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关键词:绿色化学 绿色化学化工 绿色度定量化 绿色非绿
随着全球范围内人口的膨胀、能源和资源的短缺、环境污染问题的日益突出,世界各国政府以及人们在享受现代科学与技术给人们带来的巨大便利和快乐的同时,也逐渐意识到人们未来面临的巨大生存危机和困难。为了唤起人们对环境保护的重视和绿色产品和工程的关注,许多诸如可持续发展、循环经济、绿色产品、绿色化学等词汇大量涌现。尽管“绿色化学”这个词的使用频率非常之高,如政府、媒体、工厂、研究机构人员等均将其广泛使用于政府报告、规划、研究论文中。但是,象使用“纳米”一样,许多人只是更多将其作为一种“时髦”的词在使用,而对其真正含义以及其中一些深层次的问题,却不甚了解,甚至经常将其与环境保护、可持续发展以及循环经济混为一谈。这些问题不仅造成了绿色化学概念的滥用和混乱,而且还尚未引起人们,特别是学术界的普遍注意。基于这种情况,作者认为非常必要对绿色化学与化工的基本问题,诸如其定义、原理、它的本质、特征、研究范围、对象等以及产品和过程绿色度的定量评价等,应该有一个清晰的界定。而对其存在的问题,如离子液体等研究中出现的“绿色非绿”等问题,应该有清醒的认识,并力争去加以解决。
特别需要说明的是:“绿色化学”与“绿色化学化工”概念相同,使用“绿色化学化工”是为了强调“绿色化学”与“化工”的关系。为此,作者结合绿色化学以及绿色化工发展现状及趋势,从绿色化学化工的基本问题出发,从多个角度或多个层面来谈谈绿色化学与化工的基本问题,希望能引起学术界和政府部门的重视和讨论,在大家讨论和争论的基础上,最终达到正本清源的效果。
一、绿色化学化工基本问题的发展及研究进展
1984 年美国环保局首先提出“废物最小化”,初步体现绿色化学的思想。而到1989 年美国环保局提出“污染预防”——绿色化学思想才初步形成,1990 年美国联邦政府通过“防止污染行动”的法令,将污染的防止确立为国策之后,才第一次出现“绿色化学”这个词汇。尽管这个词出现至今已近17年,但其含义,也即其定义却也在不断的发展和变化。刚出现时,它更多的是代表一种理念、一种愿望。但随着时间的流逝,它本身在不断的发展变化中逐步趋于实际应用,且其发展与化工密切相关。实际上,绿色化学代表了化学和化工学科的共同发展趋势和目标之一,即无论是化学还是化工,不仅要面对社会发展对环境、健康和能源等方面日益严格的要求,而且还要面临来自其他新兴学科前所未有的挑战。而绿色化学在连接化学与化工中所起的桥梁作用就体现得越来越明显。
二、绿色化学和化工的发展趋势
按照技术领域作者提出了绿色化工产品设计、新型反应技术、溶剂的绿色化及绿色溶剂等几个方面绿色化学和化工的发展趋势。
1.绿色化工产品设计
绿色化工产品设计要求对环境的影响最小化,这包括设计过程中的生命周期分析和循环回收、回用设计等。如果一个产品本身对环境有害,仅仅降低其成本和改进其生产工艺对环境的影响是不够的,化学工业需要思考更多的是产品全生命周期中的成本和收益,特别是要考虑社会和环境的成本。因此,国家在这方面的法律法规对于产品设计的绿色化具有很大的影响。其中发达国家对于化工产品“绿色化”的要求,以及发展中国家受到“绿色壁垒”的限制,使得化工产品设计的绿色化成为必然趋势。在绿色化工产品设计时,要遵循全生命周期设计、再循环和再使用设计、降低原料和能量消耗设计以及利用计算机技术进行绿色化工产品的设计等原则。由于大多数人只考虑到他们直接控制的产品生命周期部分,造成化工产品全生命周期的想法尚不能深入化学工业界。另外,化工产品设计的绿色化并没有成为企业发展的机遇,而更多的是企业被大环境所逼而致的。因此,绿色化设计的积极性急需提升。绿色化设计的标准和方法尚未建立也是其发展的重要障碍。还有新材料,如纳米材料的安全性等方面的问题。
2.新型反应技术
迄今为止,化学家构筑了大量的化学反应,已有十几年没有新的人名反应出现,因此仅从化学反应本身开发新的反应已经难上加难。从绿色角度来看,由于很多传统有机合成反应用到有毒试剂和溶剂,这些有毒试剂和溶剂的绿色替代物的开发给这些传统反应的重新构筑提供了机遇。另外反应与生物技术、分离技术、纳米技术等的结合使得开发新型反应路径仍有空间。
3.溶剂的绿色化及绿色溶剂
初中化学是化学学习的启蒙,要让化学更好地发展,必须让最先进的理念走进寄托化学发展之希望的初中学生的心灵。化学最先进的理念是什么呢?是绿色化学。如何让它走进学生的心灵呢?
第一,必须让学生从理念上认识绿色化学,体会到它的时代必然性和优越性。
自从化学成为一门独立的学科之后,化学家们己创造出了许多自然界中不存在的物质,极大地丰富了人类的物质生活。人类在享用化学的先进成果的同时,也不得不面对化学带来的污染。传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重。化学工业能否生产出对环境无害的化学品?甚至开发出不产生废物的工艺?有识之士提出了绿色化学的号召,并立即得到了全世界的积极响应。绿色化学不是简单地进行环境保护,简单地治理污染,而是要利用化学原理从源头上消除污染。那么,什么是绿色化学呢?绿色化学又称环境无害化学,环境友好化学或清洁化学,是指化学反应和过程以“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,是一门从源头上阻止污染的化学。绿色化学不同于环境保护,绿色化学不是被动地治理污染,而是主动的防止化学污染,从而在根本上切断污染源,所以绿色化学是更高层次的环境友好化学。
第二,让学生在做化学实验的过程中运用绿色化学理念,使绿色化学内化在学生心灵。
要运用绿色化学的理念,就必须了解绿色化学的特点。绿色化学的主要特点有:①充分利用资源和能源,采用无毒、无害的原料;②在无毒、无害的条件下进行反应,以减少向环境排放废物;③提高原子的利用率,力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳,实现“零排放”;④生产出有利环境保护社区安全和人体健康的环境友好的产品。
根据特点1我们可以引导初中学生在做化学实验时充分利用身边的用品做实验,变废为宝,开辟家庭小实验和寻找某些实验仪器和药品的化用品活动,使身边的资源和能源得以充分利用。
例如:①利用鸡蛋壳和白醋来制取CO2
②注射器可以代替胶头滴管取用和滴加少量液体药品。
根据特点2我们可以指导学生做实验时要妥善处理污染物,创造环境和条件,减少污染物排放。例如①利用白磷和氧气反应的实验证质量永恒定律时,将白磷放在底部铺有细沙的锥形瓶中,锥形瓶口盖橡皮塞,橡皮塞上安装一根玻璃管,玻璃管上端必须系牢一个气球,通过密封防止生成的P2O5白烟散出,污染空气。
②在做CO还原CUO时,将尾气CO烧掉,减少污染物向环境排放。
根据特点3,我们要充分利用原料中的原子,指导学生节约药品,剩余药品回收利用,生成物也要回收,废物分类收集,力图让废物也成为我们实验所需的药品,例如①制取CO2时,往往在实验结束时还有大理石没有反应完,可以回收。②做酸碱指示剂鉴别酸碱性时,药品用量要少,否则是浪费。③有的废液中含有CL- 、 SO2-4 ,可以作为检验液体中是否含有CL- 、SO2-4的样品。
根据特点4,我们可以指导学生为什么不能用工业酒精兑酒,为什么不能用工业盐来调味.加深化学产品对于环保,人体健康和安全的特殊要求,从而使他们以后从使化工生产有这方面的绿色化学意识.
关键词:绿色化学;中职教育;渗透
渗透绿色化学教育理念是新时期对中职化学教育的提出重要要求,中职化学教师应当结合绿色化学的新要求、新思想、新概念,在中职化学教学的整个过程中有效贯穿绿色化学理念。
一、绿色化学概述
绿色化学的核心理念是通过化学的技术和方法将对人体的健康或环境有害的原料、产物、副产物、溶剂或试剂的生产和应用进行消除或者减少。“原子经济型”是绿色化学的核心,拒用、再生、回收、重复使用、减量是其主要体现,在对资源进行充分利用的同时实现对污染的防治。不使用有害、有毒物质,不生产废物是绿色化学的目标。与环境保护不同,绿色化学强调化学污染的主动防治,将污染从源头上切断。可见,绿色化学对环境的保护是更高层次的。人类生存环境的保护和促进社会可持续发展都是发展绿色化学的重要目的,坚持可持续发展,将绿色化学引入化学教育是中职化学教师的重要教学任务。要将绿色化学理念体现于基础知识与基础技能的传授培养中、教学内容中、教学过程中,教师就应当将绿色化学思想贯穿于化学教学的整个过程中。实现学生对绿色化学的了解,树立绿色化学意识、践行绿色化学理念,进而共同为环境保护做出贡献。[1]
二、绿色化学在中职化学教育中的渗透
1.在课堂教学中体现绿色化学教育
中职化学教师应当根据教学大纲实际内容,在化学课堂中引入与教学内容相关的环境知识,使学生建立对环境与健康的正确认识,将绿色化学教育理念和思想融入课堂教学。在课堂教学中体现绿色化学教育不仅能达到拓展课堂教学内容的目的,还能调动学生学习的主观能动性,同时能对学生的绿色化学思想进行有效的培养。中职化学教师可以将环境污染、人类健康和教学内容进行有机连接,让绿色化学的理念深刻地植根于学生的思想中,使得绿色化理念在生活和学习中得以有效传播。[2]
2.在实验教学中实现绿色化学教育
化学具有较强的实验性,化学教学中的实验教学所占比重较大。中职化学教师应当从化学实验教学的特点出发,在化学实验课堂中贯穿绿色化学的原则和理念。首先,化学教师应当在不降低实验效果的前提下,合理降低对验证性、检验性实验的实验试剂用量。其次,在必要时教师应当组织学生在通风橱中开展相关实验,避免实验产生的危害气体的不良影响。同时还应注重采取措施吸收那些具有危害的气体,这样不仅能再利用和回收实验产物,避免因此造成的环境污染,还能对学生绿色化学意识进行强化。最后,当化学实验的污染、危害较大时,或者实验成本较高时,教师应当利用多媒体通过播放化学实验录像等方式达到教学目的,对绿色化学的要求进行践行。
3.拓展第二课堂
第二课堂能够对学生的知识面进行有效拓展,中职化学教师应当在丰富第二课堂互动的过程中,使学生的绿色化学意识得到培养和强化。实践中教师可以采取多项措施,可结合环保纪念日开展相应的宣传和讲座,比如可在世界节水日,组织学生进行节水知识宣传;可在世界地球日开展相应的自然资源知识讲座;在世界环境日,举办切合主题的环境保护主题活动等。此外,教师还可带领学生对污水处理厂、制药厂进行参观,让学生对工厂处理废渣、废水、废气的情况有所了解。在这样的学习实践中,学生形成的绿色化学意识会更加深刻,让绿色化学理念深刻植入学生的内心。[3]在中职化学教育中有效渗透绿色化学,就要有效地培养学生的绿色化学意识,并使其在学生未来的生活和工作中得到有效落实。本文对绿色化学进行了简单的介绍,探讨分析了绿色化学在中职化学教育中的渗透策略。但本文仍存在一定局限,希望广大中职化学教师能够加强对绿色化学的重视,并使其在化学教学中得到有效渗透。
参考文献:
[1]谢年明.浅论绿色化学教育在化学教学中的渗透[J].化学工程与装备,2011(08).
[2]彭,冯伯虎.绿色化学教育在化学实验教学中的渗透[J].玉溪师范学院学报,2005,21(03):48—51.
【关键词】 绿色化学 环境污染 环境治理
当今时代,化学真正成为了一门最有用的科学。化学科学的研究成果和化学知识的应用为推动人类的进步起到了决定性的作用。目前,化学及其制品已经渗透到人类生活、生产和国民经济的各个领域。但另一方面,化学化工的发展为人类的生活改善提供了源源不断的能源和物质基础,但同时又造成了很多的能源和环境问题。“绿色化学”的出现,为人类最终从化学的角度解决环境和能源问题带来了新的希望。
一、概念及核心内容
1.概念。绿色化学又称环境友好化学或清洁化学,是指化学反应和过程以“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。
2.核心内容。原子经济性是绿色化学的核心内容,这一概念最早是1991年美国Stanford大学的著名有机化学家Trost提出的,即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物,不产生副产物或废物,实现废物的“零排放”。他用原子利用率衡量反应的原子经济性,认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子,使之结合到目标分子中。绿色化学的原子经济性的反应有两个显著优点:一是最大限度地利用了原料;二是最大限度地减少了废物的排放。
二、渗透“绿色化学”思想
我国古代就有“不竭泽而渔,不焚林而猎”的保护自然环境的思想。今天,我们保护环境不仅要保护环境不受污染,而且要继承古代环境保护的思想,合理利用资源,以保证资源的永续利用。我们应该懂得保护环境就是保护我们自己。为了更好地保护环境,许多国家正在广泛地宣传环境保护思想,制定相应的法律法规。我国于1979年9月颁布了《中华人民共和国环境保护法(试行)》,并在1983年底召开的全国第二次环境保护大会上将保护环境确立为我国一项基本国策。
白色污染是当今社会的一大公害,而且越来越受到公众和政府的关注。塑料作为人工合成的高分子材料,由于它有良好的成膜性、绝缘性、成型性、耐酸碱、耐腐蚀,外观鲜艳,而且它具有极其低廉的价格,随着石油化工的发展迅速成为人类不可缺少的一种材料。然而随着塑料的大量使用,废弃塑料难于降解,严重污染了人们所居住的环境,还有的塑料会引起人类新的疾病的产生。如今,绿色蔬菜、绿色产品、绿色科技、绿色化学,还有现在所提倡的绿色饭店、绿色学校,都成为最时髦的名词。绿色话题成为人类最具共识的话题。这种绿色意识,是人类重新审视自然的表现。只有培养人类真正意义上的“绿色意识”,才能实现对环境,对人类更友善的化学――绿色化学。
因此,人类在生产、生活中都应贯穿绿色化学的思想,在生活中对其废弃物要妥善处理,决不能随意倾倒,造成环境污染。
三、设计“绿色新工艺”
我国在环境资源、容量方面,总量虽大但人均拥有量很小。经济生产的特点是工业技术水平整体不高,能源和资源消耗及污染排放量高,乡镇企业比重还是很大,“三废”基本没有经过任何处理就四处排放,污染十分严重。但是人们不能走“先污染破坏,后治理恢复”的道路,也不能走“边污染,边治理”的道路,而应该采取我国政府制定的“全面规划,合理布局,综合利用,化害为利,依靠群众,大家动手,保护环境,造福人民”的环境保护方针,还要在化工工艺上采取更为绿色的、环保的工艺过程。绿色化学不是被动地治理环境污染,而是主动的防止化学污染,从而在根本上切断污染源,所以绿色化学是更高层次的环境友好化学。
1.设计环保工艺。开展环境分析方法和标准化的研究,建立高灵敏度、高选择性、快速、自动化程度高的监测方法;开发新材料、新能源、用绿色化学工艺代替经典工艺;在制定污染物向环境排放量标准的同时与其他手段相结合,积极开展处理和利用废物的技术研究,变废为宝。三废的处理过程不应产生或少产生新的污染,这样才能实现减少或消除污染。
2.开发和生产绿色产品。绿色产品是指产品在使用过程中和使用后不会危害生态环境和人体健康,产品具有合格的使用功能及使用寿命,产品易于回收、利用和再生,报废后易于处理,在环境条件下容易降解。如日常生活中适用的包装材料,用后可以进行再利用,如用再生纸作购物袋,用再生塑料制造各种容积,不但可节约宝贵的资源, 还可以减少固体废弃物的排放。
四、绿色化学与环境治理
目前,随着绿色化学作为学科前沿方向的逐步形成, 在很短的时间内,通向绿色化学的各种途径已隐约可见。这说明绿色化学是有效的,也是有益的。从科学观点认识,绿色化学是对传统化学思维方式的更新和发展;从环境观点认识,它是从源头上消除污染;从经济观点认识,它合理利用资源和能源,降低生产成本,符合经济可持续发展的要求。其目的就是要把现有化学和化工生产的技术路线从“先污染、后治理”改变为“从源头上根除污染”。然而,必须指出的是, 绿色化学与环境治理是完全不同的概念。环境治理是对已被污染的环境进行治理,使之恢复到被污染前的面目; 而绿色化学则是从源头上阻止污染物的生成,即所谓污染预防。因此,只有通过绿色化学的途径,从科学研究出发,发展环境友好化学、化工技术,才能解决环境污染与经济可持续发展的矛盾。另一关键问题是培养具有环境保护意识的人,树立可持续发展的观念。通过宣传,强化公众的环境意识。作为高等学校培养的各种层次的高素质人才,应努力学习有关知识,加强对保护环境,改善环境的责任感。创造一个清洁美好的生活环境是人类的共同愿望,给后代留下一个良好的环境,也是我们这一代人所必须履行的责任和义务!
相信随着科学技术的进步和人们绿色意识的提高,只要我们用好绿色化学技术,搞好经济,我们赖以生存的地球环境会变得更加美好。
参考文献:
[1] 王恩举.漫谈绿色化学[J].大学化学,2002,(4).
关键词:化学启蒙教育;绿色化学观;生根发芽
文章编号:1008-0546(2013)10-0025-02 中图分类号:G632.41 文献标识码:B
化学给人类带来福祉的同时,也对人类社会的发展带来诸多的负面影响。当今社会生活、经济发展呼唤绿色化学,绿色化学的新观点、新思想需要及时传播[1]。初中化学教学,面对的是接受化学启蒙教育的中学生,把“绿色化学观”的教育寓于初中化学教学之中,使“绿色化学观”教育成为素质教育的重要组成部分,其意义重大而又深远。
然而,现实中,我们的初三毕业生即使经过一年的化学教育,在他们看来“化学”依然是引发饮食、环境污染的源泉。究其原因,一是教师忽视了初中化学教育的启蒙性,忘却了“认识化学科学是化学启蒙教育的核心”这一核心任务。对于化学消极的一面,也有积极的一面的客观事实强调不够,使学生对化学的认识出现偏差;二是教师对于绿色化学教育思想认识不深。在备课及授课时,“绿色化学”仅作为一个孤立的知识点来对待,没有将绿色化学的思想渗透到与其相关的教学内容中;三是化学学科初三才开设,学生面临升学考试,过分注重基本概念和理论的学习,缺少将绿色化学思想应用于化学实验中的体验。四是学生在课堂上初步形成的绿色化学观点没有运用到生活实践中,使绿色化学观失去了“生命”。基于此,在教学中我尝试着就如何让“绿色化学观”在初中化学启蒙教育中生根发芽,进行了一些有益的探索与实践。下面谈谈自己在这方面的一些做法和体会。
一、精心科学施教,引导学生辩证看待化学
1. 正面传播化学知识,帮助学生正确认识化学
初三教学实践中发现,纠正学生已有生活经验而产生对化学的错误认识是帮助其正确认识化学的一条有效途径。
例如,学生们普遍认为苏丹红、三聚氰胺、温室效应、赤潮等事件或现象都是化学出了问题。我就及时告诉学生:其实苏丹红、三聚氰胺等都是重要的工业原料,不法商贩将它们用于食品加工,因此不是化学出了问题,而是部分人的道德和监管等方面出现了问题。
通过教师的正面引导,学生知道了所有这些事件或现象的发生,不是“化学”本身出了问题;而是人们的认识和行为出了问题;化学对解决社会生活中的实际问题是有着积极意义的,而不是相反。
2. 科学方法施教,引导学生辩证看待化学
若不能用辩证的眼光看待化学,对化学的认识就会出现片面,甚至走向极端,这一点对于刚刚接触化学的初三学生尤其重要。
例如,我在施教《二氧化碳和一氧化碳》一节中“二氧化碳对生活和环境的影响”时,先让学生展开自学,随着自学的进行,学生对二氧化碳的“憎恶”之情已溢于言表,这个时候引导同学们展开对“二氧化碳对人类社会的发展利和弊”的讨论;此后再让学生思考“地球上若是没有二氧化碳或二氧化碳太多行不行?”;再引导学生展开对“如何采取措施,防止温室效应进一步增强”的讨论。随着对这一连串问题的思考与探讨,同学们逐步明确了化学在应用的时候有积极的一面,也有消极的一面,认清这种“正与反”的辩证关系,才能发挥化学正面的影响来造福人类的道理。
二、合理利用教材内容,让学生认知绿色化学
初中化学教材中,涉及绿色化学的内容有很多处,我们应该结合这些内容不失时机的向学生渗透绿色化学的观念。
在人教版初中化学一单元《绪言》中介绍了先进的科技成果丰富了人类的物质生活以后,以“近年来,绿色化学的提出,使更多的化学生产工艺和产品向着环境友好的方向发展,化学必将使世界变得更加绚丽多彩”结束,给学生留下悬念,教师就可以引导他们在课后通过各种途径去了解:什么是绿色化学? 她为什么会使世界变得更加绚丽多彩?这种悬念的设计,增添了学生对绿色化学的神秘感,使绿色化学更具有魅力。如第三单元中生产生活中如何节水、水污染及其防治;第六单元的温室效应及其危害与防治;第七单元使用燃料对环境的影响;第十一单元中的减少化肥、农药的污染,第十二单元中的“白色污染”及解决措施等都时时刻刻在倡导节约资源、减少污染、对废弃资源的回收再生与循环利用等绿色化学的理念,初步扭转学生头脑中“化学就意味着污染”的错误认识,引导他们从源头去寻找消除污染的方法,体验落实绿色化学观的过程[2]。
通过对初中化学教材中与绿色化学相关内容的学习体验,学生逐步明白了化学不是污染的代名词,化学在净化环境、防治污染、改善人类生活等方面有着巨大的作用,从而树立了绿色化学思想。
三、有效借助化学实验,让学生体验绿色化学观
实验是学习化学的基础,以绿色化学观念为指导,聚焦化学实验,既能培养学生的创新精神和实践能力,又可以让他们初步实践绿色化学观。
1. 倡导药品剂量最小化,从源头上感受绿色实验
初中化学教材中,注意节约药品,严格按照实验室的用量取用药品,还要明确告诉学生在进行硫、磷燃烧实验,在验证实验现象明显的前提下,都必须尽量取少量;又如酸、碱、盐的性质实验,可利用点滴板完成。尽可能小剂量试剂是微型化学实验的核心,“尽可能小剂量实验”是化学实验教育的方向,为追求“尽可能小剂量实验”,推动化学实验的改进和完善,这是化学实验改革和发展的动力之一,是绿色化学思想在化学实验中的具体体现[3]。
2. 引导改进实验装置,体验实验过程绿色化
初中化学教材中有些实验装置、实验取材上不够合理,不能体现绿色理念。教师在实验教学中要注意引导学生优化改进实验装置,实现实验过程绿色化。
如教材第七单元课题1《燃烧与灭火》一节中用白磷和红磷燃烧的对比,来探究燃烧的条件。该实验在敞开的容器中进行,演示实验时会产生大量的烟弥漫教室,对师生健康产生极大影响。我引导学生对实验进行改进,要求是最大限度地减少污染。经过讨论,同学们设计出来很多实验方案,其中比较有代表性是:在两支试管中分别放入一小粒红磷和白磷,用一端系有气球的带导管的单孔胶塞塞紧试管口,然后把两支试管同时放入盛有热水的烧杯中,进行对比实验。像这样看似简单的实验改进,却保证实验过程无污染物排泄,保证了师生健康,实现实验过程的绿色化。
初中化学教材中类似的实验绿色改进还有很多,例如“硫在氧气中燃烧”、“一氧化碳还原氧化铜”、“一氧化碳燃烧实验”等等,只要我们注意引导学生动脑子,寻找规律,不断创新,大胆探索,很多会产生污染物质的实验也能变成绿色化的实验,潜移默化中学生树立起绿色化学观,也能激发学生学习化学的兴趣,提高创新能力。
四、积极倡导绿色生活,让学生践行绿色化学观
培养初中学生的绿色化学观,需要将课堂上初步形成的绿色化学观运用到学生生活的点点滴滴中去,还需要在多角度的综合社会实践活动探索中内化,这样绿色化学观才会有鲜活的生命。
为此,我精心组织,开展了一系列实践活动。带领学生到学校一路之隔的生物质火力发电厂参观,去学校周围的村庄进行环保方面的社会调查;在学生对绿色化学有了一定认识后,开展为期一个月“绿色生活从我做起”的家庭实践活动,活动结束时同学们都交了“绿色生活从我做起”的实践报告。我将学生列举的实践绿色生活的做法,按照衣食住行等分类整理,并将同学们的做法制成ppt,在课堂上进行展示,并鼓励大家继续坚持“绿色生活”,还要以此来带动影响周围的人,让更多的人去体验绿色生活会让生活变得更加美好。通过这些实践活动,学生们收获的不仅仅是绿色化学实践的经验,更为重要的是:通过这样的实践活动,绿色化学观的烙印已经深深地留在了他们幼小的心灵,就如同一粒种子落入了温润的泥土里,一定会生根发芽,茁壮成长,开出美丽的花,结出丰硕的果实,我想那一天不会太远。
在化学启蒙教育的道路上,绿色化学的新观点、新思想需要我们去传播,绿色化学需要我们去实践。我想,只要我们用心去做,明天的天空会更蓝,明天的溪水会更清澈,明天人们的生活会更甜美。明天,我们的“中国梦”一定能实现。
参考文献
[1] 李仕祥. 如何在化学课堂中渗透绿色化学思想[J].教育艺术,2013,(4):17-18
关键词:无机化学教学;绿色化学;教育
中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1009-0118(2012)05-0133-02
随着经济的发展,传统的化学工业给环境带来了严重的污染和破坏,环境问题已成为世界各国无法回避的共同问题。人们认识到光靠治理污染已经无法从根本上保护环境,要保护环境就必须从源头消除污染。二十世纪九十年代,在可持续发展方针的指导下,形成了绿色化学的概念。绿色化学是用化学的技术和方法去减少或消除有害物质的产生和使用,但它不是一般的控制污染,而是从根本上消灭污染,它不再使用有毒有害的物质,不再产生废物,是一门从源头上防止污染的化学[1]。此后,人们赋予这一新事物不同的取名:环境无害化学、环境友好化学、清洁化学等。
一、绿色化学的内涵
绿色化学不同于环境化学,环境化学是一门研究污染物的分布、存在形式、迁移及其对环境影响的科学。绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放或零污染。绿色化学的核心内容是“原子经济性”,即充分利用反应物中的各个原子,因而既能充分利用资源,又能防止污染。绿色化学的特点是:(一)采用无毒、无害的原料;(二)在无毒、无害的反应条件(催化剂、溶剂)下进行;(三)减量、循环、重复使用;(四)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;(五)产品应是对环境友好的;(六)满足价廉物美的传统标准[2]。目前世界上许多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学发展的主要方向之一。
二、无机化学教学中绿色化学教育
(一)无机化学理论教学中的绿色化学教育
在进行理论课教学时,要充分挖掘教材中涉及有关绿色化学的内容,进行及时的、适当的知识加深与更新以及思维的拓展。例如在介绍H2O2的制备时,目前的方法是乙基蒽醌法[3]。以H2和O2为原料,乙基蒽醌和钯作为催化剂,苯作为溶剂。乙基蒽醌在钯存在时可被H2还原为乙基蒽醇,而乙基蒽醇易被O2氧化成乙基蒽醌和H2O2。生成的乙基蒽醌循环使用。反应过程中消耗的是H2和O2,生成的是H2O2。由此为切入点,可引入绿色化学的核心内容之一,即原料的重复使用,并体现了绿色化学的最大特点:在过程和终端均为零排放或零污染。较之传统的制备方法,这是一个典型的绿色化学方法。又如制备NaClO3,学生常会提出以Cl2和NaOH反应来制取,反应如下:
3Cl2+6NaOH(热)5NaCl+NaClO3+3H2O
从反应式可看出,原料中有5/6的氯生成了NaCl,未被利用,从而引出绿色化学原理的核心内容之二,反应的“原子经济性”。它的目标是在设计化学反应时使原料分子中的原子更多或全部变成最终希望的产品中的原子,使原子利用率尽可能高,最大限度地实现零排放。据此引导学生采用电解热的NaCl溶液,制备NaClO3,反应如下:
2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2
Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O
3NaClO2NaCl+NaClO3
生成的NaCl可循环使用。其实在无机化学教材中,可以挖掘的内容很多,只要是一个有心人,会发现教材中处处可见绿色化学。例如,讲到氢时,介绍氢能源的利用;讲到氧化还原反应一章时,可讲一讲干电池的污染、氢燃料电池的利用;在配合物的应用部分可介绍无氰电镀等绿色工艺。讲到卤素一章时,增加“氯气用于自来水消毒的利弊、新型消毒剂ClO2、毒气与军事、氟污染与人身心健康、氟利昂对臭氧层的破坏与保护、开发利用氟氯烃清洁替代品”等教学内容。讲到氧族、氮族元素时,组织“酸雨的危害与防治、水体大气污染与防治、臭氧层空洞、水体富营养化、光化学烟雾、汽车尾气与大气污染”等这些教学内容,不仅渗入了绿色化学的理念,而且也使课堂内容更加生动充实。
实践证明,在课堂上适时或适当地把绿色化学的思想和知识融入到无机化学的教学中,所用的教学时间多则7-8min,少则2-3min,在一节课教学中占时不多而又画龙点睛。这种方式的教学,可使学生在潜移默化中受到绿色化学教育,使他们意识到绿色化学对于人类及其所赖以生存环境的可持续发展所具有的重要性。同时又不对原本紧张的教学时间安排造成新的冲击,还可使教学内容显得丰富生动,增强学生对学习这门课程的兴趣。
(二)无机化学实验教学中的绿色化学教育
1、整合、精选实验内容
无机化学实验是为大一新生开设的实验课程,作为基础化学实验,开设的内容较多。其中有些实验与后续的实验课内容互相重叠,互相交叉,造成实验内容的重复,课程安排缺乏全局性、整体性。造成化学试剂的用量和实验室“三废”的排放量变大。特别是近几年,随着招生规模的不断扩大,学生人数不断增多,药品的消耗和产生的废物更多,因此,首先要对实验内容进行整合。例如,溶液的配制、酸碱滴定、天平的使用这些实验无机化学实验中有,分析化学实验中也出现,就可以进行实验内容上的调整、筛选和重组;玻璃加工实验也同时出现在无机和有机实验中,也可进行整合,避免重复。在实验项目的安排上不仅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的思想。教师要根据教学需求,本着将毒害降低至最小的宗旨,合理选择实验内容,对实验方案进行优化。在实验内容上,尽量根据低能耗、低毒原则进行筛选。
2、开展封闭式实验[4]
对于有毒有害气体的实验,传统的方法是在通风橱内进行,这样只能避免对小环境的污染,有毒有害气体还是排放到空气中,造成对大环境的污染。为了避免这种情况,可将反应装置设计成封闭式,使反应在封闭状态下进行,并能在系统内部将反应产生的有毒气体吸收掉,实现零排放。例如,卤素实验中,既要制备氯气、氯酸钾、次氯酸钾,又要进行氯气的一系列性质实验。可将从气体发生装置出来的气体,导入收集装置,再依次通过装有NaOH的两个具支试管,这两个具支试管分别放在装有热水和冷水的烧杯中,实现次氯酸钾、氯酸钾的制备,最后气体再转移到点滴板,点滴板中依次加入品红溶液、蒸馏水、KBr溶液、KI-淀粉溶液、NaOH溶液。将气体的产生,收集、性质和尾气吸收实验串联在一起,气体不易泄露,大大减少了对环境的污染。
3、进行微型化学实验
目前,越来越多的学校将微型化引入到实验教学中来,微型化学实验是着眼于环境安全和污染预防的需要,用尽可能少的药品,在微型化的仪器装置中进行的化学实验[5]。微型化学实验具有节省试剂、减少污染、缩短实验时间、安全、节约经费、便于携带等优点。我们也进行了这方面的尝试,并作了实验上的一些改进。例如,元素性质实验,所用药品种类多,份量大,在不影响实验效果的前提下,尽可能降低试剂浓度,尽量改用点滴板替代试管做实验,或在滤纸上进行有色反应的实验,使药品用量大大减少。又例如,上面提到的卤素的实验,氯气的制备就采用微型化的注射器和具支试管。具支试管(5ml)装入KMnO4,注射器(5ml)中吸有浓HCl,这就是气体的发生装置。SO2的制备也是用这样的装置,并与点滴板联合,进行性质实验,最后用碱液吸收多余的气体。这样药品用量很少,又不影响实验现象的观察,缩短了实验时间,改善了实验环境,降低了废气和废液的排放量,大大减少了对环境的污染。
三、结语
绿色化学是在环境与发展矛盾日益突出的形势下,应运而生的一门新兴学科,但它不是一门独立的学科,它是在传统化学基础上发展起来的更高层次的化学。作为高校化学教师,要树立可持续发展的观念,应把传授绿色化学知识作为自己义不容辞的责任,用实际生动的范例充实我们的教学内容,按照范例所涉及的知识点,将绿色化学知识自然、生动地渗透到化学教学中。培养学生的环保意识和可持续发展意识,使绿色化学的理念扎根于学生的头脑中,贯穿于他们以后的工作中。实践证明,将绿色化学渗透到无机化学教学中的做法是可行的。通过绿色化学教育在无机化学教学中的渗透,学生反映他们的知识面扩展了,学习无机化学的兴趣提高了,更重要的是,他们了解了绿色化学,接受了绿色化学。因此,这种有效的做法值得我们去进一步完善和推广,为推动我国的绿色化学教育事业的发展,为保护我们的家园,作出应有的贡献。
参考文献:
\[1\]Anastas P T,Williamson T C.Green chemistry – designingchemistry for the environment\[M\].ACS Symoposium Series 626th,Washington D C:American Chemical Society,1996.
\[2\]苏惠,徐翠莲.基础化学实验绿色化的探索\[J\].河南教育学院学报(自然科学版),2006,15(3):65-66.
\[3\]天津大学无机化学教研室.无机化学\[M\].北京:高等教育出版社,2002:330.
关键词:绿色化学;发展现状;高中化学
一、什么是“绿色化学”
绿色化学(Green Chemistry)又称清洁化学(Clean Chemistry)、环境友好化学(Environmentally Friendly Chemistry)、环境无害化学(Environmentally Benign Chemistry )。绿色化学的先驱、原美国绿色化学研究所所长、耶鲁大学P.T. Anastas教授在1992年给出的“绿色化学”的定义是:“The design of chemical products and processes that reduce or eliminate the use and generation of hazardous substances ”翻译成中文即减少或消除危险物质使用和产生的化学产品和过程的设计。我们可以把绿色化学的核心内容理解为在化学工艺和反应中不再使用有毒、有害的物质,并力求反应中原子利用率达到100%,不再产生废物,实现“零排放”。从而从源头上根除污染,研究环境友好的新反应、新过程、新产品,实现化学与生态的协调发展。
二、“绿色化学”的起源和发展
绿色化学最初起源于美国。1984年美国环保局(EPA)提出“废物最小化”,倡导减少产生废物和回收利用废物,从而达到废物排放最少的目的。绿色化学的思想萌芽。
1989年美国环保局又提出了“污染预防”的概念,指出最大限度地减少生产场地产生的废物,包括减少使用有害物质和更有效地利用资源,并以此保护自然资源。绿色化学的思想初步形成。
1990年,美国颁布了“污染防治”法案,将污染的防治确立为国策。该法案中第一次明确提出“绿色化学”一词,并定义“绿色化学”为采用最小的资源和能源消耗,产生最低排放的工艺过程。
1991年,美国环保局污染预防和毒物办公室启动“为防止污染变更合成路线”的研究基金计划,用以资助化学品设计与合成中污染预防的研究项目。1993年研究的项目扩展到安全化学品、绿色溶剂等方面,该计划更名为“绿色化学计划”。
同一时期,日本等其他很多国家的政府、学术界和企业也开始关注“绿色化学”的研究和开发。
1995年美国设立了“总统绿色化学挑战奖”,1999年澳大利亚皇家化学研究所(RACI)设立了“绿色化学挑战奖”,此外英国设立了“英国绿色化学奖”“绿色化工水晶奖”,并创办了世界第一本名为《绿色化学》(Green Chemistry)的杂志。日本也设立了“绿色和可持续发展化学奖”。这些政府行为都极大地促进了绿色化学的蓬勃发展。
三、我国“绿色化学”的发展现状
我国政府和学术界也很重视在绿色化学方面的研究。
1995年,中国科学院化学部开展了“绿色化学与技术”的院士咨询活动,分析了国内外绿色化学的研究现状和发展方向。
1996年,国家召开了“工业生产中绿色化学与技术”研讨会,并出版了《绿色化学与技术研讨会学术报告汇编》。
1997年,国家自然科学基金委员会与中国石油化工集团公司联合立项启动了“九五”重大基础研究项目“环境友好石油化工催化化学与化学反应工程”。中国科技大学绿色科技与开发中心在该校举行了专题讨论会,并出版了《当前绿色科技中的一些重大问题》的论文集。同年,香山科学会在北京召开了第72次学术研讨会,闵恩泽院士、陈家墉院士等都做了有关绿色化学的重要报告。
1998年,合肥举办了第一届国际绿色化学高级研讨会,这些都加快了我国绿色化学研究的步伐。
四、“绿色化学”在高中化学中的渗透
1.“绿色化学”在高中化学新课标和教材中的体现
化学是一门以实验为基础的自然科学,化学学科的很多重要知识、理论都是从实验中发现并总结的。所以,绿色化学思想融入化学学科是必然趋势。《普通高中化学课程标准》中已经明确提到了绿色化学的概念,比如,“实验化学”模块中提出“形成绿色化学的观念,强化实验安全意识”“树立绿色化学思想,形成环境保护的意识”。
根据课程标准编写的高中化学教材也有很多地方体现了绿色化学的概念。比如,必修2第四章第二节“化学与资源综合利用、环境保护”里第二大点就是环境保护与绿色化学。用一张图可以简单明了地介绍绿色化学的特点。在紧接着的思考交流部分通过比较环氧乙醚制备的新旧工艺,介绍了原子利用率100%的反应是体现绿色化学的原子经济性反应。
再如,选修1“生活与化学”第四章第三节垃圾资源化中治理白色污染的3R原则就源自绿色化学提出的“5R”原则:减量(reduction)、重复使用(reuse)、回收(recycling)、再生(regeneration)和拒用(reject)。
高中化学教材中最能体现“绿色化学”理念的是实验内容,对现行人教版高中化学教材中的实验内容做了简单统计:
对上述实验中涉及的会对环境造成污染的物质也做了简单统计:
由上面两个表可以看出人教版高中化学教材中实验多、涉及的可能污染环境的物质也不少,因此高中化学实验“绿色化”是高中化学教师必须关注和研究的问题。
2.“绿色化学”在高中化学实验教学中的体现
(1)推广微型化实验
微型化实验仪器的体积小,药品的用量可以减至常规所需量的十分之一或更少。与常规实验相比,微型化实验的突出特点是实验成本低、环境污染少、反应速度快、安全系数高、实验效果好。尤其是药品用量少、速度快、污染小的特点与绿色化学的理念完全一致,且十分适合中学实验教学。
(2)利用多媒体模拟化学实验
高中化学里有一些危险系数大或污染严重的实验并不适合课堂演示实验和学生实验,比如,电解饱和食盐水、氢气在氯气中燃烧等。我们可以从网络上下载实验视频,或通过计算机软件模拟真实实验。这样既使学生了解了实验过程,加深了对相关知识的理解,同时实现了化学实验的“零投入和零污染”,也是某种意义上的绿色化学。
3.“绿色化学”在高中化学试卷中的体现
近几年的高考化学试卷都有浓厚的绿色化学色彩。例如,2013、2015年江苏卷第一题选择题就是直接考查保护环境的几种做法;实验流程题更是大多体现了变废为宝,循环利用等绿色化学的思想。高考是有教育功能和导向作用的,高考试题对绿色化学的关注,势必引导高中教学对学生环保意识的培养,从而引起全社会对绿色化学的关注。
我们要在实际教学中渗透绿色化学知识,提高学生的绿色化学意识,增强学生环境保护的使命感,让绿色化学的理念在学生的头脑中深深扎根,形成良好的社会环保氛围,促使我国可持续发展战略的实现。
参考文献:
[1]R.布里斯罗.化学的今天和明天:一门中心的、实用的和创造性的科学[M].北京科学出版社,2001.
[2]朱清时.绿色化学与可持续发展[J].中国科学院院刊,1997(6):415-420.
[3]徐汉生.绿色化学导论[M].武汉大学出版社,2002.
[4]李进军,吴峰.绿色化学导论[M].武汉大学出版社,2015(8).
1化学所面临的挑战
1.1化学的形象正在被与其交叉的学科的巨大成功所埋没
化学是一门中心科学,化学与生命、材料等朝阳科学有非常密切的联系,产生了许多重要的交叉学科,但化学作为中心学科的形象反而被其交叉学科的巨大成就所埋没。化学这门重要的中心科学(centralscience)反而被社会看作是伴娘科学(bridesmaidscience)而不受重视。
1.2化学正被各种各样的环境污染问题所困扰
化学的发展在不断促进人类进步的同时,在客观上使环境污染成为可能,但是起决定性的是人的因素,最终要靠人们的认识不断提升来解决这个问题。一些著名的环境事件多数与化学有关,诸如臭氧层空洞、白色污染、酸雨和水体富营养化等;另一方面把所有的环境问题都归结为化学的原因,显然是不公平的,比如森林锐减、沙尘暴和煤的燃烧等。这当然与化学没有树立好自己的品牌有关系,在最早的化学工艺流程里面,根本没有把废气和废渣的处理纳入考虑范围,因此很多化学工艺都是会带来环境污染的。现在,有些人把化学和化工当成了污染源。人们开始厌恶化学,进而对化学产生了莫名其妙的恐惧心理,结果造成凡是有“人工添加剂”的食品都不受欢迎,有些化妆品厂家也反复强调本产品不含有任何“化学物质”。事实上,这些是对化学的偏见,监测、分析和治理环境的却恰恰是化学家。
2绿色化学是应对挑战的必然
科学不但要认识世界和改造世界,还要保护世界。化学也如此,为了应对化学所面临的挑战,提倡绿色化学是刻不容缓。
2.1绿色化学的概念
绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学或清洁化学,是指化学反应和过程以“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。绿色化学不同于环境保护,绿色化学不是被动地治理环境污染,而是主动的防止化学污染,从而在根本上切断污染源,所以绿色化学是更高层次的环境友好化学。
2.2绿色化学的产生及其背景
当今,可持续发展观是世人普遍认同的发展观。它强调人口、经济、社会、环境和资源的协调发展,既要发展经济,又要保护自然资源和环境,使子孙后代能永续发展。绿色化学正是基于人与自然和谐发展的可持续发展理论。在1984年,美国环保局(EPA)提出“废物最小化”,这是绿色化学的最初思想。1989年,美国环保局又提出了“污染预防”的概念。1990年,美联邦政府通过了“防止污染行动”的法令,将污染的防止确立为国策,该法案条文中第一次出现了“绿色化学”一词。1992年,美国环保局又了“污染预防战略”。1995年,美国政府设立了“总统绿色化学挑战奖”。1999年英国皇家化学会创办了第一份国际性《绿色化学》杂志,标志着绿色化学的正式产生。我国也紧跟世界化学发展的前沿,在1995年,中国科学院化学部确定了《绿色化学与技术》的院士咨询课题。
2.3绿色化学的核心内容
原子经济性是绿色化学的核心内容,这一概念最早是1991年美国Stanford大学的著名有机化学家Trost(为此他曾获得了1998年度的“总统绿色化学挑战奖”的学术奖)提出的,即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物,不产生副产物或废物,实现废物的“零排放”。他用原子利用率衡量反应的原子经济性,认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子,使之结合到目标分子中。绿色化学的原子经济性的反应有两个显著优点:一是最大限度地利用了原料,二是最大限度地减少了废物的排放。原子利用率的表达式是:
原子利用率=(预期产物的式量/反应物质的式量之和)×100%
如无公害氧化剂过氧化氢的制备可采用乙基蒽醌法,即由氢和氧在2-乙基蒽醌和Pd为催化剂作用下直接合成,2-乙基蒽醌复出并可循环使用。此反应原子利用率为100%,体现了原子经济性,减少废物的生成和排放,是典型的零排放例子。
2.4绿色化学的12项原则和5R原则
为了简述了绿色化学的主要观点,P.T.Anastas和J.C.Waner曾提出绿色化学的12项原则,这12项原则对我们今后从事绿色化学的研究具有一定的指导作用。
Ⅰ.防止——防止产生废弃物要比产生后再去处理和净化好得多。
Ⅱ.讲原子经济——应该设计这样的合成程序,使反应过程中所用的物料能最大限度地进到终极产物中。
Ⅲ.较少有危害性的合成反应出现——无论如何要使用可以行得通的方法,使得设计合成程序只选用或产出对人体或环境毒性很小最好无毒的物质。
Ⅳ.设计要使所生成的化学产品是安全的——设计化学反应的生成物不仅具有所需的性能,还应具有最小的毒性。
Ⅴ.溶剂和辅料是较安全的——尽量不同辅料(如溶剂或析出剂)当不得已使用时,尽可能应是无害的。
Ⅵ.设计中能量的使用要讲效率——尽可能降低化学过程所需能量,还应考虑对环境和经济的效益。合成程序尽可能在大气环境的温度和压强下进行。
Ⅶ.用可以回收的原料——只要技术上、经济上是可行的,原料应能回收而不是使之变坏。
Ⅷ.尽量减少派生物——应尽可能避免或减少多余的衍生反应(用于保护基团或取消保护和短暂改变物理、化学过程),因为进行这些步骤需添加一些反应物同时也会产生废弃物。
Ⅸ.催化作用——催化剂(尽可能是具选择性的)比符合化学计量数的反应物更占优势。
Ⅹ.要设计降解——按设计生产的生成物,当其有效作用完成后,可以分解为无害的降解产物,在环境中不继续存在。
Ⅺ.防止污染进程能进行实时分析——需要不断发展分析方法,在实时分析、进程中监测,特别是对形成危害物质的控制上。
Ⅻ.特别是从化学反应的安全上防止事故发生——在化学过程中,反应物(包括其特定形态)的选择应着眼于使包括释放、爆炸、着火等化学事故的可能性降至最低。
为了更明确的表述绿色化学在资源使用上的要求,人们又提出了5R理论:
Ⅰ.减量——Reduction减量是从省资源少污染角度提出的。减少用量、在保护产量的情况下如何减少用量,有效途径之一是提高转化率、减少损失率。②减少“三废”排放量。主要是减少废气、废水及废弃物(副产物)排放量,必须排放标准以下。
Ⅱ.重复使用——Reuse重复使用这是降低成本和减废的需要。诸如化学工业过程中的催化剂、载体等,从一开始就应考虑有重复使用的设计。
Ⅲ.回收——Recycling回收主要包括:回收未反应的原料、副产物、助溶剂、催化剂、稳定剂等非反应试剂。
Ⅵ.再生——Regeneration再生是变废为宝,节省资源、能源,减少污染的有效途径。它要求化工产品生产在工艺设计中应考虑到有关原材料的再生利用。
Ⅴ.拒用——Rejection拒绝使用是杜绝污染的最根本办法,它是指对一些无法替代,又无法回收、再生和重复使用的毒副作用、污染作用明显的原料,拒绝在化学过程中使用。
3绿色化学的发展前景
3.1反应原料的绿色化即反应原料符合5R原则。
3.2原子经济性反应在基本有机原料的生产中,已有一些原子经济性反应的典范,如丙烯氢甲酰化制丁醛、甲醇羰化制醋酸和从丁二烯和氢氰酸合成己二腈等。
3.3高效合成法不涉及分离高效的的多步合成无疑是洁净技术的重要组成部分。
3.4.提高反应的选择性———定向合成如不对称合成。
3.5.环境友好催化剂例如在正己烷的裂解反应中,固体酸SiO2-AlCl3比普通AlCl3具有更好的选择性,更小的腐蚀性。
3.6.物理方法促进化学反应如微波引发和促进DielsAlder反应、Claisen重排、缩合等许多重要的有机反应。
3.7.酶促有机化学反应酶促有机化学反应有高效性、选择性、反应条件温和和自身对环境友好等特点。
3.8溶剂化学污染不仅来源于原料和产品,而且与反应介质、分离和配方中使用的溶剂有关,有毒挥发性溶剂替代品的研究是绿色化学的重要研究方向。如超临界流体、水相有机合成和室温熔盐溶剂等。
3.9.计算机辅助绿色化学设计和模拟在化学化工领域,计算机已广泛用于构效分析、结构解析、反应性预测、故障诊断及控制等许多方面。无疑,计算机在寻找符合绿色化学原则的最佳反应路线、化工过程最优化、产品设计等方面推动了绿色化学的更快发展。
3.10环境友好产品如可降解塑料、环境友好农药、绿色燃料、绿色涂料和CFCs替代物等。
绿色化学为化学的发展注入了新的活力,在21世纪化学必将大有可为。</P><P>参考文献
[1]王恩举.漫谈绿色化学.大学化学,2002,(4)
绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学,是减少或消除危险物质的使用和产生的化学品和过程的设计。绿色化学涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科,内容广泛。绿色化学倡导用化学的技术和方法减少或停止那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用与产生。
绿色化学主要从原料的安全性、工艺过程节能性、反应原子的经济性和产物环境友好性等方面进行评价。原子经济性和5R原则是绿色化学的核心内容。原子经济性是指充分利用反应物中的各个原子,从而既能充分利用资源又能防止污染。原子利用率超离,可以最大限度地利用原料中的每个原予,使之结合到目标产物中,反应产生的废弃物就越少,对环境造成的污染就越小,实验过程中应遵循绿色化实验的5个R原则,即Reduction,Reuse,Recycling,Regeneration,Rejection。
(来源:文章屋网 )
如何在化学教学的过程中体现绿色化学理念,在潜移默化中对学生进行绿色化学理念的教育呢?
首先,教师在教学活动中起主导作用,只有教师形成绿色化学的理念,挖掘教材中体现绿色化学理念的部分,在分析教材内容设置及实验教学时才能对学生形成引导,才能在实施环境教育过程中,向学生潜移默化地渗透绿色化学的观念和要求,使他们树立起防治污染,保证人类生存质量的责任感。其次,具体在化学教学中要渗透绿色化学的思想。
一、立足课堂,将绿色化学的理念渗透在日常教学中
化学课堂是教学的主阵地,也是向学生传授环保知识的好场所。人教版高中化学教材内容的设置上就充分体现了绿色化学的思想。因此,在高中化学教学中处处都有绿色化学思想的体现,如,氯气用于自来水消毒的利弊;明矾的净水及其在食品中添加的安全性;硫和硫的化合物中的酸雨危害与防治;温室效应的利弊等;氮族元素中对汽车尾气的排放、氮氧化物造成的光化学烟雾;水中氮磷过多造成富营养化而形成赤潮等;几种重要金属中,铝对人体的危害与应用等等,用绿色化学的理论指导我们的教学,通过渗透绿色化学教育,让学生经常了解、关注身边的、国内外的环境热点,从而促进其深入了解的兴趣,并将其所学知识运用到生活中去。
二、绿色化学的理念渗透在化学实验教学中,增强学生的环保体验
在中学化学课本的编制和修订过程中,有关实验内容安排也充分体现了绿色化学原理:①对药品的取用给出了限量要求;②在教材修订时删除了许多有毒有害实验;③强调了闻气体的方法;④强调了实验中常见的事故避免、应急处理等;⑤强调有毒气体氯化氢、氯气等在制备实验中尾气的处理办法,等等。因此,在实验教学中要尽量体现绿色化学实验的新要求:省资源、无污染、无废物、多循环、多利用。课堂教学过程中要严格规范实验操作,尽可能减少污染。因此,化学实验教学中要力求利用最少的实验药品,获得最佳的实验效果,最大限度地减少废弃物;在实验教学中采用“讲―演―练―做”的模式;推行微型实验;将有毒有害有危险实验改成封闭实验或利用实验―投影放大或多媒体手段模拟实验教学代替有毒有害有危险实验。正确处理实验废液和剩余药品。
三、在社会生活中也应贯穿绿色化学的理念,让每位学生都应养成环境保护意识
设计研究性学习课题,鼓励学生积极参与:调查废旧电池是如何处理的以及回收废旧电池的意义价值;调查常用洗涤剂的品种、主要化学成分、性能、价格、对环境的影响;调查周围生活环境中“白色污染”的情况;通过这些调查让学生转变观念和态度,认识到在生活中对废弃物也要妥善处理,决不能随意倾倒,造成环境污染,有的还可以变废为宝。如不使用难降解的一次性饭盒,少使用、少废弃塑料袋,不乱扔废旧电池等。开展绿色化学专题活动,培养绿色化学意识。
国际化学研究的前沿内容即绿色化学,该研究主题受到世界各国的广泛关注。化学不仅能够为人们生活提供保障,还可以保护自然环境,使化学工业处于有利竞争地位。化学知识以及研究成果的应用为人们日常生活带来福音,在衣、食、住、行上均得到了有效应用。但是,伴随化学品的生产和应用,在一定程度上破坏了生态环境,污水、废物、烟尘等给人们身体健康和生态环境带来严重威胁,应引起广泛关注。对于此,我们应充分认识到绿色化学的重要意义和价值,这也将作为素质教育的重要内容之一。
1 绿色化学的概念与原则
1.1 概念
绿色化学是指基本原则为原子经济性的化学过程和化学反应,即在化学反应中对每个参与反应的原料因子进行充分利用,在获得新物质的同时确保零排放,使资源得到充分利用,且不会造成环境污染问题。同时通过无毒害的催化剂、助剂以及溶剂等,生产出对人体健康、环境保护有积极作用的环境友好型化学产品。绿色化学的核心是通过化学原理使污染在源头上得到消除。绿色化学与环境化学之间存在差异,环境化学作为一门科学,其主要研究对象是污染物,研究内容包括污染物存在形式、分布特点、迁移与运行、对生态环境造成的影响等。绿色化学是从开始阶段就通过化学原理预防污染,这也是其最大特点,所以绿色化学的过程及其终端才能够实现零污染与零排放。绿色化学又被称为环境友好化学、环境无害化学、清洁化学,针对传统化学中对环境产生破坏的反应,绿色化学将通过新环境友好反应将其取代。
1.2 原则
绿色化学的应用需要遵循一定原则,只有遵循应用原则才能将绿色化学的实际意义充分发挥出来。绿色化学应用原则概括起来主要包括以下内容:第一,从废物产生上进行预防,避免产生之后再进行处理。第二,化学反应应尽量控制能量消耗,以经济条件和生态环境可接受为准。第三,化学反应中尽量避免分离试剂、溶剂等辅物质的应用,若有涉及应选择无毒的辅物质。第四,化学产品的设计不仅要将原功能保持,还应尽量减少毒性或做到无毒。第五,化学反应所涉及的物质应尽量减少毒性甚至做到无毒,避免给人体健康和生态环境造成影响。第六,在最终产物中嵌入、并入所有起始物质是合成方法设计的重中之重。第七,化学产品设计时应将产品本身性质考虑在内,当其功能发挥之后不能在环境中滞留,应降解成为无毒、无害的产物。第八,针对衍生中一些不必要的过程应尽量避免,如临时修改化学过程、物理过程等。第九,尽量选择具备高选择性的催化剂,而非依靠反应物配料比的提高。第十,如果经济条件和技术条件允许应使用可再生原材料。第十一,深入研究并开发绿色化学的分析方法,使其实现现场监控和实时监控,避免有害物质产生。第十二,化学过程中涉及的物质应尽量避免着火、爆炸等危险事件的存在。
2 绿色化学的研究内容和方向
2.1 研究内容
通常情况下,化学反应容易受以下几方面因素影响:第一,起始物或原料性质。第二,合成路线或试剂特点。第三,反应条件。第四,目标分子或产物性质。这一系列因素之间存在着密切联系,在一定条件下可产生关联,所以这些方面也是绿色化学的主要研究内容。
绿色化学研究内容的重点在于:第一,重新设计化合物,保证人体健康和生态环境,这也是研究绿色化学的重要内容。第二,探索更安全、更新、更利于环境友好的生产工艺与合成路线,这部分内容的研究可以从起始化合物以及原料的变换、新试剂引入上着手。第三,不断改善并突破化学反应条件,使其对人体健康和生态环境的危害降低,废弃物排放减少。绿色化学追求更安全的理念,不仅体现在人体健康方面,还体现在整个生命周期影响下的动物、植物等方面。在考虑直接影响的同时,不能忽视代谢物毒性等间接影响。
2.2 研究方向
绿色化学以原料、溶剂、化学反应、催化剂、产品为中心展开研究,主要包括以下方面:第一,对绿色反应进行开发,使原子利用率得到提升。第二,选用无毒害原料。第三,在催化剂选择上应注意无毒害。第四,在溶剂选择上应注意其无毒、无害。第五,发展绿色工艺技术。第六,开发绿色产品。
3 绿色化学教育实施的方法和意义
3.1 实施方法
首先,通过化学知识渗透绿色化学意识。绿色化学的相关教育是中学化学教育工作的重点内容。由于中学化学课程中包括了化工生产相关知识,这是渗透绿色化学意识的素材,在传授知识过程中可通过实例讲解、对比的方式逐渐渗透给学生,使学生建立绿色化学意识。例如:可通过三个途径固定氮:一是人工化学固定;二是苜蓿与豆科植物根部瘤菌固定;三是闪电固定。其中人工化学固定的方式工艺复杂且能源消耗较高,生产过程会影响环境。而植物根部瘤菌固定的方式不仅不会造成能源消耗,还不需要机械设备等,同时不会污染环境,此种固定氮的方法体现了绿色化学。其次,通过化学实验渗透绿色化学意识。在绿色化学应用原则中要求化学过程中涉及的物质应尽量避免着火、爆炸等危险事件的存在。这可以在化学实验中得到体现,进而引起学生思考。例如:在化学实验中,药品取用应定量化,部分药品的取用需要通过微型化操作或取最小量;在氢气、乙烯、甲烷等物质点燃之前应先检验其纯度;在银氨溶液配置过程中,应做到随配随用,不能长时间放置等;稀释浓硫酸过程中应谨防其爆沸等。最后,通过社会实践活动中渗透绿色化学意识。化学教育除具备知识性特点之外,还具备社会性、开放性特点,因此可由学校组织,带领学生进入造纸厂进行参观,对其污水排放给环境带来的影响进行深入了解,让学生在参观过程中亲身体验到绿色化学的重要意义,丰富学生感受,增强学生意识。
3.2 实施意义
伴随着环境污染越发严重,人们对环境问题的关注程度也随之提升。在化学工业方面,人们提出了诸多质疑,怀疑化学的科学性。人们认为环境污染严重的根本原因是化学。对于此,化学研究者除坚信化学属于中心科学之外,还应做好宣传工作。首先,应面向学生进行宣传,将化学在人们生活质量提升、身体健康、社会发展等方面的积极影响介绍给学生,并宣传化学在科学技术中的关键性地位。其次,在化学研究方面应做好反思工作,积极总结前人的经验教训并努力改进和完善,以绿色化学应用的基本原则为依据,对合成路线进行深入研究,对生产工艺和技术进行认真检讨,探索出新反应条件,使原子合成路线得到突破,开发并生产出更新、更安全的化学物,让化学工?I成为绿色工业。为社会发展提供更多、更优质的技术材料,同时实现环境友好。
关键词:绿色化工化学;发展;生态文明建设
中图分类号:TQ0-4 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)10-0026-01
生态文明建设是中国特色社会主义事业“五位一体”总体布局的重要组成部分。建设美丽中国,实现中华民族永续发展,必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念,把生态文明建设融入生产生活的各方面和全过程。化工化学是科学研究和国民经济的重要组成部分,以可持续发展为主旨,加快发展绿色化工化学,形成节约资源和保护环境的理念和科学技术,是建设生态文明的重要内容和途径。
1 绿色化工化学的含义
绿色化学化工是具有重大社会需求和明确科学内涵的新兴交叉学科,是人类及全球环境安全的保证,是当今国际化学与化工的前沿[1]。绿色化工化学属于跨学科交叉性的研究领域,是随着经济和科技发展而产生的新概念。在我国,绿色化工化学研究工作的产生和发展最早可以追溯到上个世纪八十年代后期,同行业研究领域中的部分专家学者也习惯将绿色化工化学称为环境友好化学[2]。与中国传统的化学生产工业相比,现代化的绿色化工化学有着较为显著的区别。
2 绿色化工化学的发展优势
2.1 有利于节约生态资源
将社会经济收益水平的提升放在化学化工研发工作开展的首要地位,是传统化学化工工程研究工作的核心管理理念,而对于生态环境的保护则处于次要地位。与传统化学生产工业相比,现代绿色化工化学工业的研究和生产秉持绿色发展理念,通过采用更加科学的生产技术、应用污染力度较低的化学原材料,来有效降低生产给环境带来的伤害。同时,由于企业根本上还是受制于成本效益的约束,因此相关技术作业生产人员在生产和研究绿色化工化学时,要努力实现相关化学原材料自身使用价值的最大化发展[3]。因此,绿色化学化工无论是在生产理念的革新还是生产技术的应用方面,都得到了全面的改善和提升,更加符合可持续发展的要求。
2.2 有利于实现化学工业资源的合理利用
从生产研发的原料、化学溶剂一直到化学化工研发生产所必需的化学催化剂,均采用无添加无污染的绿色环保原料,使相应化学工业资源能够在合理利用的基础上,实现自身原料应用价值的最大化提升。在这一过程中,不仅不会对客观生态环境发生污染的损害,一些绿色化工化学原材料的科学循环利用还能够在保护生态环境方面发挥重要的作用。绿色化工化学工业对化学工业资源的合理利用,一方面降低了化学企业的生产成本,另一方面从化工研发生产的源头降低了其对客观发展环境造成污染的可能性,有助于科学可持续社会发展终极目标的实现。
2.3 有利于减少化学工业废物的排放量
工业废物特别是有毒的工业废物排放是环境污染的主要来源,如何减少排放或降低排放的不利影响是工业生产要面对的重要课题。我国传统的化学工业在研发以及生产过程中,由于绿色环保研发的技术水平较低,经常出现大量化学污染物排泄在外的消极生产现象。这些被化工业大量排放的化学反应废物,对我们赖以生存的生产生活环境造成了巨大危害。现代绿色化工化学则针对这一现象,对相应化学反应合理利用的工作流程进行了优化管理,使其能够在化学物质产生化学反应的开始,就对相应化学物质的组成Y构进行分解以及重新组建。在不改变化学原料基本属性的前提条件下,全面修缮其中容易产生环境污染的有害组成部分,经历过化学重组的绿色化工化学生产原料相比传统带有污染成分的化学原料,往往具有更高效的利用率。这样,经过一系列绿色研发与生产的工作流程以后,被排泄在外的化学原料数量就会大量减少。
3 进一步发展绿色化工化学的建议
3.1 完善体制机制,营造良好发展生态
把绿色化工化学纳入新兴产业发展规划,持续深化重点领域和关键环节改革,全面营造有利于绿色化工化学发展壮大的生态环境。推进简政放权、放管结合、优化服务改革,进一步完善审批方式,最大限度减少对相关企业的事前准入限制。落实相关法律法规政策,落实绿色化工化学科技成果转化有关改革措施,提高科研人员成果转化收益分享比例。强化知识产权保护维权,依法严厉打击侵犯知识产权犯罪行为,保护绿色化工化学领域的知识和技术创新热情。
3.2 保障投资供给,建设研发基地
稳定的投资是产业发展的源头和保障。特别是对于还在初创期的绿色化工化学产业来说,由于技术还处在不断探索之中,因此面临着许多不可预知、难以确定的风险。从一定程度上来说,技术创新是全社会的公共产品,所以政府应该承担一定的责任。政府应加大对绿色化工化学的经济政策扶持力度,发挥财政资金引导作用,创新方式吸引社会投资,加大对绿色化工化学产业的财税支持。应加大金融和税收支持,大力发展创业投资和天使投资,积极支持符合条件的绿色化工化学企业通过多种方式融资,完善鼓励初创期绿色化工化学科技型企业的税收支持政策。应加大科技支持,积极构建企业主导、政产学研用相结合的绿色化工化学产业技术创新联盟,支持建设关键技术研发平台,采取新机制建立一批产业创新中心。
3.3 加快培养专业人才,提供强大智力支撑
在科技日益激烈的今天,人才已成为一个行业、产业及至整个国家和地区的第一资源和核心竞争力。国家应鼓励高校加大绿色化工化学方面的学科和专业建设,根据产业发展情况合理扩大相关专业招生比例,及时调整教学内容和课程设置,加大教学改革力度,加强相关课程的师资队伍建设,为绿色化工化学发展储备高素质人才,特别是培养一大批高层次急需紧缺人才和骨干专业技术人才。引导和支持事业单位科研人员到企业开展创新工作或创办企业,鼓励绿色化工化学人才向企业流动。在绿色化工化学企业设立一批博士后科研工作站,加大产业关键核心技术研发力度。在充分发挥国内人才作用的基础上,还要充分利用全球人才,完善相关政策,加快引进和培养一批高端人才、领军人才。
3.4 加强宣传引导,形成思想共识
理念是行为的先导,绿色化工化学的发展,离不开可持续发展思想的指导,因此必须推动全社会广泛树立绿色发展、循环发展、低碳发展的理念。要看到,绿色化工化学虽然在我国已经有了三十多年的发展历程,但社会对于绿色化工化学的相关理念还知之甚少,很多人从未听说过这一名词,不知道绿色化工化学为何物,形成系统化理论化的知识观念的就更少。为改变这一局面,政府、企业和科研院所应该认真担负起宣传教育的责任。专家学者和化工企业的高层管理人员应充分发挥自己的专业特长,通过编印材料、出版专著、专题讲解等多种方式,通俗易懂地向社区、学校以及大中小型企业等广泛宣传绿色化工化学的核心生产研发理念,让现代化的资源利用一体化的发展模式深入人心,提高全社会的环保意识和能力。
4 结语
总之,在社会经济发展备受资源、能源和环境约束的今天,绿色化工化学凭借其高度节约的生产理念和减少废弃物排放的现代化生产方式,受到了前所未有的关注。当前,我国正处在全面建成小康社会的关键时期,经济发展进入新常态,发展绿色化工化学是转变发展方式、认识适应引领经济发展新常态的重要举措,是实现经济社会可持续发展的必然选择。方向已经明确,探索已经展开,但在未来的发展进程中,仍存在着许多值得深思的问题,需要系统研究解决。
参考文献
[1]王静康.绿色化学化工发展前景与人才培养[J].中国大学教学,2013(1):9-13.
[关键词]微型化学实验 绿色化学 素质教育
[中图分类号]G4 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349(2013)09-0230-01
一、微型化学实验
(一)定义
在微型化的装置中进行的化学实验,试验药品用量比常规实验尽可能的少,但依然能获取所需要的化学信息的实验。它具有多、快、好、省、少等优点,即学生动手机会多,实验时间短,实验效果好,节约药品,节省开支,大大减少环境污染。
(二)发展历史
1925年,埃及E.C.Grey出版了《化学实验的微型方法》,这是较早的微型化学实验教材。
1979年,马祖圣教授编著了《化学中的微型实验操作》,对微型化学实验的开展有很大的影响。1982年,美国的Mayo和Piko等以mmol级的试剂用量开展有机化学实验,取得了成功,之后微型化学实验便风起云涌,应用范围学扩展到无机化学、分析化学实验中。
我国在1989年将“微型化学实验研究”列入高等学校化学教育研究中心的科研规划。
二、绿色化学
绿色化学即用化学的方法和技术,并结合其他各种学科的知识去消灭或减少那些对人类健康、社会安全、生态环境有害的原材料、催化剂、溶剂、试剂、生成物、副产品等的生产与使用。
绿色化学从源头上消除污染,不使用有毒、有害的原材料,不生产有毒、有害的产品,不产生废物。
绿色化学的12条原则,并为国际化学界所公认,其内容如下:1.防止废物产生比其生成后再处理或清除更好;2.设计的合成方法应使工艺过程中使用的所有物质最大限度地转化到最终产品之中;3.设计合成方法时,应使使用的和生成的物质对人类和环境无毒或毒性很小;4.设计安全化学品;5.安全的溶剂和助剂;6.使化学过程所需的能量消耗越小越好,并应考虑其对环境和经济的影响,如有可能,合成方法最好在常温、常压条件下;7.使用可再生原材料只要技术上和经济上可行,应当使用可再生原材料;8.减少衍生物(reduce derivatives);9.应尽量使用无毒并且选择性高的催化剂;10.应考虑所需产物在完成使用功能后,可降解为无毒的物质还原于环境之中;11.需要进一步开发在有毒物质生成之前的快速、在线监测与控制的分析方法;12.本身安全、能防止意外事故的化学(inherently safer chemistry for accident prevention)。
三、微型化学实验与绿色化学
微型化学实验符合绿色化学十二条原则中第六条和第十二条,即能量消耗越少越好,并考虑其对环境和经济的影响;化学过程中使用的原材料、溶剂、助剂、催化剂等应考虑到尽量减少事故的潜在危险。
(一)微型化学实验有助于培养绿色化学的意识
可持续发展是人类正在探索的既能保持经济持续增长和社会持续发展,又能达到生态环境持续良好和自然资源持续利用的全新发展战略,人类将从工业文明的发展模式转向生态式的发展模式,而绿色化学正是在这一历史背景下产生并成为实现人类社会可持续发展的重要技术手段。
微型化学实验把消除、预防化学污染的思想贯穿于化学教育的过程之中,有利于对学生进行环保教育,良好的观念与习惯的养成为后续绿色化学的开展打下了一定的基础。
(二)通过微型化学实验,坚定绿色化学信心
微型化学实验是在绿色化学理念指导下用消除污染的思想、方法、技术对常规实验进行改革和发展的结果,但微型化学实验离绿色化学的核心理念还有一定距离。绿色化学是利用化学原理和新化工技术,从源头上预防污染的化学,它使环境的治理从治标转向治本,尽可能采用无毒无害的原料,革新工艺过程,开发绿色合成技术和清洁生产工艺,减少污染物,实现“零排放”,生产环境友好产品。
绿色化学具有“原子经济性”,就是在化学反应过程中充分利用分子中的每个原子来重新组合形成新的分子,不浪费一个原子。因此,它既能充分利用资源,又能够实现防止污染,因为没有废物产生。它是一种理念,一种理想,是人们应该倾力追求的目标,它是21世纪的科学。
绿色化学是集化学、物理、生物、材料、信息等科学的最新理论成果和技术于一身的新兴边缘学科,它一经提出,就带有强烈的应用技术性及工程性。因此,不仅要求有深厚的化学功底,更要有广博的其他相关学科的知识才能去实现它,要有勇于探索的精神,要有接受失败考验的承受力,要有具大的信心,因为我们要实现的是一项伟大、艰难、有利于人类可持续发展的工程。
关键词:绿色化学;绿色实验;初中化学
针对新课改提出的“绿色化学”理念及对教师提出的绿色化学教学的要求,本文从以下几个方面论述如何开展绿色化学的教学实践。
一.绿色化学以及开展绿色化学教学的重要意义
1.绿色化学的概念
绿色化学又称“环境无害化学”“环境友好化学”“清洁化学”,是指能够保护环境的化学。绿色化学最大的特点是:从始端开始就采取预防手段,到过程再到终端均为零排放、零污染。
2.开展绿色化学教学的重要意义
绿色化学的核心内涵在于从化学反应的始端就开始控制有害物质的生成和排放,主动预防,从源头上杜绝污染,达到高产出、零污染的目的。初中化学作为化学这一学科的基础阶段,在其教学过程中,利用绿色化学的指导思想及一些研究成果来辅助教学,对增强课堂趣味性、提高教学质量、帮助学生树立绿色化学理念、增强环保意识、培养社会责任感等方面都具有重要的意义。
二、树立绿色化学教学理念
1.教师自身知识体系及思想观念的更新
作为整个教学过程的引导者,教师应首先树立起绿色化学理念,及时更新自身知识结构,不断重新认识化学科学,对绿色化学进行深入研究和探讨,并始终将绿色化学理念贯彻到教学过程中,加深学生对化学科学的认识和理解。
2.传递绿色化学理念,增强环境保护意识
鼓励学生积极主动接受新知识、新理念,将日常生活中的化学现象与绿色化学结合起来思考,不但能起到加深印象、提高教学效果的作用,还能增强学生的环保意识,从而培养其社会责任感。
三、进行绿色化学的教学实践
1.教材资源的整合利用
翻开初中化学教材,我们发现,很多章节的知识,都渗透着绿色化学的理念,若能加以深度挖掘、整合利用,必能产生良好的教学效果。
(1)在讲解某些知识点时,结合日常生活中的化学现象。例如在讲解第一章《开启化学之门》时,可介绍给学生的知识有:水的净化,水污染源及其防治措施;酸雨的形成及防治,酸性土壤改良;锈迹斑斑的钢铁,如何进行防锈处理及除锈方法;贴近大家生活的甲醛污染(居室、衣物等)及白色污染(各种难于降解的塑料垃圾)。第四章《燃烧与燃料》中,可结合日常所见的各种燃烧现象来讲解燃烧带来的环境污染及其防治措施和能源的合理开发利用等等。
(2)在讲解物质的制取反应时,鼓励学生积极探讨各种问题。例如二氧化硫的制取过程,可提一些问题供学生探讨,如制取二氧化硫的方案有哪些?各有何利弊?制取结束后,尾气如何处理?从而引出“酸雨”这个环境污染现象,使学生意识到控制污染源才是治理环境污染的根本所在。
2.在实验中体会绿色化学
实验是化学教学的重要手段,也是学好化学这门课的一种途径,但实验过程中产生的各种废水、废气、废渣在实验室里也形成了一个小污染源。我们应该重视减少实验室“三废”的产生及无害化处理,将实验“三废”的危害降到最低。教师要以身作则,做好表率,潜移默化地影响学生,不但可以培养学生良好的实验习惯,也可使学生能亲身体验治理环境污染的乐趣。
(1)良好实验习惯的培养。一是各种药品的保存和取用应进行规范化管理并严格执行,确保药品不会对实验室及周边环境造成影响,养成良好的环保意识;二是严格遵守实验操作规则和安全要求,每个实验均做到目的明确、仪器选择合理、药品取用适量,实验桌上的物品一定要远离火源,避免意外,剩余药品不随意丢弃或带出实验室,应按规定进行回收处理。
(2)改进实验方案。在实验过程中应融入“绿色化学”思想,在药品用量、实验装置、实验取材上积极改进,使实验过程绿色化。一是严格控制药品用量:教师要在课前就计算好实验药品用量,并要求学生在实验过程中严格控制;二是改进实验装置:包括通风设备、密闭装置等;三是尽量选用安全、无毒、无害的材料进行实验:包括试剂、催化剂,化学反应尽量选转化率高、试剂利用率高的实验,反应产物也尽量保证无毒无危害。
(3)使用微型化学实验:对常用仪器进行微缩,限制常用试剂,做演示实验时可借助实物投影仪将反应所产生的现象放大,以便观察。
(4)计算机模拟化学实验:可借助计算机模拟微观化学实验、错误实验的危害、人和环境影响较大的实验等。
3.在习题中体现绿色化学理念
通过做习题,帮助学生掌握、巩固课堂知识,在习题中注入绿色化学的理念,能使抽象的知识具体化,使学生易于理解,学以致用,体会绿色化学的重要性。
4.在综合实践中进行绿色化学教育
综合实践活动强调学生通过实践积极探索和创新,应以学生所掌握的绿色化学的基础知识来指导实践,利用各种社会资源拓宽学习空间,培养其社会责任感。
参考文献:
1.翟利军.论初中化学绿色实验的探索与实践[J].现代阅读,2012。
2.冯铃慧.浅谈初中化学教学中如何渗透绿色化学教学增强学生的环保意识[J].理化生教研,2011.
关键词:绿色化学;绿色理念;初中化学;新型人才
随着社会的不断发展,环境污染现象也日趋严重,对于环境污染的治理不仅要采取相应的措施,还应该从人们的理念和思想出发,增加人们的环保意识。绿色化学是针对全球化学污染、环境保护提出的教学理念,它不仅符合国家可持续发展的要求,也是保护环境、防治环境污染的一种手段。初中化学教育是学生化学的启蒙阶段,因此也是树立绿色化学观念的最佳时机。在中学的教育教学中为学生灌输一定的绿色化学理念,将绿色化学融入化学教育课堂之中,对培养学生健康化学观,树立正确环保意识有重要意义。
一、绿色化学
(1)绿色化学的含义。绿色化学是指在制造和应用化学产品的过程中,应有效利用可再生原料,一方面消除废物,另一方面避免使用有毒的、危险的试剂和溶剂。同时,绿色化学又称“环境无害化学”“环境友好化学”“清洁化学绿色化学”,是通过使用自然能源,避免造成环境负担和有害物质排放的一种保护环境的化学技术,它涉及有机合成、催化、分析化学等多种学科。绿色化学的最大特点就是在生产过程始端便采用科学的预防污染措施,使整个过程以及终端形成零排放或零污染。初中化学教育正是秉承这样的环保意识,将绿色化学这一理念贯穿于教育教学中,培养学生的环保意识,树立学生的绿色化学观念,为国家培养新世纪所需要的新型人才。
(2)初中化学教学中绿色化学教育的现状及意义。绿色化学教育理念是一种新型教育理念,在化学教育中还处于初始渗入阶段。从目前的初中化学教育来看,开展的绿色化学教育时间并不长,许多化学教师对绿色化学理念也不甚了解,因而在教学中渗入绿色化学理念还显得比较困难,甚至有教师认为开展绿色化学教育是一种毫无意义的教育活动。同时,部分初中化学教师的思想观念还未得到转变,教师自身环保意识不强,对于绿色化学的新理念和新要求在化学教育教学中不够重视,抑或在教学实践中,不能将绿色化学理念与自身的教学方式和素质教育进行有效结合,教学效果不佳。
当前,我们正处于一个随处可见化学品的世界里,食品添加剂、汽车燃料、清洁洗涤等物品,都存在着大量的化学添加剂。虽然这些化学物品给人们的生活带来极大的方便,却也给环境造成了一系列的负担。现如今,环境污染严重是一个全球化问题,教育教学秉承可持续发展观引入绿色化学教育理念,对刚接触化学启蒙的初中学生推广绿色化学成果,是初中化学教育的重要课题,对社会发展亦有着重要意义。
二、如何在初中化学中渗透绿色化学理念
(1)以教材为基本渗透绿色化学意识,树立学生环保观念。初中化学教师在最初就需要将绿色化学理念引入课堂,从教材入手渗透绿色化学意识,将绿色化学理念贯穿于整个化学教育过程。
首先,要确立绿色化学思想。在化学课堂之初,教师就应该明确提出绿色化学的概念、意义及作用,让学生充分了解绿色化学对社会及环境带来的益处,才能确立学生的彩色化学思想。同时,绿色化学思想还是化学教师应该具备的基本素质之一,教师加强自身绿色化学意识,才能有效地将这种思想传递给学生。
其次,在教学过程中融入绿色化学意识。化学课堂是学生接受知识主要场所之一,教师能够通过课堂教学将知识直接而高效地灌输给学生。因此,教师在教学中,应该积极研究绿色化学内容和课本知识的有效整合,尽可能地发挥课堂教学的有效性,将环保思想、绿色理念、环境知识融入课堂,让学生充分了解到绿色化学的重要性和实效性。在初中化学中也涉及许多相关内容,如“自然界中的水”这一章节中涉及爱护水资源、水资源净化等相关环境问题。在这一章节,正好可以指出,我国是一个水资源相对缺乏的国家,工业三废和生活污水的排放都严重破坏了我国水资源环境。还可以结合“赤潮”现象和“水俣病”等事件,形象且直观地让学生了解绿色化学的重要性,同时又能够加深学生绿色环保意识。同时,教师还可以认真发掘教材中与绿色化学相关的知识,有效地为化学教育作补充。例如,在学习“我们周围的空气”这一章节时,可以渗透诸多关于大气污染与防治的知识。另外,还可以借助网络资料等,与学生一起讨论环境与化学的关联,加深学生对绿色化学理念的理解。
第三,课后开展绿色化学教育活动。在课后,举办与绿色化学为主题的活动,能够让学生在实践中更深刻地体会绿色化学理念。比如,开展适合初中生的自来水消毒剂成分调查、参与附近水质检测酸碱性检测、测定雨水PH值、废物回收利用等活动。同时,教师还可以组织关于绿色化学的一些演讲活动来宣传绿色文化。
(2)在化学实验中培养学生的绿色化学意识。初中化学实验课也应该注重绿色化学理念的渗入,教师在进行化学实验设计时,应从节约能源、减少污染的角度出发,利用尽可能少的化学实验物品获得最好的实验教学效果,在实验结束后对实验产生的废液和废渣等进行有效处理,将可以再利用的废液或废渣进行分类回收。如:在“二氧化碳的制取与性质”的实验中,实验过程所产生的废酸液可用来中和废碱液。在试验中要充分利用无毒、无害的原料,以减少向环境排放废物,引导学生充分利用身边的用品作为实验原材料,如利用鸡蛋壳和白醋制取二氧化碳,注射器可以在某些试验中代替胶头滴管。
总之,“绿色化学”已经成为当前化学教学研究的重要课题,初中阶段渗透绿色化学理念,有利于学生对绿色化学、环境保护等问题的重视,有助于为国家培养新世纪所需要的新型人才。
参考文献:
[1]杨春华.基于绿色化学理念的初中化学教学初探[J].数理化解
题研究,2012(8).
[2]俞铁花.初中化学教学中开展绿色化学教育的实践研究[D].南