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工科高校有机化学实验的绿色化教学

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龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 工科高校有机化学实验的绿色化教学 作者:孟令强 杨绍娟 刘雪凌 于翠 周学才 来源:《广西教育·C 版》2015 年第 02 期 【摘 ;要】介绍在有机化学实验教学中注重绿色化学的观念,改进实验技术,促进有机化 学实验的绿色化改革,使学生的实验操作技能得到锻炼和提高。 【关键词】有机化学实验 绿色化 ;教学 ; 工科高校 【中图分类号】G ;【文献标识码】 A 【文章编号】0450-9889(2015)02C-0147-02 保护环境、实现可持续发展已成为全社会的共识,环境保护需要绿色化学,绿色化学成为 了当今化学与化工领域的热点和重要科技前沿。人们提出了绿色化学的“5R”原则: Reduction,减量,即减少“三废”排放;Reuse,重复利用,诸如化学工业过程中的催化剂、载体 等;Recycling,可实现“省资源、减成本”的要求;Regeneration,即变废为宝、节省资源、减少污 染的有效途径;Rejection,即对一些无法替代,又无法回收,有毒副作用及污染作用明显的原 料,拒绝在化学过程中使用。 培养和造就具有绿色化学思想观念,并掌握绿色化学理论、方法、技术的具有创新精神和 实践能力的新一代大学生,应成为高校人才培养的目标,绿色化学教育已经受到有关高校的重 视。有机化学实验是高校化学、化工、制药等专业的基础课程,是学生验证理论、提高技能、 锻炼科研能力的重要途径,但有机化学实验会产生三废,对环境造成危害,还会损害师生的健 康。以下对工科高校有机化学实验绿色化教学进行了探究。 一、教学内容 首先合理选择实验内容,然后重排实验顺序,达到了培养学生相应实验技能的目的,更彰 显了绿色化学的思想理念。例如把“从茶叶中提取咖啡因”等绿色化实验引入到教学中。其次设 计新的合成路线,改变原料、溶剂、试剂、催化剂等,从源头上实现绿色化。例如“合成己二 酸”实验,传统方法中使用浓 HNO3 作氧化剂会产生有毒的氮的氧化物气体,用 KMnO4 作为 氧化剂会产生 MnO2 沉淀,影响反应收率,后处理繁琐,而且两个反应剧烈难控制。我们采用 环己烯为底物,以过氧化氢为氧化剂,磷钨杂多酸为催化剂,反应条件温和,没有有毒气体的 排放,催化剂可回收,后处理简单,产率也有所提高。再次,对有些危害较小的反应,对装置 等进行了改进,例如在 1-溴丁烷的制备中会产生溴化氢,易挥发,可用水吸收或用气袋封口。 二、教学模式 (一)半微量和微量实验 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 学校根据现有条件将部分实验改为半微量和微量实验,因为有机试剂储存存在安全隐患, 还存在试剂挥发而引起的环境污染和资金浪费等问题。对此,我们在保证实验教学效果的基础 上,使药品用量由常量向微量发展。不但达到了实验教学的目的,更节省了时间和实验药品, 使学生的实验技能提高,同时减少了试剂的损失和污染物的排放,培养了学生严谨认真的作 风,使学生理解少量、半微量实验的意义,逐步树立绿色化学和环保意识。 (二)辅助教学手段 传统的实验教学方式使得学生在实验时并不能主动地深入思考,限制了课堂活动范围,所 以应增设辅助实验教学手段,并加大老师与学生们的互动环节,激发学*动力。因此,对于毒 性大、反应条件苛刻、反应时间长的实验,尤其是特殊的反应,如低压催化氢化反应、高温高 压实验、无水无氧反应等,可用多媒体教学或者观看教学影像等辅助手段来代替,既让学生学 到了知识,又符合绿色化的要求。 (三)设计连续性实验、综合性实验和课外化学创新实验 首先,设计连续性实验和综合性实验。 现行有机化学实验课程的设置缺乏“绿色化”的原 则,是“孤立型”实验,缺乏连贯性。鉴于此,我校较为合理地调整了实验项目和实验顺序,尽 量使用具有绿色化学理念的实验项目。例如把溴乙烷的制备与 2-甲基-2-丁醇及乙苯的制备联 系起来,用制得的溴乙烷制备 2-甲基-2-丁醇和乙苯。这种方法既可以使学生对每一个实验都 能认真操作,培养严谨的科学态度,养成学生节约的良好*惯,更重要的是体现了绿色化学教 育的思想。 其次,开展课外化学创新实验。老师应注重培养学生的创新思维,严格要求学生认真查阅 相关资料,对实验药品的物理常数、毒性、污染机理、污染物的防治等多加了解,并设计出合 理的实验方案,然后组织学生讨论,老师审查方案的合理性。 三、教学思维 首先,要求教师自身有绿色化思想,有环保意识,有责任意识,了解各种废弃物排放的标 准,能够对实验室排放的废水、废气、废渣进行控制和治理。 其次,提倡绿色化学教学,在实验教学中贯彻绿色化教学思想。不仅要让学生知道物质的 性质和化学反应方程式这些基本的化学知识,还要让他们知道这些物质在本质上对环境有何影 响,如何正确防止危害,如何减少废弃物的排放和有毒物质的生成,(下转第 162 页)(上接 第 147 页)甚至如何提高原子使用率。 四、“三废”规章制度 首先,对废气、废渣、使用过的溶剂等分类进行回收。实验室废气,可用带有废气处理的 通风橱处理,或用水或碱液等进行吸收。溶剂的用量必须保证回收利用率,个别不能循环利用 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 的要进行收集并做集中处理。用量较大的溶剂可采取纯化处理后回收再利用。例如,“从茶叶 中提取咖啡因”需要用到很多工业酒精做溶剂,应该考虑工业酒精重复再利用, 同时回收的酒 精下一批次实验能继续使用,以好的产品和酒精的回收率作为此实验的评分标准。固体原料一 律回收。可以回收利用的固体要进行回收,如柱色谱实验中的氧化铝,用后洗净回收,活化后 再用。不能进行综合利用的固体产物要先回收再进行无毒化处理,倒入指定地点;有毒废渣要 放入废物瓶中,与水泥混合,固化以后深埋于指定地下。 其次,在实验班级中建立流动值日小组,负责当次的卫生值日,还要利用课余时间对回收 的废液、废渣进行处理,处理的方法、步骤、效果作为实验考核*时成绩的一部分。



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