成路线，开发出新的绿色化合物。绿色化学与环境保护不同之处在于：绿色化学不是被动地治理环境污染，而是主动地防止化学污染，从而在根本上切断污染源。目前绿色化学在节约能源、防治污染、保障人类健康与安全等方面发挥着日益显著的作用，受到了社会的极大关注，发展绿色化学成为当今社会的迫切需要和大势所趋。让学生们坚信，化学在创造出更多的高新技术材料的同时，也一定能避免无用的、有害的物质产生。教师应该用实际生动的范例充实我们课堂教学的内容，按照范例所涉及的知识点，自然地、形象地渗透到大学化学中。满足社会的需要是大学化学教学的重要目的之一，21世纪社会需要的是具备高科学素质的“绿色工程师”，他们肩负着建设祖国未来的使命，是国家的栋梁之才。学生在校学习阶段就牢固树立起绿色化学和环境保护的意识，使他们自觉的成为未来环境的保护者。因此，作为培养未来高级专业人才的高等学校，为适应21世纪社会对高级人才培养需求，在大学化学的教学中，融入绿色化学的理念，使学生了解绿色化学，认识绿色化学，构建起绿色化学思维，方能从根本上预防环境污染事件的发生，解决目前环境面临的困境。

2大学化学实验教学中构建绿色化学理念的探索

化学是以实验为基础的自然学科，实验教学在大学化学教学中有举足轻重的作用，但实验也是产生污染的主要渠道之一。人们的传统思想是化学实验造成污染是不可避免的事情，“环境保护”就是治理污染，更不会想到还可以从源头上防止污染的产生。首先我们在实验教学中，坚持让学生在实验前对实验内容预习，并写出预习报告，在预习报告中包含设计具体实验步骤，尽量减少试剂用量，实验结束对实验室废液的如何处理，减少“三废”的排放，以降低污染和减少浪费，从而实现绿色化学的理想和目标，其次对实验教学内容进行“绿色化”改革和创新，在保证学生基本实验技能得以训练的前提下，尽可能开设对环境友好的实验。具体来说要做好以下两方面的工作。一方面，改革实验部分内容。遵照绿色化学的理念，从实验项目和内容抓起，从源头上阻止污染。因此，在实验教学中要实现教学内容的绿色化，最先考虑的是实验项目的设置，既要能体现实验教学的目的，又要能达到化学实验的“绿色化”。如沉淀溶解平衡实验，经典的Pb(NO3)2和K2CrO4生成黄色PbCrO4沉淀，尽管现象明显，但Pb、Cr都是有毒重金属，会对水资源造成严重污染。为此选择Na2SO4和BaCl2作为沉淀试剂，生成白色BaSO4沉淀，现象明显，实验效果良好，既达到了实验目的，又减少了有毒物质的使用和排放。对于某些与绿色化学理念相悖有毒的验证性实验，亦不能提高学生的综合操作技能，则予以删除，选取具有代表性的无毒的实验来锻炼学生的基本操作技能。如有机化学醛酮、糖等性质实验，所用化学试剂毒性很大，取而代之的是测定葡萄糖旋光度的实验，彻底杜绝了有毒物质的使用和排放。

另一方面处理实验废弃物，杜绝污染物的排放。我们在大一新生刚开始做第一个化学实验时，就以绿色化学理念引导学生正确处理实验室广泛使用的铬酸洗液。若不经处理的含铬废水直接排入下水道，就会造成严重的铬污染，这样既消除了铬的污染，又得到副产品Cr(OH)3和Fe(OH)3。再如废酸废碱的中和处理，含银盐的废液通过加入金属锌进行还原回收金属银，变废为宝，一举两得，保证实验全过程的绿色化。第三利用现代信息技术建设网络虚拟仿真实验室，将有毒实验进行仿真实验演示。例如沉淀溶解平衡碘化汞沉淀的生成，碘化银在氰化钾中溶解等实验，分别需要用到极毒试剂氯化汞和氰化钾，实验后的废液虽经过处理但仍对环境造成极大危害。将类似的有毒实验由老师集中做并现场录像或从网上下载有关视频，制作成多媒体光盘挂在网上，供学生下载观看。同时加强实验管理，严格要求操作规范，培养学生良好的实验习惯，将实验教学对环境的损害降到最低限度。把绿色环保的办学理念渗透到实验细微之处，将绿色化学的理念印入脑海，提高环保意识，达到化学实验绿色化的宗旨。

3大学化学理论教学内容的绿色化

大学化学涵盖无机化学、分析化学和有机化学等内容，教学内容十分丰富，其中的绿色化学反应例子很多，为绿色化学教学提供广阔的平台。教师应该在教学中须对教材进行优化重组、拓展和创新，结合具体的内容对学生灌输绿色理念。教材中涉及到绿色化学的反应加以重点强调，对未体现出绿色化学的教学内容进行及时的补充、适当的拓宽。例如乙烯被氧化成环氧乙烷[8]制备重要化工原料乙二醇的反应就符合原子经济性原则。在讲授碳的氧化物时，介绍CO2在绿色化学中的重要用途，当CO2在临界点(温度31.1℃，压力73.8个大气压)以上时，CO2具有液体的密度和常规液态溶剂的强度；同时它又具有气体的粘度，因而有很高的传质速度，而且具有很大的可压缩性，这些特点使超临界二氧化碳成为一种优良的溶剂，它无毒、不可燃、而且价廉，已发现许多反应能在超临界二氧化碳中进行。因此，研究超临界二氧化碳溶剂代替挥发性有机化合物作溶剂，从而消除它们对环境的污染，这就符合绿色化学不使用有毒溶剂的理念。农作物秸秆的综合利用是当前我国面料的实际难题之一，植物生物质的主要成分是木质素~纤维素和半纤维素，它们都可以转化成极为宝贵的能源和化工原料。但是为了充分和高效地转化它们，必须在木质素降解酶催化下水解，得到葡萄糖等小分子物质之后，再把它们转化成需要的有机化学制品，从而实现生物质替代石油作化工原料。例如，氢气是绿色清洁能源，但氢气的制取一直困扰着氢气的推广使用。用木材及农作物残渣为原料，以NaOH作催化剂，用Ca(OH)2作CO2吸收剂。该工艺优点：不使用氰化物和甲醛，操作安全，生产步骤少，产率高。

大学化学教学内容中有关绿色化学的例子很多，只要教师耐心去挖掘，改变讲课思路，使学生在潜移默化中受到绿色化学教育，增加绿色素养，同时也使学生加深对所讲内容的印象和理解，收到事半功倍的效果。我们教师应该与时俱进，开拓创新，充分利用现代化教学手段。将现代教育方法融入课堂教学中，利用多媒体技术集图、文、声、像和三维动画为一体的特性，开发使用多媒体教学课件，展示绿色化学理念下的化学理论教学、化学实验教学、绿色化学工艺、绿色能源等。使绿色化学理念在学生头脑中生根发芽，视环境保护为己任，将来走向工作岗位后，为改善我们居住的环境，看见碧水蓝天做出贡献。

作者：张长水 单位：河南科技大学 化工与制药学院