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關鍵詞:綠色化學;發展現狀;高中化學
一、什么是“綠色化學”
綠色化學(Green Chemistry)又稱清潔化學(Clean Chemistry)、環境友好化學(Environmentally Friendly Chemistry)、環境無害化學(Environmentally Benign Chemistry )。綠色化學的先驅、原美國綠色化學研究所所長、耶魯大學P.T. Anastas教授在1992年給出的“綠色化學”的定義是:“The design of chemical products and processes that reduce or eliminate the use and generation of hazardous substances ”翻譯成中文即減少或消除危險物質使用和產生的化學產品和過程的設計。我們可以把綠色化學的核心內容理解為在化學工藝和反應中不再使用有毒、有害的物質,并力求反應中原子利用率達到100%,不再產生廢物,實現“零排放”。從而從源頭上根除污染,研究環境友好的新反應、新過程、新產品,實現化學與生態的協調發展。
二、“綠色化學”的起源和發展
綠色化學最初起源于美國。1984年美國環保局(EPA)提出“廢物最小化”,倡導減少產生廢物和回收利用廢物,從而達到廢物排放最少的目的。綠色化學的思想萌芽。
1989年美國環保局又提出了“污染預防”的概念,指出最大限度地減少生產場地產生的廢物,包括減少使用有害物質和更有效地利用資源,并以此保護自然資源。綠色化學的思想初步形成。
1990年,美國頒布了“污染防治”法案,將污染的防治確立為國策。該法案中第一次明確提出“綠色化學”一詞,并定義“綠色化學”為采用最小的資源和能源消耗,產生最低排放的工藝過程。
1991年,美國環保局污染預防和毒物辦公室啟動“為防止污染變更合成路線”的研究基金計劃,用以資助化學品設計與合成中污染預防的研究項目。1993年研究的項目擴展到安全化學品、綠色溶劑等方面,該計劃更名為“綠色化學計劃”。
同一時期,日本等其他很多國家的政府、學術界和企業也開始關注“綠色化學”的研究和開發。
1995年美國設立了“總統綠色化學挑戰獎”,1999年澳大利亞皇家化學研究所(RACI)設立了“綠色化學挑戰獎”,此外英國設立了“英國綠色化學獎”“綠色化工水晶獎”,并創辦了世界第一本名為《綠色化學》(Green Chemistry)的雜志。日本也設立了“綠色和可持續發展化學獎”。這些政府行為都極大地促進了綠色化學的蓬勃發展。
三、我國“綠色化學”的發展現狀
我國政府和學術界也很重視在綠色化學方面的研究。
1995年,中國科學院化學部開展了“綠色化學與技術”的院士咨詢活動,分析了國內外綠色化學的研究現狀和發展方向。
1996年,國家召開了“工業生產中綠色化學與技術”研討會,并出版了《綠色化學與技術研討會學術報告匯編》。
1997年,國家自然科學基金委員會與中國石油化工集團公司聯合立項啟動了“九五”重大基礎研究項目“環境友好石油化工催化化學與化學反應工程”。中國科技大學綠色科技與開發中心在該校舉行了專題討論會,并出版了《當前綠色科技中的一些重大問題》的論文集。同年,香山科學會在北京召開了第72次學術研討會,閔恩澤院士、陳家墉院士等都做了有關綠色化學的重要報告。
1998年,合肥舉辦了第一屆國際綠色化學高級研討會,這些都加快了我國綠色化學研究的步伐。
四、“綠色化學”在高中化學中的滲透
1.“綠色化學”在高中化學新課標和教材中的體現
化學是一門以實驗為基礎的自然科學,化學學科的很多重要知識、理論都是從實驗中發現并總結的。所以,綠色化學思想融入化學學科是必然趨勢。《普通高中化學課程標準》中已經明確提到了綠色化學的概念,比如,“實驗化學”模塊中提出“形成綠色化學的觀念,強化實驗安全意識”“樹立綠色化學思想,形成環境保護的意識”。
根據課程標準編寫的高中化學教材也有很多地方體現了綠色化學的概念。比如,必修2第四章第二節“化學與資源綜合利用、環境保護”里第二大點就是環境保護與綠色化學。用一張圖可以簡單明了地介紹綠色化學的特點。在緊接著的思考交流部分通過比較環氧乙醚制備的新舊工藝,介紹了原子利用率100%的反應是體現綠色化學的原子經濟性反應。
再如,選修1“生活與化學”第四章第三節垃圾資源化中治理白色污染的3R原則就源自綠色化學提出的“5R”原則:減量(reduction)、重復使用(reuse)、回收(recycling)、再生(regeneration)和拒用(reject)。
高中化學教材中最能體現“綠色化學”理念的是實驗內容,對現行人教版高中化學教材中的實驗內容做了簡單統計:
對上述實驗中涉及的會對環境造成污染的物質也做了簡單統計:
由上面兩個表可以看出人教版高中化學教材中實驗多、涉及的可能污染環境的物質也不少,因此高中化學實驗“綠色化”是高中化學教師必須關注和研究的問題。
2.“綠色化學”在高中化學實驗教學中的體現
(1)推廣微型化實驗
微型化實驗儀器的體積小,藥品的用量可以減至常規所需量的十分之一或更少。與常規實驗相比,微型化實驗的突出特點是實驗成本低、環境污染少、反應速度快、安全系數高、實驗效果好。尤其是藥品用量少、速度快、污染小的特點與綠色化學的理念完全一致,且十分適合中學實驗教學。
(2)利用多媒體模擬化學實驗
高中化學里有一些危險系數大或污染嚴重的實驗并不適合課堂演示實驗和學生實驗,比如,電解飽和食鹽水、氫氣在氯氣中燃燒等。我們可以從網絡上下載實驗視頻,或通過計算機軟件模擬真實實驗。這樣既使學生了解了實驗過程,加深了對相關知識的理解,同時實現了化學實驗的“零投入和零污染”,也是某種意義上的綠色化學。
3.“綠色化學”在高中化學試卷中的體現
近幾年的高考化學試卷都有濃厚的綠色化學色彩。例如,2013、2015年江蘇卷第一題選擇題就是直接考查保護環境的幾種做法;實驗流程題更是大多體現了變廢為寶,循環利用等綠色化學的思想。高考是有教育功能和導向作用的,高考試題對綠色化學的關注,勢必引導高中教學對學生環保意識的培養,從而引起全社會對綠色化學的關注。
我們要在實際教學中滲透綠色化學知識,提高學生的綠色化學意識,增強學生環境保護的使命感,讓綠色化學的理念在學生的頭腦中深深扎根,形成良好的社會環保氛圍,促使我國可持續發展戰略的實現。
參考文獻:
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一、化學所面臨的挑戰
1.1化學的形象正在被與其交叉的學科的巨大成功所埋沒
化學是一門中心科學,化學與生命、材料等朝陽科學有非常密切的聯系,產生了許多重要的交叉學科,但化學作為中心學科的形象反而被其交叉學科的巨大成就所埋沒。化學這門重要的中心科學(centralscience)反而被社會看作是伴娘科學(bridesmaidscience)而不受重視。
1.2化學正被各種各樣的環境污染問題所困擾
化學的發展在不斷促進人類進步的同時,在客觀上使環境污染成為可能,但是起決定性的是人的因素,最終要靠人們的認識不斷提升來解決這個問題。一些著名的環境事件多數與化學有關,諸如臭氧層空洞、白色污染、酸雨和水體富營養化等;另一方面把所有的環境問題都歸結為化學的原因,顯然是不公平的,比如森林銳減、沙塵暴和煤的燃燒等。這當然與化學沒有樹立好自己的品牌有關系,在最早的化學工藝流程里面,根本沒有把廢氣和廢渣的處理納入考慮范圍,因此很多化學工藝都是會帶來環境污染的。現在,有些人把化學和化工當成了污染源。人們開始厭惡化學,進而對化學產生了莫名其妙的恐懼心理,結果造成凡是有“人工添加劑”的食品都不受歡迎,有些化妝品廠家也反復強調本產品不含有任何“化學物質”。事實上,這些是對化學的偏見,監測、分析和治理環境的卻恰恰是化學家。
二、綠色化學是應對挑戰的必然
科學不但要認識世界和改造世界,還要保護世界。化學也如此,為了應對化學所面臨的挑戰,提倡綠色化學是刻不容緩。
2.1綠色化學的概念
綠色化學又稱環境無害化學、環境友好化學或清潔化學,是指化學反應和過程以“原子經濟性”為基本原則,即在獲取新物質的化學反應中充分利用參與反應的每個原料原子,在始端就采用實現污染預防的科學手段,因而過程和終端均為零排放和零污染,是一門從源頭阻止污染的化學。綠色化學不同于環境保護,綠色化學不是被動地治理環境污染,而是主動的防止化學污染,從而在根本上切斷污染源,所以綠色化學是更高層次的環境友好化學。
2.2綠色化學的產生及其背景
當今,可持續發展觀是世人普遍認同的發展觀。它強調人口、經濟、社會、環境和資源的協調發展,既要發展經濟,又要保護自然資源和環境,使子孫后代能永續發展。綠色化學正是基于人與自然和諧發展的可持續發展理論。在1984年,美國環保局(EPA)提出“廢物最小化”,這是綠色化學的最初思想。1989年,美國環保局又提出了“污染預防”的概念。1990年,美聯邦政府通過了“防止污染行動”的法令,將污染的防止確立為國策,該法案條文中第一次出現了“綠色化學”一詞。1992年,美國環保局又了“污染預防戰略”。1995年,美國政府設立了“總統綠色化學挑戰獎”。1999年英國皇家化學會創辦了第一份國際性《綠色化學》雜志,標志著綠色化學的正式產生。我國也緊跟世界化學發展的前沿,在1995年,中國科學院化學部確定了《綠色化學與技術》的院士咨詢課題。
2.3綠色化學的核心內容
原子經濟性是綠色化學的核心內容,這一概念最早是1991年美國Stanford大學的著名有機化學家Trost(為此他曾獲得了1998年度的“總統綠色化學挑戰獎”的學術獎)提出的,即原料分子中究竟有百分之幾的原子轉化成了產物。理想的原子經濟反應是原料分子中的原子百分之百地轉變成產物,不產生副產物或廢物,實現廢物的“零排放”。他用原子利用率衡量反應的原子經濟性,認為高效的有機合成應最大限度地利用原料分子的每一個原子,使之結合到目標分子中。綠色化學的原子經濟性的反應有兩個顯著優點:一是最大限度地利用了原料,二是最大限度地減少了廢物的排放。原子利用率的表達式是:
原子利用率=(預期產物的式量/反應物質的式量之和)×100%
如無公害氧化劑過氧化氫的制備可采用乙基蒽醌法,即由氫和氧在2-乙基蒽醌和Pd為催化劑作用下直接合成,2-乙基蒽醌復出并可循環使用。此反應原子利用率為100%,體現了原子經濟性,減少廢物的生成和排放,是典型的零排放例子。
2.4綠色化學的12項原則和5R原則
為了簡述了綠色化學的主要觀點,P.T.Anastas和J.C.Waner曾提出綠色化學的12項原則,這12項原則對我們今后從事綠色化學的研究具有一定的指導作用。
Ⅰ.防止——防止產生廢棄物要比產生后再去處理和凈化好得多。
Ⅱ.講原子經濟——應該設計這樣的合成程序,使反應過程中所用的物料能最大限度地進到終極產物中。
Ⅲ.較少有危害性的合成反應出現——無論如何要使用可以行得通的方法,使得設計合成程序只選用或產出對人體或環境毒性很小最好無毒的物質。
Ⅳ.設計要使所生成的化學產品是安全的——設計化學反應的生成物不僅具有所需的性能,還應具有最小的毒性。
Ⅴ.溶劑和輔料是較安全的——盡量不同輔料(如溶劑或析出劑)當不得已使用時,盡可能應是無害的。
Ⅵ.設計中能量的使用要講效率——盡可能降低化學過程所需能量,還應考慮對環境和經濟的效益。合成程序盡可能在大氣環境的溫度和壓強下進行。
Ⅶ.用可以回收的原料——只要技術上、經濟上是可行的,原料應能回收而不是使之變壞。
Ⅷ.盡量減少派生物——應盡可能避免或減少多余的衍生反應(用于保護基團或取消保護和短暫改變物理、化學過程),因為進行這些步驟需添加一些反應物同時也會產生廢棄物。
Ⅸ.催化作用——催化劑(盡可能是具選擇性的)比符合化學計量數的反應物更占優勢。
Ⅹ.要設計降解——按設計生產的生成物,當其有效作用完成后,可以分解為無害的降解產物,在環境中不繼續存在。
Ⅺ.防止污染進程能進行實時分析——需要不斷發展分析方法,在實時分析、進程中監測,特別是對形成危害物質的控制上。
Ⅻ.特別是從化學反應的安全上防止事故發生——在化學過程中,反應物(包括其特定形態)的選擇應著眼于使包括釋放、爆炸、著火等化學事故的可能性降至最低。
為了更明確的表述綠色化學在資源使用上的要求,人們又提出了5R理論:
Ⅰ.減量——Reduction減量是從省資源少污染角度提出的。減少用量、在保護產量的情況下如何減少用量,有效途徑之一是提高轉化率、減少損失率。②減少“三廢”排放量。主要是減少廢氣、廢水及廢棄物(副產物)排放量,必須排放標準以下。
Ⅱ.重復使用——Reuse重復使用這是降低成本和減廢的需要。諸如化學工業過程中的催化劑、載體等,從一開始就應考慮有重復使用的設計。
Ⅲ.回收——Recycling回收主要包括:回收未反應的原料、副產物、助溶劑、催化劑、穩定劑等非反應試劑。
Ⅵ.再生——Regeneration再生是變廢為寶,節省資源、能源,減少污染的有效途徑。它要求化工產品生產在工藝設計中應考慮到有關原材料的再生利用。
Ⅴ.拒用——Rejection拒絕使用是杜絕污染的最根本辦法,它是指對一些無法替代,又無法回收、再生和重復使用的毒副作用、污染作用明顯的原料,拒絕在化學過程中使用。
三、綠色化學的發展前景
3.1反應原料的綠色化即反應原料符合5R原則。
3.2原子經濟性反應在基本有機原料的生產中,已有一些原子經濟性反應的典范,如丙烯氫甲酰化制丁醛、甲醇羰化制醋酸和從丁二烯和氫氰酸合成己二腈等。
3.3高效合成法不涉及分離高效的的多步合成無疑是潔凈技術的重要組成部分。
3.4.提高反應的選擇性———定向合成如不對稱合成。
3.5.環境友好催化劑例如在正己烷的裂解反應中,固體酸SiO2-AlCl3比普通AlCl3具有更好的選擇性,更小的腐蝕性。
3.6.物理方法促進化學反應如微波引發和促進DielsAlder反應、Claisen重排、縮合等許多重要的有機反應。
3.7.酶促有機化學反應酶促有機化學反應有高效性、選擇性、反應條件溫和和自身對環境友好等特點。
3.8溶劑化學污染不僅來源于原料和產品,而且與反應介質、分離和配方中使用的溶劑有關,有毒揮發性溶劑替代品的研究是綠色化學的重要研究方向。如超臨界流體、水相有機合成和室溫熔鹽溶劑等。
3.9.計算機輔助綠色化學設計和模擬在化學化工領域,計算機已廣泛用于構效分析、結構解析、反應性預測、故障診斷及控制等許多方面。無疑,計算機在尋找符合綠色化學原則的最佳反應路線、化工過程最優化、產品設計等方面推動了綠色化學的更快發展。
3.10環境友好產品如可降解塑料、環境友好農藥、綠色燃料、綠色涂料和CFCs替代物等。綠色化學為化學的發展注入了新的活力,在21世紀化學必將大有可為。
參考文獻
[1]王恩舉.漫談綠色化學.大學化學,2002,(4)
[關鍵詞]綠色化學;素質;教育;作用
[中圖分類號]G633.8[文獻標識碼] A
素質教育在國內教育界的呼聲日益高漲,但是面對中國的應試教育,一路坎坷,很不樂觀。中國著名歷史學家章開沅老先生曾說,人類正在毀滅自然,我們要盡快改變這種現象,急需提高全人類的素質。老先生的幾句話,道破了素質教育在社會、歷史、人類發展方面的緊迫性。眾所周知,各種化學污染又是造成環境惡化、自然生態破壞的罪魁禍首。隨著工業社會經濟的發展,綠色化學的概念被提出并迅速得到全世界的認同,綠色化學教育在促進素質教育方面同樣有不可小覷的作用。
1綠色化學的概念
綠色化學是近十年才產生和發展起來的,是一個“新化學嬰兒”,綠色化學的概念由美國化學會(ACS)提出,目前得到世界廣泛的響應,它涉及分析化學、生物化學、催化、有機合成等學科,內容廣泛。其核心是利用化學原理從源頭上減少和消除工業生產對環境的污染;反應物的原子全部轉化為期望的最終產物。綠色化學不同于傳統化工化學的最大特點就是,在始端采用預防污染的科學手段。如此一來,過程和終端均為零排放或零污染。故此,綠色化學又稱“環境無害化學”、“環境友好化學”、“清潔化學”。“化學的綠色化”已作為世界上很多國家新世紀化學進展的主要方向之一。
2綠色化學教育的必然性
傳統的化學工業給環境帶來的污染已十分嚴重,目前每年產生的有害廢物達3億噸~4億噸,給環境造成危害,并威脅著人類的生存。
據統計,由于煤等礦產資源的燃燒,20世紀末全世界每年排出的二氧化硫達到1.5×108t。作為人口大國,中國當時的生產方式無疑也是粗放型的,我國1997年二氧化硫的排出量為1.408×10 t,1999年為1.114×10 t,其中90%來自煤的燃燒。此外,礦石中的一些有害元素,如鉛、汞等也會隨氣體排出。
水污染是環境污染的一個重要方面,影響著整個環境生態系統和人類的生存健康。據“中國2000年水環境預測與對策研究”報道,每年都有數以萬噸計的酚、氰、砷、汞、鉻、鉛、錫和石油類有害物質進入江河湖海。2000年,中國污水總量為7.9×1010t,工業廢水為6.121×1010t。
固體污染方面主要有以下表現。我國的礦物資源主要靠自給,由于礦石品位低、開采技術不先進,采礦過程中造成的固體廢棄物較多,造成不同程度的污染。據1988年不完全統計,僅煤炭、冶金、電力、化工行業一年就產生5.6×108t固體廢物。截至1988年,全國積存的露天廢物已達66×108t,占地面積為5.3×108m3,其中農田占3.5%。
由此可見,不管從環保、經濟的角度看,還是從社會的視角看,化學工業都不能再承擔使用和產生有毒有害物質所造成的結果,我們需要大力研究與開發從源頭上減少和消除污染的綠色化學。
綠色化學是未來的發展趨勢,也是世界的希望。目前我國正在逐力加大對學生素質教育的培養,知識與社會接軌、理念與世界同步必不可少。這就要求我們在化學教學中大力提倡綠色化學教育。
3綠色化學教育對促進素質教育的作用
在中學化學實驗中,大多實驗只強調培養學生的實驗技能,有關環境污染及防治的內容并不多,幾乎不涉及實驗中的“三廢”對環境的污染及防治問題。即使偶有涉及此類問題,也只談其危害和治理,這只是傳統的環境化學保護或防治,而不是從污染始端預防的角度出發。如此,很容易使學生形成錯誤的認識,認為人類在防止化學污染方面無能為力,化學科學本身或化工生產污染環境是必然的。
綠色化學思想及其基本知識在中學化學教學中十分重要。我們可以通過改變教學方法、改進化學實驗方案等形式組織學生參觀臨近的水泥廠、造紙廠、制糖廠等化工企業,觀察生產廠家對排放廢液的治理情況。也可以讓學生觀察被污染的水源、土壤等情況,在觀察和比較中認識環境保護的重要性,激發他們的學習積極性。這樣,不僅可以培養學生的環境意識和人文情懷,還可以全面提高學生的綜合素質。
為了讓學生充分了解現代科學技術和綠色化學技術在實際生產中的應用成果,還可以帶領學生參觀污水處理廠或化工新型企業,增強他們學習綠色化學知識的興趣,使學生很好地掌握環境化學知識。另外,化學教師也要時刻更新自己的知識結構,授課過程中不斷傳授綠色化學的觀念,讓綠色化學和環保意識潛移默化地滲透到同學的心中。在教學中還可以把綠色化學和常規化學反應進行對比,在對比中讓學生認識到綠色化學的好處。授課過程中采用多媒體教學等多種教學方法,加深學生對綠色化學的認識和理解。
綜上可見,綠色化學教育在促進素質教育的歷程中意義重大。21世紀,宣傳、普及綠色化學教育是時展的迫切要求,中學化學教學工作者必須走在時代的前列,大膽創新,為全面實現素質教育獻策獻力。
參考文獻:
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【關鍵詞】綠色化學;制藥;西藥;應用
綠色化學是基于傳統化學的基礎上形成的,它的出現是以創新為基礎而非遵章守舊,是利用可持續發展策略為指導形成的一種綜合性技術理念。這一技術在當今社會發展中無論是工業還是商業上,都有著舉足輕重的地位,也發揮出重大的經濟價值。但是在應用的過程中,我們必須要認識到它的重要性,從可持續發展的角度入手,以其基本設計策略實現功能的最大發揮,從而為西藥研發工作的開展提供技術指導。
1.綠色化學概述
1.1綠色化學背景
綠色化學的研究是基于化學理論和研究實踐的基礎上形成的,它使得我們的衣食住行各個方面都發生了翻天覆地的變化,同時在醫藥治療方面更是取得了突飛猛進的突破。它在給我們帶來重大的社會經濟效益的同時,也使得整個生態環境造成嚴重的威脅和污染,嚴重影響著人類的生存健康。自從上個世紀八十年代至今,人們對于自身健康問題的逐漸重視和對環保、節能生活理念的提出,以各種新技術、新方法為主的生產模式逐漸受到人們重視,也使得整個制藥生產技術發生了深刻的變革。
1.2綠色化學分析
1.2.1綠色化學含義
所謂的綠色化學主要指的是在化學生產的過程中以無毒、無害的原材料為主,以催化劑、融合劑為核心選擇出具備高選擇性、高轉化率且不產生或者少產生副產品且不對環境造成污染的一種工作新技術,它的應用是通過采用新的合成和反應方式,從合成反應入手、以優化改進反應流程為目的來減少能量損耗的一種現代化技術手段,從根本上消除環境污染問題。
1.2.2綠色化學研究內容
綠色化學在應用的過程中注重安全這一概念,因為這一概念不僅是針對人類的健康,還包含了人體生命周期、生態環境、動植物生長的具體影響,但是就整個工作的開展進行分析,其在工作中所需要研究的問題包含了以下三個方面:
(1)原子經濟性。
原子經濟性概念是最早由美國人提出的一種新概念,它的應用最為關鍵的內容在于如何引導人們有機的去完成各項事件,同時以原子經濟性為主的應用流程主要是概念中如何確定上合計成分,是利用原理轉化產物為基礎,以有效的選擇性為核心進行工作的,但是這一選擇并非是單純的選擇要求,更多的是注重高度和經濟性的選擇,盡可能的在工作中利用各種原子材料。因而,我們可以看出在整個管理工作中,綠色化學是否能夠得到有效的落實其關鍵在于原子經濟性能否得到有效的控制。
(2)手性合成。
當今世界本身是一個手性世界,其中構成生命體生物分子絕大部分都是以單純的一種形態存在的。而生物活性作為手性化合物中的重要組成,無論是藥物還是其他的受體部分,都是以手性的方式相互促進和推動的。因此,藥物的兩個相對應的體系在參與認識作用方面也發揮著至關重要的意義。近年來,現代化藥物化學的應用已經越來越廣泛,它也成為了人們身體健康和生態平衡的指導性理念。
1.3綠色化學的發展前景
1.3.1呼吁綠色經濟
在生活方面,人們在目前的生活和生產中已經離不開綠色消費、使用綠色產品,處于近年來各種食品安全和醫藥安全問題的出現,以節能、健康、高質、安全為主的生產體系越來越受到人們的重視。綠色經濟便是基于這種社會背景下提出的發展新流程,它的出現為我國經濟發展指明了新方向,也為社會現代化建設提供了技術參考。
1.3.2綠色科技觀是根本
在當今社會發展中,以新技術、新理念的發展歷程越來越受到人們的關注,它在應用的過程中越來越多的呼吁協調發展,使得其中存在的各種問題都得到了有效的解決,也使得整個工作流程發生了翻天覆地的變化。
2.應用
2.1原子經濟性
“原子經濟性”的概念是1991年美國著名化學家Tr0st提出的。他提出在合成設計中經濟地利用原子,避免使用保護基團及離去基團,這樣就不會產生廢物而對環境友好。Tr0st認為,合成效率包括兩個方面:一是選擇性,一是原子經濟性,即原料分子中轉化成產物的原子可占的白分比。一個有效的合成反應不但有高度的選擇性,而且必須具備較高的原子經濟性,盡可能地利用原料分子中的原子。原子經濟性“是綠色化學的基本原理之一。
2.2手性合成
人類周圍的世界是手性的,構成生命體系的生物大分子的大多數重要的構件僅以一種對映形態存在。生物活性的手性化合物,例如藥物,與它的受體部分以手性的方式相互作用。因此,藥物的兩個對映體以不同的方式參與作用并導致不同的效果。因此開發單一對映異構體的手性藥物已經成為國際上制藥工業的發展趨勢。現在越來越多的藥物、食品添加劑和香料由全合成制備。通常,這些化合物是通過在合成過程的最后一步對其相應的外消旋混合物進行拆分而獲得。這樣很可能對環境造成污染。從綠色化學的角度講,就是原子經濟性較差。因此,催化的不對稱合成,即手性成成為有機化學研究的熱點和前沿。未來的合成化學必須是經濟的、安全的、環境友好的以及節省能源和資源的,即要達到100%的選擇性和100%的收率,只產生目標產物而不產生廢物。實現催化劑的高效率和高選擇性是實現不對稱催化反應的實用性和工業化的關鍵。通過不對稱催化不但可以提供醫藥、農藥和精細化工所需的關鍵中間體,而且可以提供環境友好的綠色合成方法。
2.2.1不對稱催化氫化
不對稱催化氫化是第一個在工業上使用的不對稱催化反應。早在20世紀70年代,美國孟山都(M0nsant0)公司就成功地應用不對稱催化氫化合成了用于治療帕金森病的L一多巴。Pai等設計合成了手性配合物。
2.2.2不對稱催化氧化
1980年Sharptess報道了用手性欽酸醋及過氧叔丁醇對烯丙醇進行氧化,成功地實現了不對稱環氧化的過程,這一方法的出現促進了實驗有機合成和工業有機合成的發展。
2.2.3酶催化拆分異構體
心血管病藥物心得安的藥效主要在于(s)一異構體(R)一異構體則可以用作一種避孕藥物。為了分別得到單一異構體,Lag0s等發展了酶催化的方法。最近,叢方地將脂肪酶PSL器賠固定化生物反應來代替酶粉應用于該中間體的拆分。結果發現其催化活性是同質量酶粉活性的l0倍,得到了95%的(R)-1一氯一3-(1一萘氧)一2一丙醇,并進一步合成、結晶得到99%.的手性(S)一心得安鹽酸鹽。
3.結束語
隨著綠色化學成為化工生產可持續發展的方向.無毒無污染的合成技術。包括環境友好的“潔凈反應介質的研究和發展成為綠色化學的重要研究內容。 [科]
【參考文獻】
關鍵詞:綠色化學 醫用基礎化學 多媒體教學 教學改革
綠色化學又稱環境無害化學。它的核心內涵是在反應過程和化工生產中,盡量減少或徹底消除使用和產生對人類健康、社區安全、生態環境有害的物質。
化學教育尤其大學化學教育是為經濟建設服務的。醫學類職業是與人類生死、健康休戚相關的事業,保障人類健康離不開藥物,藥物合成又離不開化學,而化學工業的發展又在很大程度上直接影響了人類的健康。如何在這三者之間構建和諧,綠色化學是唯一出路。綠色化學不應是一門獨立學科,而應是一種指導思想,是人們應該傾力追求的目標[1]。作為大學化學教師,我們首先應該結合實際情況,將綠色化學教育滲透到教學工作中去,通過廣泛的宣傳教育,讓學生樹立起綠色化學意識,培養出具有綠色化學意識的一代新人[2]。綠色化學成為醫用基礎化學教育的一個重要組成部分,給改革課堂教學、培養學生的創新精神和創新能力提供了良好的契機。
1.提高自身實施綠色化學教育的能力和專業水平。
綠色化學是化學科學與物理、生物、材料及信息等科學結合的產物,是化學科學的發展與進步。因此教學人員不但需要具備化學基礎知識、理論和技能,還要系統地學習關于綠色化學的理論知識,了解有關綠色化學技術的最新研究成果和發展方向,掌握相關學科的知識。
2.改革實驗方式,避免實驗污染物產生。
化學實驗中總有氣體、液體或固體產物的生成,或多或少地會產生有害或有毒的實驗廢棄物。筆者所在的安徽三聯學院醫用基礎化學課程針對的是文理兼收的醫藥營銷專業學生,他們畢業后從事藥物開發、合成的可能性很小,進行化學實驗實際意義不大,因此在實際教學中取消了實驗操作環節。對于個別必要的實驗,借助網絡,利用錄像、多媒體課件、Flas、計算機虛擬實驗等現代教育技術手段進行演示,避免了化學污染物的產生。
3.針對職業需要,整合醫用基礎化學知識結構,添加綠色化學教學內容,激發學生的學習興趣。
筆者選用了張法浩主編的《醫用基礎化學》,該教材包含了無機、分析及有機化學的內容。隨著教學改革的深入,根據專業的特點及教育部對高職學生理論知識“夠用為度”的原則,我院該課程總學時只有72節,比過去減少了二分之一,這就要求教師在教學思想、教學內容以及教學方法等方面做出調整,以適應新世紀人才培養目標的需要[3]。要更多地將醫藥營銷工作中實際需要的知識融入教學過程,摒棄那些不重要又晦澀難懂的知識,使醫用基礎化學真正成為理論的基石。現行教材內容與職業缺乏緊密聯系,忽視了與實際的聯系,學生學習缺乏主動性和積極性。因此,筆者對課程進行了重新整合,刪減和壓縮了教材中電解質溶液、酸堿滴定法、配位化合物、分光光度分析法、分子軌道理論等章節內容。將壓縮的理論和實驗課時用以補充綠色化學內容[4][5],多元化、多層次、多角度地向學生揭示、展現綠色化學與基礎化學的緊密聯系。對晦澀難懂的內容以教師精講為主;常識性的內容由學生講解;與生活息息相關相關的內容設計題目,讓學生發表見解、分組討論或辯論,然后由教師進行總結。這樣既突出了重點、難點,又培養了學生自學的能力,提高了學習興趣。
4.學生應用化學知識、原理,結合綠色化學,撰寫科技小論文。
作業是課程教學的一個重要環節,是課堂教學的繼續和延伸。除了布置教材習題外,為讓學生更深入更主動地將綠色化學的理念滲透到傳統化學學習中,在課程結束前,筆者布置學生選擇與“可持續發展”有關的選題,通過探究和調查,查找相關文獻、資料,并對其進行分析、解釋、評價、調查、討論、研究,寫出科技小論文。從對連續三屆學生提交的論文情況看,由于平時的教學中始終貫穿了“綠色”這個與人類健康密切相關的主題,學生興趣濃厚、選題廣泛、立意明確,從問題的提出到問題的解決,學生始終是決策者、行動者。學生從可持續發展的高度去關心環境及環境問題,更深刻地理解了人與自然、人與社會、人與人之間的相互依存關系,認識到他們的態度、行為和決定將對現在和未來的全球環境、整個社會產生影響,激發了學生的憂患意識和社會責任感。
5.改革教學方式及成績評定方式。
隨著現代教育技術的普及,多媒體教學也得到了越來越廣泛的應用。五年的教學中,筆者經歷了傳統教學――傳統教學+多媒體教學――多媒體教學這一教學手段改革過程。實踐證明,利用多媒體教學,無論信息量還是教學效果都得到了極大的提升。
完整的教學過程應該包括成績的評定,考試方法的創新是教學改革不可缺少的環節。從2005級開始,課程成績的評定項目包括:平時成績20分,科技論文40分,理論考試40分。前兩項是基本體現學生綜合素質的考核,占總分60%,比重超過了理論知識的考核,既有利于調動學生提高自身素質的積極性,又促進了教改的不斷推進和完善。
筆者經過幾年嘗試性地將綠色化學融入到醫用基礎化學的教學探索,逐漸實現了“教師為主導,學生為主體”的教學理念,激發了學生學習的主動性。教學中及時滲透綠色化學方面的知識,適當地加深和思維拓展,使學生在潛移默化中受到綠色化學教育,成為有綠色化學理念的新一代高職大學生,是時代的要求,是素質教育的要求。
參考文獻:
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[3]喬秀文,杜志堅,李洪玲,曾憲佳.醫用基礎化學教學改革探討.農墾醫學,2004,II(1):47
化學是自然科學中的一門重要科學,從字面意思上理解,綠色化學就是指清潔環保無害的化學.而實際上綠色化學也就是指設計在經濟、技術等方面科學合理,且對環境無負作用或者負作用很少可以忽略的化學過程.化學為人們提供物質上的需求,也為探索自然提供了信息依據.而隨著當今經濟的飛速發展,人們的生活水平不斷提高,生態環境在人們的開發和建設下遭到了嚴重破壞,化學生產工程中產生的污染和破壞使得環境不斷的惡化,已經危害到了我們賴以生存的家園.所以,為了滿足現實生活的需要,在以保護環境和經濟可持續發展為核心的情況下,一個新的化學工業理念逐漸產生———綠色化學.綠色化學的宗旨是實現對環境和人類健康沒有危害,還能起到保護作用的新型化學.綠色化學在起始階段就開始對在化學過程中出現的污染進行預防和處理,綠色化學最顯著的特點就是在整個化學過程中實現零污染和零排放.所以,為了社會的可持續發展,倡導綠色化學是當前所應做的具有重要意義的工作.在初中的課程教材中引入綠色化學理念,可以讓學生們了解到綠色化學的實際意義,更好地培養學生們的環保意識并啟迪學生的思想,不再僅僅局限與書本上的知識而是去更充分地感受所學知識的實在價值.
二、初中化學教學中滲透綠色化學的意義
當前經濟的迅速發展,工業化程度急劇增長.但是在這樣的增長下卻是以環境的破壞為代價而換來的,雖然在短時間我們獲得很大的經濟效益,但是這種“竭澤而漁”的方式帶來的是慘痛的代價和教訓.這樣的發展是虛浮的,根基不穩自然會使建筑坍塌,對環境的破壞和污染會制約人類的發展甚至是危及子孫后代.因此,人們對生態環境也慢慢的重視起來,倡導綠色成了當今時代的主體和發展的前提,也是人們最關注的字眼.綠色化學、綠色食品、綠色出行等陸續出現在我們的生活中,讓人們對綠色有了新的認識,也加深了綠色理念.綠色化學的作用也是顯而易見的,如臭氧層保護,水土資源保護,大氣污染的防治等等.在初中教學課程中融入綠色化學概念,可以增強中學生的環保意識.由于中學生的環保意識較差,環境道德觀念落后,踐踏花草、亂扔垃圾等現象隨處可見.所以,綠色化學的開展不僅可以讓學生們感受到化學的魅力,了解綠色化學的基本理念和過程,更可以讓學生樹立起綠色化學從我做起的思想.教師在綠色化學的教學過程中要重視起來,闡明綠色化學的重要性,讓學生端正心態,真正地認識到綠色化學對我們的價值.化學是一門相對枯燥的學科,為了能讓學生們能更好地學習好綠色化學,教師可以通過設計實驗來進行綠色化學的教學,這樣不僅增強了綠色化學的趣味性,更充分地讓學生們投入學習之中.
三、在初中化學教學中如何融入綠色化學
1.在實際生活中倡導綠色化學
教師首要做的是端正學生的思想觀念,引導學生樹立起保護生態環境的思想觀念,讓學生能夠認識到綠色化學的價值,明確綠色化學對人類發展發揮的重要作用.教師在將綠色化學融入初中化學教程中時,要注意與初中教材內容緊密聯系,環環相扣.為了能起到在實際生活中倡導綠色化學的作用,教師在化學實驗課堂上與學生們一起做化學實驗時,必須進行無污染的綠色實驗.例如,在化學實驗課上開展“綠色替代溶劑技術”實驗時,讓學生充分感受到綠色化學為科技發展和人類社會進步作出的貢獻,讓學生認識到綠色化學的研究對改善生態環境的重要意義.此外,教師應教導學生保護環境要從日常生活中的小事做起,比如:節約用電用水、對垃圾進行分類處理等等,讓學生在日常行為習慣中培養綠色化學意識.
2.從化學實驗中傳授綠色化學知識
化學實驗可以使學生從教條式的教育制度中解脫出來,學生在這樣新奇的體驗中不僅收獲了知識,也起到了將理論知識用到實際中的效果.學生們通過自己的親手操作就實現了綠色化學的見證,更加堅定了學生通過營造綠色生活為社會和環境做貢獻的決心.另外,教師應鼓勵學生積極思考,開發自己的想象力并發揮個性思維,不固步自封局限思維.這樣去引導學生可以加深學生對綠色化學的認識,在今后的生活工作中也能使綠色理念延誤下去,擴大綠色理念的價值和作用.學生在實驗中發現問題,思考問題,解決問題.在進行污染性實驗時,教師應帶領學生對實驗進行改進,盡量降低對環境的污染程度,比如在進行“硫的燃燒”的實驗時,可以盡量減少“硫”的量,降低二氧化硫的產生量,并對集氣瓶進行密封的同時加微量的氫氧化鈉溶液,盡可能地減少有害物質的產生.通過這樣的實驗,提高學生對綠色化學的學習興趣,讓學生在不知不覺之中產生保護環境的意識,并在日常生活中行動起來.
3.通過課外活動學習綠色化學
化學教師對于學生學習綠色化學,不僅局限于課堂上知識傳授和講解,還可以在課外做許多有意義的課外活動.這些課外活動不但能激發學生們的積極性,而且可以更好的吸收所學到的綠色化學相關知識.教師組織課外活動形式多樣,比如:(1)到附近的化工廠進行參觀考察,帶領學生觀察化工企業對廢氣、廢液、廢渣等的處理方式,或者讓學生親自進行指標測試,通過對水質、雨水的pH、空氣污染等指標的檢測,讓學生通過自己的親身體驗,認識到環境污染對社會的危害;(2)教師可以給學生布置課題,以小組的形式讓學生通過網絡、查資料、調查問卷等方式對綠色化學進行調查,利用一節課的時間讓學生展示自己的調查結果,讓學生就自己的調查結果互相交流、互相評價;(3)利用學校的宣傳欄,宣傳綠色化學知識,或者教師可以開展綠色化學的講座,為學生講解綠色化學在實際生活中的應用以及近年來利用綠色化學技術在降低環境污染中取得的成就,豐富學生的課外知識,進一步加強學生保護環境的意識.
四、小結
【關鍵詞】綠色化學 中學化學教學 必要性 融合
將綠色化學理念融入到高中化學教學中,不但可以有效地推動化學教學改革,也有利于學生環保意識的增強及社會責任感的提升。因此,如何將綠色化學理念與高中化學教學完美地融合在一起便成了當今高中化學教學亟待解決的問題。
一、綠色化學概念
1991年,美國提出綠色化學理念,以求對環境問題與環保方法展開深入的探究。綠色化學的含義,即借助現代化學原理和方法,盡可能地讓設計、生產與使用化學產品時可能出現的有毒、有害物質降至最低,分析得出對環境造成最小負面影響的方法,且在技術與經濟層面生產綠色環保化學產品,屬于從源頭著手展開污染預防的科學預防方法。綠色化學旨在盡可能少地使用會給環境造成污染的物質,不再產出廢物。此種方式最典型的特性為自初始時期便選取預防污染的措施。所以,綠色化學在運行過程中與終端均可以較好地防止污染,屬于一種自源頭著手防止污染產生的科學。
二、將綠色化學理念運用于中學化學教學的必要性
綠色化學提出的目的在于在研制兼具高技術含量及經濟收益的化學產品的過程中,將可能給環境造成的損害降至最低。因此,綠色化學又稱環境友好化學、清潔化學。在現實生活中,大部分人都抱有這樣一種觀點:綠色化學屬于環境保護的范疇。然而事實上,二者卻有著本質的區別。環境保護即在環境已然遭受破壞的基礎上采用補救方法治理環境的舉動,系被動保護;綠色化學卻是于研究化學品的同時便展開預防,將可能給環境帶來損害的物質事先剔除掉,從源頭著手將污染源根除,系主動保護。
在當下經濟飛速發展的時代,為了在提高國民物質生活水平的同時確保生活環境的高質量,綠色化學的推行已然刻不容緩。高中時期是學生“三觀”形成的關鍵時期,因此高中化學教師在教學過程中理應盡可能地讓學生意識到綠色化學對促進社會與經濟發展的積極作用,培養學生科學的發展理念,增強其社會責任感。
三、綠色化學理念c中學化學教學的融合
(一)創建綠色化學理念
為了實現綠色化學理念與中學化學教學的融合,教師需要做的第一件事就是創建綠色化學理念。教師應主動探究與綠色化學相關的內容,將綠色化學理念當作自身教學的指導思想,把高中化學知識與綠色化學理念完美地融合在一起,綜合社會及環境等問題,把綠色化學思想融入到教學當中,有效提高學生的學習效率。
(二)在理論知識教授時融入綠色化學理念
高中化學教學的目標是讓學生對化學這一學科有一個充分的了解,培養學生的化學學習興趣。因此教師在傳授化學知識時,可借助現實生活中的實際案例,向學生滲透綠色化學理念。比如在教學“二氧化硫”這一節時,教師可讓學生觀察學校周圍的建筑,將新老建筑進行對比,了解酸雨給建筑帶來的腐蝕作用,隨后引導學生對酸雨的形成原因及危害等展開討論及分析,讓學生了解化學與環境之間的關系;接著趁機導入綠色化學思想,培養學生的環境保護意識。這樣,教師便順利地把綠色化學理念融入到了理論知識教授之中。
(三)在實驗中融入綠色化學理念
毋庸置疑,實驗是高中化學不可缺少的組成部分。化學教師除了注重在理論知識教學時融入綠色化學理念外,還要在化學實驗中貫徹綠色化學思想。通過親自做實驗,學生能夠對化學現象有一個直觀的了解,并且實際動手能力也能得到很好的提升。在學生做實驗過程中,教師應在旁邊加以指導,向學生灌輸綠色化學思想,使學生在潛移默化中形成環境保護的意識。
(四)在課外教學中融入化學知識
由于化學知識源于生活,且存在于人類生活的各個領域,所以教師也要注意在課外教學中融入化學知識,灌輸綠色化學理念。比如組織學生參加與綠色化學理念相關的講座;帶領學生參觀綠色化學工廠,在生活中培養學生的綠色化學意識。
四、結語
伴隨科技的發展及國民環保意識的增強,綠色化學已然成為當今高中化學教學發展的必然趨向。綠色化學能夠讓學生在個人發展初期便形成環保意識,為實現人類和自然的和諧相處奠定扎實的基礎。化學教師在教學中應注意將綠色化學理念與課堂教學完美地融合在一起,培養學生的可持續發展意識和社會責任感。
【參考文獻】
[1]劉曉樂.在高中化學實驗中培養綠色化學觀的教育分析[J].中學生數理化(學研版),2015(10):9.
關鍵詞:有機物教學;情境素材;綠色能源
情境素材是教師根據教學內容、學生學情、教學環境、教學目標而創造的學習資料。對化學學科而言,素材選擇要合乎學生的心理發展,順應新課程改革的潮流,符合教學目標的要求。適宜的教學情境不僅可以提供生動、豐富的學習材料,還可以提供在實踐中應用知識的機會,促進知識、技能與體驗的連接,促進知識課內外的遷移,使每個學生學習的過程都能主動接受知識、理解應用知識。化學情境是教師給學生創造的具體環境,讓學生尋找不同條件下多種解決問題的方法,探索可能出現的多種情況。但在創設情境中素材的選擇卻不是隨意的,它有著一定的要求。有機物種類繁多,應用廣泛,這就決定了教師在有機物教學過程中要聯系生活,從學生實際出發,選擇與綠色化學相關的情境素材來驅動學生的學習思維和創新思維。
一、生活素材的精選
化學與生活是密切聯系的,特別是有機物在日常生活中更是廣泛存在。因此,選取化學情境素材應與生活相關,要讓學生在生活中能找到一些相關的信息,不能虛構、想當然地進行情境素材的編寫。生活中的化學無處不在,中學化學教學從生活中尋找情境素材數不勝數。下面是列舉的幾類生活素材:
1.化學與飲食
(1)生活中常見的兩種物質――酒與醋
在廚房中,用于調味的醋是大家非常熟悉的,炒菜、煮面時都會加入一些,它可以增加食物的口感。除此之外,醋還有更多的妙用,比如,當我們吃魚時,被魚刺卡住了,這時只需喝點醋就沒事了;當炒菜時,加入的鹽多了使菜過咸,怎么辦?只要加入適量的醋,就會淡化咸味且味道更好;燉肉時加些醋,可讓肉質變得柔嫩且可口……酒也可以作為一種調味劑,最常用的是在西紅柿炒雞蛋時,加入點酒后,這道菜就會更香醇可口。
(2)食品添加劑
現代生活中,食物種類繁多,經過加工后的食物大多有添加劑。加入適量的合格食品添加劑不但能改善食品的色、香、味,而且還有利于食物的保存、保鮮,有利于食物中有毒微生物的殺滅。但是,一些不法商家為了謀取更大的利益,在食品中混入一些有毒害作用的添加劑,從而對人體產生了嚴重危害,引發了一系列病變。比如,有機添加劑苯甲酸,適量加入食品中有好處,但加入過多就會對人體肝臟、腸道等器官有毒害。
2.化學與衣物裝飾
化學的發展豐富了人類的衣物裝飾。通過對一些普通化學物質或高分子物質的化學加工形成了化學纖維,化學纖維的衣物裝飾價格便宜且品質優良,它們彌補了天然纖維的一些缺點,花樣繁多的各類化學纖維成了當今的熱選。當然,天然纖維應用也很廣泛,棉、麻、絲、毛產品也很受歡迎。
這些生活素材把生活與課堂聯系起來了,通過對生活中一些物質的引用,還可以讓學生養成留意生活細節的習慣。這樣的情境素材不但能激起學生的興趣,而且能使學生比較快速、深刻地理解知識,能很好地達到教學效果。
二、與綠色化學聯系緊密的素材
1.綠色化學的概念
綠色化學就是環境友好化學,它的核心內涵是在反應過程和工業生產中,盡量減少或徹底消除和使用有害物質,綠色化學的核心是把污染消滅在生產的源頭,使整個合成過程和生產工藝對環境友好。這時的合成反應就是“綠色反應”,這時的化學工業就是“綠色化學工業”,整個化學就可稱為“綠色化學”。
2.環境保護
現代化學工業快速發展,給我們帶來了很多方便,但同時環境污染問題也日漸突出。全球各地都遭到不同程度的損失,“綠色化學”就成為當代主題。工業三廢是主要污染物,其中有機物的污染占一部分。有關新聞有過報道,某化工廠排放污水超標,造成嚴重傷害;某國石油泄漏,造成水資源污染。這些出現在現實生活中并與環境保護相關的題材就可以作為化學教學中較好的情境素材,更能引起學生對化學的正確思考。另外,對我們生活的環境要更加注重。
豐富的有機物是地球環境的特點之一。據統計,在地球陸地上,有機物的總生產量平均每年為1100億噸。有機物污染是一種普遍的現象,例如,微生物的廣泛存在是引起人類疾病的主要原因。所以,創設情境時引導學生從這方面思考,提醒他們注意生活中的衛生。除此之外,房屋裝修后散發出的刺激性氣味的物質有甲醛,這是一種容易引發癌癥的有機物,使學生形成安全、綠色的居家理念。
3.綠色包裝材料
對于食品或藥品的包裝,可以食用的包裝材料就是綠色包裝材料。它是由糖、脂、蛋白制成的,具有無毒、無污染、可食用等特點。在有些食品專賣店,我們不難發現,熟食外表的包裝材料就是這種可食性綠色包裝材料,還有的藥店里,中藥藥材外表的透明薄膜就是吸水性和透氣性都很好的綠色包裝材料。
4.綠色能源
隨著科技的發展,能源消耗愈來愈嚴重,不可再生資源產生了危機,為了實現可持續發展,尋找綠色能源成了時代主題。目前,世界上許多國家發現了一種含量豐富的綠色能源――可燃冰。我國的可燃冰含量十分豐富,相繼在南海和青海省發現了大量的可燃冰,這給我國提供了豐富的能源資源,成為能源開發的重點。可燃冰是天然氣水合物,使用方便,相同條件下產生的熱值遠高于傳統的化石燃料,而且生成物沒有污染。
在實際的教學中,我們要根據具體情況,選擇有利于學生學習思維、創新思維和生態環境保護意識的優秀教學情境素材。要想巧妙地創設符合學生發展的情境,就要從根本上要求教師有各方面的知識和素質,言傳身教,起到為人師表的示范作用。
參考文獻:
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作者簡介:王曼麗,女,碩士,講師,主要從事化學課程與教學論。
實施綠色化學教育的任務應該是每個化學教師必須履行的義務和責任,目的是培養學生能自發產生防止環境污染的行為和意識,讓學生認識到只有切斷污染的根源,才能真正實現綠色化學。
我們在教學中必須把綠色化學的基本思想、原理、工藝和技術等知識分散并滲透到現有的課程中。
一、結合教學內容對學生進行綠色化學教育
在教學中,可把本地區環境污染的典型事例自然的、生動的滲透到化學教學中,讓學生親身體驗到污染給人們帶來的危害,培養學生對環境保護的責任感及實施綠色化學的重要性。如當地某旅游景點的雕塑,沒過幾年那嶄新而又栩栩如生的形象就失去了光彩甚至會面目全非,除少數人為破壞外,酸雨也是不可推卸責任的罪魁禍首。因此,在學習硫、氮及其化合物的性質時,可有意識的引導學生分析酸雨形成的原因、途徑、成分及其危害,啟發學生想象并設計出減少酸雨形成的方案及采取的具體措施并形成詳細的實驗報告。最后老師可以引導性的進行適當的總結。學生對SO2的危害性認識清楚了,必然使他們對SO2的結構、性質了解得更深入。另外,對某些物質的性質進行描述時,同時指出其危害性及解決辦法是非常必要的。讓學生充分認識物質的兩面性。
二、結合原子利用率進行綠色化學教育
綠色化學原理的核心內容之一就是反應的“原子經濟性”。它的目標是在設計化學合成時使原料分子中的原子更多或全部變成最終希望的產品中的原子,這樣才能保證盡量少地產生或不產生廢物。真正實現“零排放”。原子經濟性給我們指出了實現清潔生產的目標,同時也是評判一個化學反應是否為綠色的、環境友好的重要依據。所以,在教學中結合有關物質的性質,引導學生盡量通過多種途徑去設計合成路線,然后選出制備相同量的目標產物時,反應物用量、副產物、步驟都最少,污染又最小的合成路線,這是原子利用率最高的反應途徑。
三、結合環境因子進行綠色化學教育
評價綠色化工的依據是“環境因子”,它是近幾年受到關注的評價指標,它比原子利用率更便于評價某種工藝指標。環境因子可定義為,廢物的質量與產品質量的比值,其中廢物指產品以外的所有其他物質,而沒考慮是否可以分離后再利用。廢物越少其環境因子的值就越小,對環境保護越有利,在化學教學中,培養學生綠色化工的意識,是社會的呼喚,也是可持續發展的基本要求。所以,在教學中有意識的選擇與化工生產有聯系的教學內容,引導學生根據綠色化學的原則,設計出既經濟又可行的綠色合成途徑。如:實驗室制取氧氣,可以有以下幾條途徑:①2KMnO4 =K2MnO4+MnO2+O2②2H2O2=O2+2H2O③2KClO3=2KCl+3O2從環境因子來考慮,顯然方案②是最理想的制取方法。
四、結合實驗內容教學進行綠色化學教育
綠色化學使用化學藥品必須遵循以下原則,即:①拒用危害品;②減少用量;③循環使用;④回收再用;⑤再生利用。綠色化學實驗也應當體現這些原則。教科書上的很多化學實驗內容在操作過程中會造成大氣或水體污染,如氯氣的制取和性質實驗、硫及其化合物的性質實驗等等。我們在做實驗時,就要引導學生認真考慮這些實驗有沒有污染環境、是否可循環、可回收、可再生、如何防止污染。所以,在教學中除傳授知識和培養實驗技能外,還要著重引導對污染環境的化學實驗的裝置進行改革、創新,使其成為綠色化學實驗。
五、結合實驗操作過程和裝置的改進進行綠色化學教育
在實驗中,都存在著“廢氣、廢液、廢渣”的問題,這些實際問題的處理過程,是培養學生良好的環保習慣和體現綠色化學理念的難得的機會。在實驗操作過程中,不能隨意把廢液倒入下水道、把廢氣排入空氣中。要用相應的液體吸收有毒氣體;實驗完畢,酸堿性廢棄液要中和(如廢酸可用石灰水和碳酸鈉等中和)后,倒入指定點統一處理等等操作。這樣對實驗廢棄物進行無害化處理既可培養學生良好的實驗習慣,又使學生學到實際應用技術,還可節約資源、變廢為寶、化害為利。
中學化學一些有毒物質參加或生成的試驗。若將這類實驗進行改進,既可使操作更合理有效,又能控制排污量或避免污染環境,有利于培養學生的環保意識,體現綠色化學的理念
綠色化學教育是化學教育內容上的重大更新,已經得到世界各國政府、企業界和化學界的廣泛關注和重視;是實施可持續發展的重要組成部分。我們化學教育者應認識到綠色化學的重要性,積極參與有關的研討和教學實踐,教學中體現綠色教育的思想,綠色化學教育才能得到迅速的推廣和普及并取得良好的效果。
參考文獻
[1]謝志剛、宋仲容、王家平,化學教育,2006,8:25-27