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物理化学实验教学中绿色化学的渗透
来源查字典化学网| 2018-01-11 发表| 851 人浏览| 教学经验分类:化学论文

教学经验

科技为人类带来幸福的同时也带来了严重的环境污染问题,学生的化学实验也对环境产生着危害。保护环境必须深入人心。作为教育工作者,我们需要在教学过程中注重环境保护措施的实施,对学生进行绿色化学理念的教育和渗透,培养学生环境保护意识。物理化学实验教学过程中,我们从各不同角度进行绿色化学理念的实施和渗透,培养学生良好的环境保护意识。

关键词:物理化学实验;绿色化学;环境保护

科技将人类带入一个全新的时代,化学制造悄然的丰富着我们的生活用品、改变着我们的生活条件,我们生活在化学产品的世界。但是,化学在给人类带来幸福的同时,也为人类提出了一个严峻的问题-化学制造产生的环境污染:空气污染、水污染、核污染、白色污染等等这些同时也在威胁着人类的生存,因此,保护环境刻不容缓。绿色化学又称环境友好化学,是美国环保局于1991年首次提出,是指在制造和应用化学产品时应有效利用原料,消除废物和避免使用有毒有危险的试剂[1]。其宗旨是利用现代化的相关方法与技术,从根源上减少以至消除在化学产品设计、制造与应用等一系列过程中伴随使用和产生的有害物质,使整个化学产品及其生产过程能最大程度的对环境友好。社会的不断发展给环境带来越来越严重的污染,我们每个人需要尽自己最大的努力教育每一位学生从身边小事做起,这既是品德的教育,又是实施可持续发展的需要,更是对我们每个人的生命和健康负责。高校实验项目广,所用试剂繁多,很多重要实验都会使用有毒试剂,在这种情况下,只有将绿色化学观念融入到实际实验教学中,加强学生环境保护意识才能尽可能的减少污染源[2-3]。在药学等各专业学生的物理化学实验中,我们多角度的加强绿色化学理念的渗透和影响,培育学生的绿色化学和低碳环保意识,使学生在潜移默化中感受到绿色化学教育,降低对环境的污染。

1进行绿色化学教育的措施

1.1规范实验流程操作教育

在化学实验中,从实验的准备到实验完成,我们都需要使用化学药品,如学生不能自觉遵从相关规定和要求,如随意倾倒药品或废弃物,回收分类敷衍,则会对后续处理增加难度,因此,整个实验过程教师对学生进行实验室和实验操作规范教育非常重要。学生实验过程中,很多实验操作流程存在不规范的现象,例如做实验时仪器的润洗、洗涤等,学生往往易于用大量的溶液或水冲洗或润洗仪器,造成化学药品和水的大量浪费,排入下水道后污染水资源。因此,在每一个实验开始之前,教师需要对学生强调规范的操作过程,合理的用药量,这样既规范了学生的实验操作水平也提高了实验结果的准确性,培养了学生良好的实验习惯。

1.2合理改变实验条件,减少药品排放

微型实验具有仪器装置微型化和试剂少量化两个基本特点,是一种以尽可能少的试剂来获取所需化学信息的实验原理和技术[4]。结合我校的物理化学实验室施资,我们对部分实验进行微量化改变。药学专业所开设的电导测定实验是测定两个不同浓度0.1mol/L和0.01mol/L醋酸溶液的电导率,我们以往在实验中往往使用的是50mL的小烧杯,学生润洗烧杯、电极往往随意的使用较多溶液,然而在本实验中,测定的溶液量只需要浸没电极即可进行电导的测定,过多的溶液造成了浪费,本着绿色化学的理念,我们采用规格更小的烧杯进行实验,这样同样可以很好的完成实验,同时可以减少学生对实验药品的过度浪费。溶解热测定实验中,一定量的硝酸钾或者氯化钾溶解在300mL水中进行实验,所用水和药品量较多。实验使用的测温装置是数字式贝克曼温度计,该温度计比一般的水银温度计具有更高的精度,只需要把感应探头端部插入溶液中即可进行温度的测定,不需要把整个感应探头都浸没在被测液中,我们调整实验测定药品的比例,减少用水量,同时保证实验的正常进行。

1.3进行药品的回收利用

化学实验过程中产生的废弃物如果直接排放会对空气、水、土壤等造成严重的污染。对废弃物的处理我们应该尽量变废为宝、化害为利,采用不同的处理方法。固-液吸附实验是一定量的活性炭对不同浓度溶液中醋酸分子的吸附,本实验中,大家往往把实验用后的活性炭轻易的丢掉垃圾桶,或倒入下水道,造成污染。实际上,活性炭是一种具有多种功能的药品,由于其具有强的物理吸附和化学吸附作用,常用于净水、脱色、过滤净化液体和气体等。活性炭可以反复使用,因为活性炭吸附到一定程度就会饱和,不再吸附,经过再次活化即可激活其吸附性能。本实验中,溶液中醋酸浓度比较低,吸附后过滤出来的活性炭,我们用水进行净化,然后再高温烘干即可重复使用或用作实验室的干燥剂。

1.4进行实验药品的循环使用设计

化学实验所产生的废气、废液等会对环境产生污染,随着高校招生规模的扩大,化学试剂的用量和实验室废物的排放量增大,培养学生的绿色化学意识,对我们环境保护具有重大意义。根据不同的实验特点,有些实验所使用的药品可以重复使用。如最大泡压法测溶液表面张力实验中,我们目前的学生实验中,实验室老师将不同浓度乙醇溶液配好,学生分取溶液进行实验操作,并在测完一个样品后即将测定液倒入下水管,在这个过程中,其实存在着很大的药品浪费。实际上,已用过的不同浓度的乙醇溶液可以重复使用。如果我们把每一组学生做完实验后的乙醇溶液进行回收,按不同的浓度收进不同的回收瓶中,后面做实验的学生可用这些溶液润洗毛细管和测定管,这样药品可以重复使用,减少浪费。在两组分气-液体系相图绘制实验中,需要测定不同组成的环己烷-乙醇体系的沸点,如果各实验小组每一次测定后的药品均倒入废液缸中,则会增加废液处理成本,增加水的污染和浪费。我们采用由实验室老师预先配置好不同组成的环己烷-乙醇体系,学生实验时直接由试剂瓶中取样进行测定,测完一个体系后再倒回试剂瓶中进行重复使用,由于该体系没有水,所以不存在测定药品被污染的现象,这样直接减少了废液的生成和药品的浪费及环境的污染。在化学平衡常数的测定试验中,反应体系水层含有碘化钾、碘、三碘化钾等药品,由于水与四氯化碳不互溶,因此,实验体系中四氯化碳层只含有碘单质,结合实验,我们可以把四氯化碳层溶液回收循环利用,通过改变浓度,当其它组做该实验时可以用回收的四氯化碳层溶液进行各不同实验体系分溶液的配置,从而减少四氯化碳溶液的排放。

1.5学生回收废液的实验设计

学生实验中,往往会存在大量药品排放,造成环境的污染,因此,我们在实验教学中,要注意教导学生节约药品,减少排放,降低对水及环境的污染。但是,说教并不能使学生在内心产生共鸣,只有亲自参与,认识才会深刻。提倡学生在预习实验内容阶段,思考如何减少废液的排放和药品的浪费,并在每一个实验的初始阶段作为题目让学生进行思考。例如化学平衡常数的测定中,我们要求学生思考并回答如何处理实验中使用的四氯化碳废液,学生可以根据自己认识,把自己的答案写在实验报告中,这个过程虽然看似无关紧要,但是可以起到减少浪费的警醒作用,并可促使学生在实验过程中注意各个环节对药品的合理使用。鼓励学生自主设计化学药品的循环回收利用流程,有利于提高学生的自主性,同时可以使节约环保观念及减少污染的理念深入学生内心,产生深刻的环境保护意识。

2结语

《21世纪议程》中明确指出:教育是促进可持续发展和提高人们解决环境与发展问题的能力的关键。可持续发展的关键问题是生态环境保护,而环境保护大计,环境教育为本[5]。在实验过程中,一个小小的实验环节的改变或许即可为环境减少一些被污染的压力。面对着日益严重的环境问题,我们每一位教师在抓教育知识的同时也要注重环境保护意识教育,向学生渗透绿色化学理念,使环境保护上升为一种素养。

参考文献

[1]张凤,罗景,周军.将绿色化学理念渗透到有机化学教学中的几点思考[J].化工时刊,2017,31(1):44-46.

[2]申丽华.绿色化学在无机及分析化学实验教学中的探索[J].中国现代教育装备,2016(11):54-56.

[3]邱树君.实现无机及分析化学实验绿色化的探讨与研究[J].科技信息,2014(11):134.

[4]叶景才.探究绿色化学从化学实验开始[J].课程教育研究,2013(32):254.

[5]张坤民.可持续发展与中国的实践[M].北京:中国环境科学出版社,1997:85.

作者:惠华英 雷志丹 范习之 张晓青 黄莺 李红 单位:湖南中医药大学

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