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【關(guān)鍵詞】 化學(xué)教育 ;綠色化學(xué)教育; 環(huán)保意識(shí)
1 “綠色化學(xué)”的提出和內(nèi)涵
“綠色化學(xué)”這個(gè)名稱最早出現(xiàn)在美國(guó)環(huán)保局的官方文件中,以突出化學(xué)對(duì)環(huán)境的友好。1995年,美國(guó)總統(tǒng)克林頓、副總統(tǒng)戈?duì)枌TO(shè)了“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”,以推動(dòng)社會(huì)各界進(jìn)行化學(xué)污染預(yù)防和工業(yè)生態(tài)學(xué)研究,鼓勵(lì)支持重大的創(chuàng)造性的科學(xué)技術(shù)突破,從根本上減少乃至杜絕化學(xué)污染源。由于上述原因,使得“綠色化學(xué)”理念日益提上日程。
“綠色化學(xué)”是當(dāng)今社會(huì)提出的一個(gè)新理念。在“綠色化學(xué)工藝”中,理想狀態(tài)是反應(yīng)物中所有原子全部轉(zhuǎn)到所要制得的產(chǎn)物中去,即原子利用率為100%(原子經(jīng)濟(jì)性)。原子的利用率越高,意味著生產(chǎn)過(guò)程中廢物的排放量越少,這樣對(duì)環(huán)境的影響也就越小。但實(shí)際很難做到,許多反應(yīng)存在副反應(yīng)或生成不需要的物質(zhì),只要這些物質(zhì)如水等對(duì)環(huán)境無(wú)污染,也符合綠色化學(xué)的理念。
把綠色化學(xué)融合于中學(xué)課程教材改革和課堂教學(xué)改革之中,便綠色化學(xué)成為中學(xué)化學(xué)教學(xué)的一個(gè)重要的組成部分,這是中學(xué)化學(xué)教育的嶄新課題和歷史使命。
2 “綠色化學(xué)”在中學(xué)化學(xué)中的滲透
2.1 立足課堂,滲透綠色化學(xué)知識(shí)與理念。
化學(xué)課堂是教與學(xué)的主陣地,也是向?qū)W生傳授綠色化學(xué)知識(shí)的好場(chǎng)所。而且綠色化學(xué)的要求與環(huán)境保護(hù)教育的宗旨是高度一致的。在實(shí)施環(huán)境保護(hù)教育過(guò)程中,要向?qū)W生闡明綠色化學(xué)的觀點(diǎn)、要求,使他們樹(shù)立起防治污染、保護(hù)人類生存環(huán)境的責(zé)任感和使命感。化學(xué)教師要充分挖掘和利用教材中的環(huán)保內(nèi)容,采取滲透的方式,在介紹某種物質(zhì)或操作方法時(shí)自然地引入相關(guān)的環(huán)保知識(shí),讓學(xué)生增長(zhǎng)環(huán)保知識(shí)。如講二氧化硫時(shí),我就向?qū)W生說(shuō)明它是一種主要的大氣污染物,它和氮氧化合物都是形成酸雨的主要物質(zhì),空氣中二氧化硫70%來(lái)源于工業(yè)燃料,12%來(lái)源于工業(yè)燃油,其余則來(lái)源于生活燃煤等。最后讓學(xué)生討論:如何防止和減少SO2的污染。這樣既增強(qiáng)了學(xué)生的環(huán)保意識(shí),又調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性 。
2.2 借助實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成綠色化學(xué)的習(xí)慣與能力。
化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅可以使學(xué)生觀察到用語(yǔ)言難以表達(dá)清楚的清晰的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,增強(qiáng)直觀的感性認(rèn)識(shí),而且能培養(yǎng)學(xué)生觀察、描述、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。但實(shí)驗(yàn)必定會(huì)涉及到有害、有毒的物質(zhì),從某種意義上講學(xué)校中環(huán)境污染主要來(lái)源于化學(xué)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)與綠色化學(xué)聯(lián)系最為緊密,最為直接,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)貫徹綠色化學(xué)思想是非常必要的。
2.2.1 藥品的貯存方法的規(guī)范化。如易揮發(fā)的液溴、濃硝酸、濃鹽酸等用鐘罩封閉貯存;對(duì)大多數(shù)有機(jī)物如苯、甲苯、丙酮、甲醛等用專柜避光保存;對(duì)劇如汞、白磷等用專柜上鎖保存,定期檢查貯存情況。
2.2.2 實(shí)驗(yàn)中尾氣的吸收處理。如在制取硫化氫、二氧化硫、氯氣、氯化氫、一氧化氮、二氧化氮、氨氣、一氧化碳等有毒有害氣體時(shí)一定要通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)講清吸收的原因(有害氣體不允許直接排放到大氣中),強(qiáng)調(diào)尾氣吸收的重要性,使學(xué)生深深認(rèn)識(shí)到:只要涉及氣體的制備問(wèn)題就應(yīng)考慮尾氣處理。
關(guān)鍵詞:綠色催化劑;綠色化學(xué)
一、催化劑與綠色催化劑
催化劑是一種物質(zhì)的特定稱呼,是指在化學(xué)反應(yīng)中能改變反應(yīng)速率,但本身的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量在反應(yīng)前后都沒(méi)有發(fā)生變化的物質(zhì)。催化劑會(huì)誘導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生改變,而使化學(xué)反應(yīng)變快或減慢或者在較低的溫度環(huán)境下進(jìn)行。催化劑在工業(yè)上也稱為觸媒。
綠色催化劑是指在催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)過(guò)程中,不產(chǎn)生環(huán)境污染,甚至是“零排放”,從而能夠?qū)崿F(xiàn)清潔生產(chǎn)的這樣一類催化劑。
二、綠色化學(xué)
綠色化學(xué)又稱環(huán)境無(wú)害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué)。近年來(lái),綠色化學(xué)的研究工作主要圍繞化學(xué)反應(yīng)、原料、催化劑、溶劑和產(chǎn)品的綠色化展開(kāi)的。綠色化學(xué)代表著二十一世紀(jì)化學(xué)學(xué)科的主流方向,而綠色催化劑將是綠色化學(xué)的重要組成部分。
綠色化學(xué)對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步有著深遠(yuǎn)的影響,而綠色催化技術(shù)在綠色化學(xué)發(fā)展中作用十分重要。因?yàn)椋?0%以上的傳統(tǒng)化工過(guò)程都與催化作用有關(guān)。近年來(lái)隨著人類對(duì)能源、環(huán)境和健康等問(wèn)題的普遍關(guān)注,綠色催化劑的作用和地位獲得了新的評(píng)價(jià)。
三、綠色催化劑的種類
(一)分子篩催化劑
分子篩催化劑,又稱沸石分子篩催化劑,系指以分子篩為催化劑活性組分或主要活性組分之一的催化劑。分子篩具有離子交換性能、均一的分子大小的孔道、酸催化活性,并有良好的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性,可制成對(duì)許多反應(yīng)有高活性、高選擇性的催化劑。
(二)雜多酸催化劑
雜多酸是一類由中心原子(俗稱雜原子)和配位原子(多原子)按一定的空間結(jié)構(gòu)、借助氧原子橋聯(lián)成的含氧多元酸。是強(qiáng)度均勻的質(zhì)子酸,并有氧化還原能力,通過(guò)改變組成,可調(diào)節(jié)酸強(qiáng)度和氧化還原性能。水分存在時(shí)形成的擬液相也能影響其酸性和氧化還原能力。雜多酸有固體和液體兩種形態(tài)。
(三)固體超強(qiáng)酸催化劑
超強(qiáng)酸是比100%硫酸還強(qiáng)的酸,其HO
(四)光催化劑
這是一類借助光的激發(fā)而進(jìn)行催化反應(yīng)的催化劑,如ZnO-CuO-H2O2,在紫外光作用下,可對(duì)染料廢水進(jìn)行催化脫色,脫色率近100%。TiO2光催化劑光解二氯乙酸、光的光解制氫、CO2的光催化固碳都是為未來(lái)解決能源、人工光合作用的主要催化反應(yīng)。
(五)電極催化劑
在這類電化學(xué)反應(yīng)中,電極既是電化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物場(chǎng)所 也是供應(yīng)和接收電子的場(chǎng)所,故兼有催化和促進(jìn)電子遷移的雙重功能。通過(guò)外部電路調(diào)控電極電位,可對(duì)反應(yīng)條件、反應(yīng)速率進(jìn)行調(diào)控。
(六)酶催化劑
酶催化劑可以說(shuō)時(shí)一種真正的綠色催化劑,它是一種能加速特殊反應(yīng)的生物分子,有近乎專一的催化性能。
(七)膜催化劑
膜催化劑是將催化劑制成膜反應(yīng)器,反應(yīng)物可選擇性的穿越催化膜并發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)物也可以選擇性的穿過(guò)膜而離開(kāi)反應(yīng)區(qū)域,從而有效地調(diào)節(jié)反應(yīng)區(qū)域內(nèi)的反應(yīng)物和產(chǎn)物的濃度,這也是將膜技術(shù)和催化綜合的一種催化工藝。
四、綠色催化劑在綠色化學(xué)上的應(yīng)用
(一)分子篩催化劑
分子篩熱穩(wěn)定性好,在900K時(shí)仍存在催化活性,因而用它制成蜂窩狀陶瓷,用于汽車尾氣的催化劑轉(zhuǎn)化的載體。另外,分子篩催化裂化在石油化學(xué)工業(yè)中已大量使用。催化裂化分子篩催化劑一般是稀土元素或高價(jià)金屬元素取代鈉元素的Y型分子篩。與普通硅鋁催化劑相比,具有活性高,熱穩(wěn)定性好的特點(diǎn),可在較緩和條件下進(jìn)行反應(yīng),同時(shí)允許在630~680℃的高溫下再生以更好地恢復(fù)活性。此外,它抗中毒能力強(qiáng),能加工某些含重金屬較多的劣質(zhì)原料。
(二)雜多酸催化劑
作為酸催化劑,其活性中心既存在于“表相”,也存在于“體相”。雜多酸有類似于濃液的“擬液相”,這種特性使其具有很高的催化活性,既可以表面發(fā)生催化反應(yīng),也可以在液相中發(fā)生催化反應(yīng),雜多酸如前所述既是氧化催化劑,還是光電催化劑。十二鎢磷酸,用于催化丙烯水合制異丙醇,轉(zhuǎn)化率中等,選擇性很高,是成功應(yīng)用的典范。
雜多酸具有的可調(diào)控酸性,它取代HF、硫酸、磷酸,以固體形式進(jìn)行多相催化反應(yīng),用雜多酸做催化劑可提高反應(yīng)的回收率。與沸石分子篩催化劑類似,它具有不腐蝕設(shè)備、資源利用充分、不污染環(huán)境、工藝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。雜多酸又因其兼具氧化、光電催化等功能,在化工生產(chǎn)尤其是石油化工生產(chǎn)中被廣泛采用。
(三)固體超強(qiáng)酸催化劑
固體超強(qiáng)酸在丙醇水合制異丙醇和異丙醚,甲醇和異丙烯制甲基叔丁基醚、醇酸酯化、烴的硝化、氧化氯代烴的還原等反應(yīng)中都體現(xiàn)出優(yōu)良的催化性能。
【關(guān)鍵詞】化學(xué)教學(xué)綠色化學(xué)
化學(xué)科學(xué)的發(fā)展使社會(huì)的進(jìn)步和人類生活水平的提高奠定了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)主要注重反應(yīng)的高選擇性和高產(chǎn)率,往往忽視了原料的有效利用和反應(yīng)完成后廢物的處理等問(wèn)題。因此,許多現(xiàn)有的化工過(guò)程,片面地追求經(jīng)濟(jì)效益,卻沒(méi)有效利用資源,忽視了生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響。這對(duì)人類的健康和生存環(huán)境造成了極大的負(fù)面影響。保護(hù)環(huán)境和充分利用有限資源已成為全人類的共同事業(yè),綠色化學(xué)作為一門從源頭上實(shí)現(xiàn)零污染的化學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。綠色化學(xué)的理想在于不再使用有毒有害物質(zhì),不再產(chǎn)生廢物,不再處理廢物。從科學(xué)觀點(diǎn)看,綠色化學(xué)是化學(xué)科學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容的更新:從環(huán)境觀點(diǎn)看,它是從源頭上消除污染;從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)看,它合理利用資源和能源,降低生產(chǎn)成本,符合經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求。
綠色化學(xué)即是用化學(xué)的技術(shù)和方法去減少或消滅那些對(duì)人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑、產(chǎn)物、副產(chǎn)物等的使用和產(chǎn)生。綠色化學(xué)的理想在于不再使用有毒、有害的物質(zhì),不再產(chǎn)生廢物,不再處理廢物。它是一門從源頭上阻止污染的化學(xué),讓所用的化學(xué)物質(zhì)和它的生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換過(guò)程與環(huán)境更加友好,它具有良好的現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)效益和深遠(yuǎn)的社會(huì)效益,是知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代化學(xué)工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
所以,在中學(xué)化學(xué)教育中進(jìn)行綠色化學(xué)的教育非常必要。
一.利用現(xiàn)代教育技術(shù)進(jìn)行綠色化學(xué)教育
首先,化學(xué)中很多內(nèi)容都與綠色化學(xué)有關(guān),可事先把相關(guān)綠色化學(xué)知識(shí)做成多媒體課件,教學(xué)過(guò)程中利用多媒體技術(shù)將其投影到銀幕上,這樣不但信息量大,而且形象生動(dòng)。同時(shí),能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,是課堂氣氛活躍,教學(xué)效果自然理想。比如,在烴類章節(jié)教學(xué)中,可以簡(jiǎn)單講述有關(guān)石油加工煉制過(guò)程及能源危機(jī)方面的知識(shí),還可以介紹白色污染。所謂“白色污染”,是人們對(duì)難以降解的塑料垃圾污染環(huán)境現(xiàn)象的一種形象的稱謂。
其次,運(yùn)用多媒體技術(shù)進(jìn)行課堂教學(xué),既可以將圖、文、聲、像融為一體,使教與學(xué)的活動(dòng)變得更加豐富多彩,又可以寓知識(shí)學(xué)習(xí)、技能訓(xùn)練、智力開(kāi)發(fā)于生動(dòng)活潑的形象中,從而引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。多媒體教學(xué)可以迅速的把課程資源顯示在學(xué)生的面前,既可以大量節(jié)省教師講課、板書(shū)的時(shí)間,又可以使教師傳授更多的知識(shí),在一定的程度上增加了課堂的容量,并能取得較好的效果。興趣是最好的老師,運(yùn)用多媒體教學(xué)便以學(xué)生集中注意力。
二.在課堂上滲透綠色化學(xué)觀,強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)的重要
化學(xué)課堂是教學(xué)的陣地,也是向?qū)W生傳送知識(shí)的好場(chǎng)所。在化學(xué)教學(xué)過(guò)程中,要抓住切入點(diǎn),掌握好時(shí)機(jī),及時(shí)滲透化學(xué)理念,使他們意識(shí)到,任何化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程都與環(huán)境密切相關(guān)。例如:講二氧化硫時(shí),要向?qū)W生說(shuō)明它是造成大氣環(huán)境污染的重要污染物,是造成酸雨的禍?zhǔn)?。目前硫化礦冶煉廠、火力發(fā)電廠、生活燃煤是產(chǎn)生二氧化硫的主要污染源。講到臭氧部分是,引入南極上空臭氧層空洞的發(fā)現(xiàn)及臭氧層空洞給人和生物帶來(lái)的影響的內(nèi)容。講到緩沖溶液時(shí),適當(dāng)補(bǔ)充人體血液和土壤的緩沖體系,使學(xué)生意識(shí)到酸雨和未經(jīng)處理的工業(yè)廢水對(duì)水質(zhì)和土壤的危害。教師在講解這些內(nèi)容時(shí),一定要聯(lián)系生活實(shí)際,列舉、演示一些污染給人帶來(lái)危害的典型實(shí)例并組織學(xué)生進(jìn)行觀看和討論,讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)環(huán)保重要性的同時(shí),加深對(duì)提倡減少?gòu)U物排放的綠色化學(xué)的涵義的理解,同時(shí)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到,要解決既要發(fā)展,又要解決環(huán)境的問(wèn)題,傳統(tǒng)化學(xué)是不行的,只有綠色化學(xué)才符合這樣的要求。
三.在課堂外,采用多種方式宣傳綠色化學(xué)觀,強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)意識(shí)
定期進(jìn)行專題講座,了解綠色化學(xué)的最新進(jìn)展;配合課堂教學(xué),組織課外實(shí)驗(yàn);實(shí)地參觀調(diào)查鄰近的自來(lái)水廠、污水處理站、化工廠并進(jìn)行實(shí)地調(diào)查。讓綠色化學(xué)的思想和內(nèi)容貫穿于整個(gè)教育活動(dòng)中,真正做到綠色無(wú)處不在,只有這樣我們的教育才能夠充滿生機(jī),綠意盎然。
四.化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中綠色化學(xué)的理念的滲透
1.減少用量
例如;在檢驗(yàn)so42-離子的實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生往往一下子加入了較多的BaCl2溶液。假如在實(shí)驗(yàn)前向?qū)W生講解鋇類化合物中毒性最大是易溶于水的BaCl2,水中鋇離子最大允許濃度為1.0mg/L,過(guò)量的氯化鋇轉(zhuǎn)入廢液中會(huì)造成水質(zhì)污染、土壤污染,并且讓學(xué)生通過(guò)查表知道BaSO4是溶解度最小的不溶性鹽,在1L水中僅容解1.05x10-5mol,只要加入少量的BaCl2溶液即可觀察到明顯的白色沉淀現(xiàn)象,這樣既節(jié)約了試劑,又達(dá)到了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,更重要的是凈化了?shí)驗(yàn)環(huán)境,增加了學(xué)生的綠色化學(xué)意識(shí)。
2.循環(huán)使用
例如:氧化還原反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中過(guò)氧化氫氧化性的實(shí)驗(yàn),傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)Pb2++S2-=PbS黑色沉淀,PbS+4H2O2=PbSO4+4H2O,Pb2+是有毒金屬,從綠色化學(xué)角度考慮應(yīng)淘汰,將這個(gè)實(shí)驗(yàn)改為I-與H2O2反應(yīng)則溶液的顏色由無(wú)色變?yōu)樽丶t色,即可證明H2O2將I-氧化成I2,此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯,使用試劑種類少,且碘是可再生原料,符合綠色化學(xué)的原理。
3.回收利用
我們國(guó)家是一個(gè)人口大國(guó),也是一個(gè)資源大國(guó)。但是,經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)了資源的消耗量日益加大,人口的數(shù)量仍在持續(xù)增加,人均可分配的各種資源也越來(lái)越少。目前擺在我們國(guó)家面前最大矛盾就是——是犧牲環(huán)境來(lái)?yè)Q取經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,還是限制人均資源的使用來(lái)保護(hù)現(xiàn)有的生態(tài)環(huán)境不再被破壞。我國(guó)的工業(yè)為整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了舉足輕重的作用,其中的化學(xué)工業(yè)為其他各個(gè)行業(yè)持續(xù)不斷地提品和服務(wù)。但是,我們?cè)趧?chuàng)造了快速的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)量的同時(shí),整個(gè)大自然也遭受了前所未有的破壞。嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,也嚴(yán)重?fù)p害著人們的身體健康,加劇了社會(huì)的各種矛盾。這種現(xiàn)狀迫切要求我們改變生產(chǎn)模式,改變研究模式,在化學(xué)工業(yè)中引“綠色化學(xué)”的理念,將末端治理環(huán)境污染轉(zhuǎn)為源頭防范和治理。綠色化學(xué)又稱環(huán)境無(wú)害化學(xué)(EnvironmentallyBenignChemistry)、環(huán)境友好化學(xué)(EnvironmentallyFriendlyChemistry)、清潔化學(xué)(CleanChemistry),綠色化學(xué)即是用化學(xué)的技術(shù)和方法去減少或消滅那些對(duì)人類健康、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑、產(chǎn)物、副產(chǎn)品等的使用和產(chǎn)生。綠色化學(xué)的理想在于不再使用有毒、有害的物質(zhì),不在產(chǎn)生廢物,不再處理廢物。它是一門從源頭上阻止污染的化學(xué),是更高層次的化學(xué)。我們從綠色化學(xué)的定義上就能夠知道它是秉承著對(duì)人類可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任而產(chǎn)生的。綠色化學(xué)引導(dǎo)人們更加關(guān)注環(huán)境、關(guān)注公眾問(wèn)題。1996年美國(guó)設(shè)立的“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”就是美國(guó)“綠色化學(xué)挑戰(zhàn)計(jì)劃”的內(nèi)容,這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)旨在鼓勵(lì)人們努力探索綠色化學(xué),應(yīng)用綠色化學(xué)的成果。日本的新陽(yáng)光計(jì)劃確定了綠色化學(xué)在這個(gè)國(guó)家的技術(shù)研究和開(kāi)發(fā)。我們國(guó)家在上個(gè)世紀(jì)90年代仍在努力發(fā)展經(jīng)濟(jì),只有1996年開(kāi)過(guò)一次研討會(huì),主題是“工業(yè)生產(chǎn)中綠色化學(xué)與技術(shù)”,雖然只是一個(gè)研討會(huì),但是這表明我們國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始重視環(huán)境保護(hù)和綠色化學(xué)工業(yè)成果的研制和開(kāi)發(fā)。一年之后,召開(kāi)的香山會(huì)議則正是宣告我國(guó)開(kāi)始了以“可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題對(duì)科學(xué)的挑戰(zhàn)——綠色化學(xué)”為主題的綠色化學(xué)研發(fā)工作。上述這些例子都是我們?cè)诨瘜W(xué)教學(xué)的過(guò)程中應(yīng)該努力研究并在教學(xué)過(guò)程和教學(xué)成果中體現(xiàn)出來(lái)的良好借鑒。
二、綠色化學(xué)秉承的發(fā)展思路和模式
它在現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)前提下,努力應(yīng)用各種無(wú)害無(wú)污染的原材料來(lái)替代有毒有害的原材料、在應(yīng)用各種原材料的過(guò)程中盡量實(shí)現(xiàn)節(jié)約和效率轉(zhuǎn)化最大化、在污染物的排放盡量實(shí)現(xiàn)減少零排放化。
(一)高效是化學(xué)始終追求的目標(biāo)高效體現(xiàn)的思路是盡可能少地利用原材料,盡可能多地制造成品;盡可能少地排放污染物,盡可能多地提高轉(zhuǎn)化率。國(guó)家制定的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是建立在假設(shè)每一個(gè)化學(xué)工業(yè)企業(yè)都按照高效生產(chǎn)的操作前提上的。
(二)回收和重復(fù)利用材料回收體現(xiàn)的是降低節(jié)約資源的理念,重復(fù)利用體現(xiàn)的是降低成本的理念。兩者都是資源節(jié)約型社會(huì)下改善企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本的有效方法。對(duì)于自然環(huán)境難以凈化或在短時(shí)期內(nèi)難以凈化的各種材料,應(yīng)實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用;而對(duì)于那些高污染的化學(xué)制成品比如電池應(yīng)當(dāng)盡量實(shí)現(xiàn)回收利用。在社會(huì)倡導(dǎo)回收利用材料是一種有效的綠色途徑。
(三)通過(guò)回收實(shí)現(xiàn)的再生利用和對(duì)高成本高污染原材料的拒絕使用在化學(xué)制成品的生產(chǎn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就應(yīng)當(dāng)考慮再生利用,高分子原材料在自然環(huán)境中的污染時(shí)最為明顯的,只有在設(shè)計(jì)的時(shí)候就考慮到將其納入回收的范疇,才能使廢物變成寶物,將污染變?yōu)榫G色。而拒絕使用的那部分高污染、無(wú)法替代和無(wú)法回收、重復(fù)利用和再生的高危材料應(yīng)當(dāng)盡量尋找替代品,拒絕使用之。
三、綠色化學(xué)教學(xué)的探索和應(yīng)用
綠色化學(xué)教學(xué)和研究在高校的課程設(shè)置中上沒(méi)有明確的規(guī)定,但是在各種教材和政策中都有體現(xiàn)。我們先從國(guó)外的一些學(xué)校的實(shí)驗(yàn)來(lái)看:美國(guó)的俄勒岡大學(xué)是美國(guó)綠色化學(xué)課程的先行者,該學(xué)校在1997年就將綠色化學(xué)的原理和實(shí)踐引入到了化學(xué)教學(xué)課程中。通過(guò)各種綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)取代傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)在美國(guó)率先創(chuàng)造出了安全無(wú)污染的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和研究環(huán)境;澳大利亞的莫納什大學(xué)則在2000年成立綠色化學(xué)中心,這個(gè)大學(xué)成為了世界上研究和教育綠色化學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)者。
國(guó)外的大學(xué)對(duì)綠色化學(xué)的探索和應(yīng)用為我國(guó)的高校提供了經(jīng)驗(yàn),因此我國(guó)的高校在探索和應(yīng)用綠色化學(xué)的過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)教學(xué)的滲透。大學(xué)生畢業(yè)后進(jìn)入到社會(huì)研究和生產(chǎn)的過(guò)程中將成為我們國(guó)家化學(xué)工業(yè)的主要力量。在大學(xué)的教學(xué)內(nèi)容中融入綠色化學(xué)的理念,是加強(qiáng)他們綠色環(huán)保意識(shí)和可持續(xù)發(fā)展意識(shí)的重要教學(xué)任務(wù)。首先要對(duì)教材進(jìn)行改革,要增加化學(xué)教材中有關(guān)綠色化學(xué)的理論知識(shí)和各個(gè)國(guó)家在綠色化學(xué)領(lǐng)域中的先進(jìn)成果。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō),多與老師加強(qiáng)綠色化學(xué)方面知識(shí)的探討和交流是十分必要的;對(duì)于老師來(lái)說(shuō),要主動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)和生活中多對(duì)綠色化學(xué)方面的知識(shí)關(guān)注程度。比如說(shuō),對(duì)于各種工業(yè)原料的附加產(chǎn)品的研究,既要對(duì)工業(yè)原料在加工過(guò)程中的有害氣體加以研究,又要對(duì)工業(yè)原料的制成品、附加產(chǎn)品和工業(yè)廢料的環(huán)境危害程度進(jìn)行研究和對(duì)比;再比如從同樣一種工業(yè)原料提取各種有機(jī)物,使用蒸餾的方法還是其他方法能減少有害氣體的排放等等。其次是要在教學(xué)中樹(shù)立綠色環(huán)保節(jié)能意識(shí)。教師要起表率作用,首先樹(shù)立這種意識(shí)。要多閱讀各種相關(guān)的書(shū)籍、文章文獻(xiàn),要改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式和思維,要在課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)時(shí)多強(qiáng)調(diào)化學(xué)物質(zhì)的排放有害性,而不是只顧及化學(xué)物質(zhì)的功能性和有效性。教育工作者要在課余時(shí)間關(guān)注綠色化學(xué)的教學(xué)和研究的各種動(dòng)向和軌跡,努力在課堂中將這些動(dòng)向和軌跡傳授給學(xué)生。然后要針對(duì)教材的固定性和信息資訊的變動(dòng)性努力做教學(xué)內(nèi)容的靈活補(bǔ)充。
由于教材編寫出來(lái)之后的一段時(shí)間內(nèi)是不會(huì)變動(dòng)的,其中的教學(xué)內(nèi)容在一段時(shí)間內(nèi)是相對(duì)固定的,但是目前日新月異的科技發(fā)展速度將綠色化學(xué)定格在一個(gè)比較滯后的位置。所以,教學(xué)工作者應(yīng)當(dāng)在教學(xué)中進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?nèi)容補(bǔ)充,使學(xué)生的綠色化學(xué)意識(shí)能夠在一個(gè)完整的鏈條上得到延續(xù)。特別是有機(jī)化學(xué),許多有機(jī)物都會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染和破壞,這需要老師在教學(xué)過(guò)程中對(duì)這些有機(jī)物多加強(qiáng)調(diào),對(duì)這些有機(jī)物的減少排放上多借鑒生物科技,以微生物作為催化劑,成功合成所需要的化學(xué)制劑。最后對(duì)學(xué)生而言,單一而枯燥的教材授課不能達(dá)到加強(qiáng)印象的效果,所以,化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色理念的融入必不可少。實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚴箤W(xué)生加深印象,使教材中的各種概念更加形象化,鞏固化學(xué)知識(shí),但是最重要的還是使學(xué)生將分析問(wèn)題、動(dòng)手解決問(wèn)題的能力得到強(qiáng)化。多做實(shí)驗(yàn)有利于學(xué)生強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)的技能,同時(shí)對(duì)學(xué)生對(duì)待科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、實(shí)際的態(tài)度融入意識(shí)中去。綠色化學(xué)是可以通過(guò)化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效實(shí)現(xiàn)的。無(wú)論是試劑、溶劑還是催化劑,在試驗(yàn)的過(guò)程中都應(yīng)當(dāng)首先盡量考慮使用無(wú)害的環(huán)保的物質(zhì),而各種溶劑和催化劑,在試驗(yàn)前的準(zhǔn)備階段要優(yōu)先考慮各種替代品或者避免使用有毒有害的物質(zhì)。
綠色化學(xué)化學(xué)教學(xué)教學(xué)滲透現(xiàn)代社會(huì),特別是近幾十年來(lái),由于人類生產(chǎn)、生活活動(dòng)造成嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。全球性的10大環(huán)境問(wèn)題都直接或間接與化學(xué)物質(zhì)污染有關(guān)。如何減少污染,保護(hù)環(huán)境,使化學(xué)工業(yè)走上可持續(xù)發(fā)展道路,成為世人關(guān)注的重大課題,“綠色化學(xué)”,因此應(yīng)運(yùn)而生。
一、綠色化學(xué)的內(nèi)涵
綠色化學(xué)又稱環(huán)境無(wú)害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué)和原子經(jīng)濟(jì)化學(xué)。這一概念從一提出來(lái),就明確了它的目標(biāo)是研究和尋找能充分利用無(wú)毒回收、再生和重復(fù)使用的有毒副作用、污染作用明害原材料,最大限度地節(jié)約能源,在各環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)凈化和無(wú)污染反應(yīng)途徑。具體內(nèi)涵體現(xiàn)在“5R”上。
1.減量
“減量”是從節(jié)省資源減少污染角度提出的,包括兩層意思:一是減少用量,在保證產(chǎn)量的情況下如何減少用量;二是減少?gòu)U物排放。
2.重復(fù)使用
重復(fù)使用,不僅是降低成本節(jié)約物質(zhì)的需要,也是減廢的需要。
3.回收
回收既是節(jié)省資源的需要,也是充分減少污染的需要,指反應(yīng)后的生成物,只要有一定價(jià)值的都要進(jìn)行回收,目的是最大限度地使用原料。
4.再生
再生是變廢為寶,節(jié)省資源、能源,減少污染的有效途徑。
5.拒用
拒絕使用是杜絕污染的最根本辦法,它是指對(duì)一些能引起無(wú)法替代的、無(wú)法回收、再生和重復(fù)使用的有毒副作用、污染作用明顯的原料,拒絕在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中使用。
二、化學(xué)教學(xué)中的綠色化學(xué)教育
綠色化學(xué)不是一門全新的科學(xué)。它是一種戰(zhàn)略思想或一種理念,它要求化學(xué)家在研究化學(xué)轉(zhuǎn)化的同時(shí),研究這種轉(zhuǎn)化對(duì)環(huán)境、健康和安全的影響。傳統(tǒng)的化學(xué)教育只涉及到物質(zhì)的組成、化學(xué)反應(yīng)原理等內(nèi)容,幾乎沒(méi)有從環(huán)境保護(hù)的角度去研究如何減少或消除化學(xué)反應(yīng)對(duì)環(huán)境的污染。綠色化學(xué)教育是對(duì)傳統(tǒng)的化學(xué)教育思維方式的更新和發(fā)展,教師應(yīng)當(dāng)把綠色化學(xué)的思想滲透到化學(xué)教學(xué)中,使學(xué)生在潛移默化中受到綠色化學(xué)的教育。因此,綠色化學(xué)應(yīng)成為化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的核心觀念之一,教師應(yīng)將其貫穿于化學(xué)教學(xué)的始終。
1.通過(guò)提高化學(xué)教師的綠色化學(xué)意識(shí),增強(qiáng)綠色化學(xué)觀念
實(shí)施綠色化學(xué)教育的任務(wù)應(yīng)該是每個(gè)化學(xué)教師必須履行的義務(wù)和責(zé)任,目的是培養(yǎng)學(xué)生能自發(fā)產(chǎn)生防止環(huán)境污染的行為和意識(shí),讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到只有切斷污染的根源,才能真正實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)。
而要實(shí)施綠色化學(xué)教育,教師必須有強(qiáng)烈的綠色意識(shí),首先利用自己的言行去感染學(xué)生,使其逐漸產(chǎn)生對(duì)綠色化學(xué)的意識(shí),然后結(jié)合具體事例巧妙而生動(dòng)地滲透到教學(xué)過(guò)程的某些環(huán)節(jié)中,在教學(xué)過(guò)程中潛移默化地傳授給學(xué)生,這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程中,就自然地產(chǎn)生了保護(hù)環(huán)境、實(shí)施綠色化學(xué)的意識(shí)。
2.通過(guò)課堂教學(xué),讓“綠色化學(xué)”的雨露滋潤(rùn)化學(xué)課堂教學(xué)
課堂教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的主陣地。要向?qū)W生傳授綠色化學(xué)知識(shí)肯定離不開(kāi)課堂教學(xué)。在課堂教學(xué)中,結(jié)合教學(xué)內(nèi)容,通過(guò)滲透的方式,用實(shí)際生動(dòng)的范例將綠色化學(xué)意識(shí)和綠色化學(xué)原理充實(shí)到化學(xué)教學(xué)中,使學(xué)生在潛移默化中受到綠色化學(xué)教育。
3.依托綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn),樹(shù)立綠色化學(xué)形象
化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。單獨(dú)通過(guò)課堂講授綠色化學(xué)知識(shí)和滲透綠色化學(xué)理念是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,還必須根據(jù)綠色化學(xué)教育的理念和要求,對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系進(jìn)行重組。化學(xué)實(shí)驗(yàn)是最能體現(xiàn)綠色化學(xué)理念的一個(gè)重要部分。因此,我們?cè)诨瘜W(xué)教學(xué)中,就要盡可能地體現(xiàn)綠色化學(xué)的“5R”原則。具體措施可從以下幾方面著手:
⑴精選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
⑵對(duì)實(shí)驗(yàn)中的催化劑、試劑、工藝路線進(jìn)行改進(jìn)。
⑶推廣微型化學(xué)實(shí)驗(yàn),開(kāi)設(shè)微量或半微量實(shí)驗(yàn)。
⑷采用多媒體教學(xué),進(jìn)行仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)。
⑸采用全封閉的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
⑹采用串聯(lián)試驗(yàn)或組合式化學(xué)實(shí)驗(yàn)。
⑺回收實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物,使實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物循環(huán)利用。
⑻開(kāi)發(fā)現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段:①無(wú)溶劑有機(jī)合成;②引進(jìn)微波、超聲波技術(shù)來(lái)作為反應(yīng)能源。
⑼改進(jìn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置,使得實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以循環(huán)使用。
4.通過(guò)實(shí)踐活動(dòng),滲透綠色化學(xué)意識(shí),提高綠色化學(xué)素質(zhì)
⑴結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)保狀態(tài),通過(guò)調(diào)查、實(shí)踐報(bào)告等手段,總結(jié)當(dāng)?shù)丨h(huán)?,F(xiàn)狀,并運(yùn)用課堂所學(xué)知識(shí)提出可行性解決辦法。
⑵學(xué)用結(jié)合,有意識(shí)地開(kāi)展“綠色行動(dòng)”。
⑶組織學(xué)生開(kāi)展教育宣傳活動(dòng)環(huán)?;顒?dòng)。
⑷建立綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究小組。
當(dāng)然,上述四個(gè)環(huán)節(jié)不是一成不變的,而是相輔相成、相互滲透、互為補(bǔ)充的。
三、結(jié)束語(yǔ)
將綠色化學(xué)教育滲透于化學(xué)教學(xué)中的做法是可行的。綠色化學(xué)不是一門獨(dú)立的學(xué)科,它是在傳統(tǒng)化學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的更高層次的化學(xué),而綠色化學(xué)教育是化學(xué)教育內(nèi)容上的重大更新,已經(jīng)得到世界各國(guó)政府、企業(yè)界和化學(xué)界的廣泛關(guān)注和重視,是實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。
作為化學(xué)教師,應(yīng)把傳授綠色化學(xué)知識(shí)作為自己義不容辭的責(zé)任。將綠色化學(xué)知識(shí)自然、生動(dòng)地滲透到化學(xué)教學(xué)中,使學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的時(shí)候,就受到綠色化學(xué)思想的熏陶,掌握綠色化學(xué)知識(shí),牢固地樹(shù)立起綠色化學(xué)和環(huán)境保護(hù)的意識(shí),關(guān)注綠色化學(xué),那么他們?cè)谝院蟮墓ぷ髦芯蜁?huì)自覺(jué)地想到和用到綠色化學(xué)知識(shí)。
在中學(xué)教學(xué)中,注重綠色化學(xué)并滲透,培養(yǎng)并增強(qiáng)中學(xué)生的環(huán)保意識(shí),使他們認(rèn)識(shí)到自己是環(huán)保的主人,“水能載舟也能覆舟”。讓全社會(huì)都關(guān)注環(huán)境問(wèn)題,這是我們持續(xù)努力的目標(biāo)。隨著我國(guó)教育改革的不斷深入和發(fā)展,綠色化學(xué)教育必將讓綠色化學(xué)的理念在學(xué)生的頭腦中深深扎根,為以后的工作打下良好的理論基礎(chǔ),促使我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)。
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