无论是身处学校还是步入社会,大家都有写论文的经历,对论文很是熟悉吧,借助论文可以有效提高我们的写作水平。相信写论文是一个让许多人都头痛的问题,本文是细致的小编小月月为家人们收集整理的14篇绿色化学与生活论文,欢迎借鉴,希望大家能够喜欢。
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)
实现化学实验绿色化的一些方法探索
1.绿色化学方法一:废物回收。我们知道,废物回收可以再生利用,在化学实验中,我们更需要发挥这一优良传统。无论是教师给学生进行教学演示,还是学生分组自行实验,都必须做好实验废弃物的回收工作。在学生对化学药品不了解的时候,教师在实验中的引导起着至关重要的作用。废弃物一般可分为液体、固体、重金属盐、有机物等几类,教师要积极引导,在言传身教的同时,也要加以督促并检查,让同学们早日养成废弃物回收的好习惯。
2.绿色化学方法二:具体实践。我们需要通过实际的环境对比观察实验来验证这一方法。对实验后的废弃物先进行观察,如颜色、气味、PH值等;其次,与正常的水体做比对;再次,将活的生物放入其中,完成存活实验———金鱼在实验后的酸、碱、盐回收液中只能存活十分钟左右。通过这样一步步逐渐深入的认识与了解,来达到了解废弃物危害的目的。在高中的化学实验中,所使用的如重铬酸及重铬酸盐、氰类物质、苯、芳香烃、醛类物质等都是剧毒的。有实验显示:学生实验中所使用的Hg(NO3)2就是对水体环境污染严重的物质,300克该物质就可以使1吨清水成为死水。
3.绿色化学方法三:控制使用量。治理环境的最佳方法便是从源头控制。首先,从药品的用量着手。比如,AgNO3溶液与HCl溶液反应的实验中,用1mol/L的药品与用0.1mol/L的药品其实验现象无任何差异,药品的用量却减少了90%。做有剧毒苯酚与溴反应时,用1mol/L的苯酚与溴水反应其实验效果同用0.01mol/L的苯酚进行实验无多大差别,而苯酚的用量却减少了近千倍。其次,使用小型号的化学实验仪器也是源头治理很重要的一个方案。学生实验中尽量用小型号的实验仪器或者人手一个微型化学实验仪器不仅有利于节约药品,降低药品的使用量,同时还大大增强了学生的动手机会与能力,还可纠正部分学生在刚开始做实验时贪图取用大剂量药品的不良习惯,一举多得。
变废为宝,付诸于实
(1)回收利用。一次,我们做完KClO3与MnO2经加热制取O2的化学实验后,让学生同教师一起对实验后的废弃物进行分离处理,不仅又得到了MnO2,同时还得到了KCl;不仅减少了废弃物的排放,也让学生们体会到了废弃物其实也是一种资源。用类似的方法,我们还回收过金属和有机物,尽管量不多,但是学校的环境教学的目的却功在千秋。
(2)自身反应。某些化学药品之间在经过一段时间的放置之后,药品的性质能相互反应,进行初步处理,如酸液与碱液之间能发生中和,药品自身的沉降、稀释、暴光、氧化还原。利用这些简单易行的方法进行简单处理,可以减少麻烦。
(3)废物做“好事”。我们可以用这些废弃物的特有性质与作用进行处理。如实验中回收的废酸用于冲洗厕所,以减少厕所清洗剂的使用;废酸可以用学校食堂所产生的鸡蛋壳加以处理;锅炉燃烧完产生的炭渣可以吸附有色、有毒物质。这些措施虽然很简单,却能产生很好的效果和影响。虽然如今我们掌握的知识与技术限制了我们处理实验废弃物,但是环境保护教育却任重道远。
(4)装瓶深埋处理实验废弃物。对于我们无法处理或者是实验失效的药品,我们都可以组织课外活动小组对其进行填埋处理。
(5)焚烧处理废弃物。对于燃烧不会对大气造成重大污染的大多数有机物药品都可以采用这一方法处理。在学校,就可以直接进锅炉,不仅使废弃物得到了处理,也再一次体现了它的价值。
结语
一、绿色化学的现代内涵
绿色化学(GreenChemistry)概念从一提出来,就明确了它的目标,是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料,最大程度地节约能源,在各环节都实现净化和无污染的反应途径。它的过程为零排放和零污染,具体内涵体现在五“R”上。
1、减量一Raduction“减量”是从省资源、少污染角度提出的,包括二层意思:(1)减少资源用量,在保证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、废水及废渣(副产物)排放量,特别是排放废水量必须降低到一定标准以下。在我国的台湾,连实验室废水排放都制定有严格的标准。
2、重复使用一Reuse重复使用不仅是降低成本的需要,也是减废的需要。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。
3、回收一Recycling回收可以有效实现“省资源、少污染、减成本”的要求,回收包括:回收未反应的原料,回收副产物(含“三废”),回收助溶剂、催化剂、稳定剂等非反应试剂。化学工业产生中的循环操作程序就是一种常见的回收方式。
4、再生一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它设计的开始,就应考虑到有关原材料的再生利用,特别高分子材料的再生显得尤为重要。
5、拒用一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、再生和重复使用的药品原料,拒绝在化学反应过程中使用。在学术界日益重视的绿色化学现代内涵已得到理解,绿色化学概念在工业上也已日渐得到认可,但它的概念与内涵在教学中也应得到贯彻,它的应用在实验中也应得到推广。特别是中学化学教育教学,面对的是接受启蒙化学教育的中学生,贯彻绿色化学内涵,推广绿色化学成果显得尤为重要。
二、现行中学化学教材的绿色化学观绿色化学,对我国广大化学工作者、化学教育工作者来说,或许还是一个新概念,但他们所从事的环境保护、环境教育工作,微型化学实验研究和用品开发工作,都做到了与绿色化学要求的高度一致,甚至在现行中学化学教材中也充分体现了绿色化学观。
1.建立了与绿色化学相一致的概念现行初高中化学教材从不同角度建立了与绿色化学内涵相一致的基本概念。从环境保护角度介绍了环境污染、三废、大气污染物、酸雨、温室效应(选学)等概念,在介绍概念的同时还分析了有关污染的成因和污染物的主要来源及危害。从减量、减废的角度介绍了循环操作、交换剂再生、催化剂中毒等概念。
2.工业化学渗透了绿色化学观点中学化学教材中的工业化学内容虽然较为分散也不系统,但都不例外地合理渗透了绿色化学观点,这些观点主要体现在:(1)为了省资源、提高转化率和原料利用率,在工业合成氨、氨氧化制硝酸、接触法制硫酸、侯氏制碱法等工艺流程中都采取了循环操作(氧化);(2)为了防止或减少环境污染的发生,氨氧化制硝酸、接触法制硫酸工艺中都设立了尾气处理装置,并介绍了尾气回收的方法及回收物的利用;(3)为了防止催化剂中毒,使催化剂重复使用,合成氨、氨氧化制硝酸、接触法制硫酸都要求对原料气、炉气进行净化。另外,教材还介绍了电镀工业中采取无氰电镀,乙炔制乙醛中使用非汞催化剂的原因。
3.实验内容充分体现了绿色化学原理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)对常见实验的固液试剂的取用给出了限量要求;(2)在教材修订时删除了有一定危险或危害的硫化氢和苯磺酸制备实验;(3)介绍了闻气体的方法;(4)强调了实验中常见的事故避免、应急处理等;(4)介绍了特殊试剂的保存和使用原则及方法;(6)在新编初中化学课本中引入了减量、减废的微型化学实验;(7)NO、NO2等有危害的制备实验只安排在实验室中进行;(8)在氯化氢、氯气等制备实验中强调了尾气的处理办法。
4.有关物质的内容编排中,考虑到了绿色化学因素课本在有关元素化合物、有机化合物的内容编排中从绿色化学角度有重点地介绍了有毒物质的性质、使用、保存等:(1)介绍了氯气、硫化氢、氟气、氟化氢、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、硝基苯、白磷、偏磷酸等有毒、剧毒物质的毒性及使用方法,甚至用黑体字写出加以强调;(2)在选学内容中安排了臭氧空洞的形成、合成洗涤剂的功与过介绍等。三、绿色化学与中学化学教育教学现代社会生活、经济发展呼唤绿色化学,绿色化学的新观点、新思想也需要及时向社会传播,中学化学教育工作者理当承担起这个义务与责任。
如何在中学化学教育教学的过程中体现绿色化学思想,在潜移默化中对学生进行绿色化学观点的教育呢?
1.在素质教育中体现绿色化学思想素质教育是全面的教育,中学化学教育也应是围绕全民族素质的提高进行的教育。在素质教育中体现绿色化学思想,既是传播绿色化学观点的需要,也是培养学生对社会、对将来的责任感的需要,更是培养创新精神的需要。(1)绿色化学与环境教育化工产品生产和化学实验产生的废水、废气和废渣都会对环境造成不容忽视的污染,这就需要在中学化学教育教学过程中进行环境教育,而绿色化学要求与环境教育宗旨是高度一致的。在实施环境教育过程中,一方面要向学生阐明绿色化学的观点、要求,使他们树立起防治污染、保证人类生存质量的责任感;另一方面,结合绿色化学要求,教给学生防治污染的重要方法——减量、减废、回收、再生和拒用等。(2)绿色化学与创造性教育培养学生创新精神是素质教育的灵魂,绿色化学对化工生产,化学实验提出的新要求,无疑对学生进行创造性教育将起到积极的作用:首先,“减量、减废”的实验要求,可激发学生传统化学实验进行改革,培养学生创造能力;其次,“省资源、零污染”的化工生产要求,可鼓励学生对化学课本中的化工生产工艺流程进行质疑,培养学生创造性思维。
2.在实验教学中贯彻绿色化学观点,实验教学与绿色化学联系最为紧密、最为直接,在实验教学中贯彻绿色化学思想最为重要。因此,为了适应绿色化学新要求,中学化学实验必须进行改革。笔者认为:
(1)要大力推行微型实验,即要对常见实验仪器进行微缩,对常用试剂要给出限量,实验中除了可使用已研制成功的井穴板等微型仪器,还可以把容量瓶、烧瓶、启普发生器等微型化。在微型化带来实验现象不明显时,可借助现代化辅助教学手段把实验结果放大。
关键词绿色化学环境保护生物技术
人类正面临有史以来最严重的环境危机,由于人口急剧的增加,资源的消耗日益扩大,人均耕地、淡水和矿产等资源占有量逐渐减少,人口与资源的矛盾越来越尖锐;环保问题就成为经济与社会发展的重要问题之一。作为国民经济支柱产业之一的化学工业及相关产业,在为创造人类的物质文明作出重要贡献的同时,在生产活动中不断排放出大量有毒物质,化学工业也为环境和人类的健康带来一定的危害。发达国家对环境的治理,已开始从治标,即从末端治理污染转向治本,即开发清洁工业技术,消减污染源头,生产环境友好产品。“绿色技术”已成为21世纪化工技术与化学研究的热点和重要科技前沿。
绿色化学又称绿色技术、环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学即是用化学及其它技术和方法去减少或消除那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂、产物、副产物等的使用和产生。
化学可以粗略地看作是研究从一种物质向另一种物质转化的科学。传统的化学虽然可以得到人类需要的新物质,但是在许多场合中却既未有效地利用资源,又产生大量排放物,造成严重的环境污染。绿色化学则是更高层次的化学,它的主要特点是“原子经济性”,即在获得物质的转化过程中充分利用每个原料原子,实现“零排放”,因此既可以充分利用资源,又不产生污染。传统化学向绿色化学的转变可以看作是化学从“粗放型”向“集约型”的转变。绿色化学可以变废为宝,可使经济效益大幅度提高。绿色化学已在全世界兴起,它对我国这样新兴的发展中国家更是一个难得的机遇。
1采用无毒、无害并可循环使用的新物料
1.1原料选择
工业化的发展为人类提供了许多新物料,它们在不断改善人类物质生活的同时,也带来大量生活废物,使人类的生活环境迅速恶化。为了既不降低人类的生活水平,又不破坏环境,我们必须研制并采用对环境无毒无害又可循环使用的新物料。
以塑料为例,据统计,到1989年美国在包装上使用的塑料就超过55.43亿kg(20世纪90年代数量进一步上升),打开包装后即被抛弃,这些塑料废物破坏环境是我们面临的一大问题:掩埋它们将永久留在土地里中;焚烧它们会放出剧毒。
我国也大量使用塑料包装,而且在农村还广泛地使用塑料大棚和地膜,造成的“白色污染”也越来越严重。解决这个问题的根本出路在于研制可以自然分解或生物降解的新型塑料,目前国际上已有一些成功的方法,例如:光降解塑料和生物降解塑料。前者已经投入生产。光生物双降解塑料研究是我国“八五”科技攻关的一个重大项目,已取得一些进展。
1.2溶剂的选择
大量的与化学制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品,而且源自在其制造过程中使用的物质。最常见的是在反应介质,分离和配方中所用的溶剂。在传统的有机反应中,有机溶剂是最常用的反应介质,这主要是因为它们能较好地溶解有机化合物。但有机溶剂的毒性和难以回收又使之成为对环境有害的因素。因此,在无溶剂存在下进行的有机反应,用水作反应介质,以及超临界流体作反应介质或萃取溶剂将成为发展洁净合成的重要途径。
1.2.1固相反应
固相化学反应实际上是在无溶剂化作用的新颖化学环境下进行的反应,有时可比溶液反应更为有效并达到更好的选择性。它是避免使用挥发性溶剂的一个研究动向。
1.2.2以水为溶剂的反应
由于大多数有机化合物在水中的溶解性差,而且许多试剂在水中会分解,因此一般避免用水作反应介质。但水作为反应溶剂有其独特的优越性,因为水是地球上自然丰度最高的“溶剂”,价廉、无毒、不危害环境。此外水溶剂特有的疏水效用对一些重要有机转化是十分有益的,有时可提高反应速率和选择性,更何况生命体内的化学反应大多是在水中进行的。
水相有机合成在有机金属类反应,水相Lewis酸催化的反应现都已取得较大进展。因此在某些有机化学反应中,开发利用以水作溶剂是大有可为的。
1.2.3超临界流体作为有机溶剂
超临界流体是指超临界温度及超临界压力下的流体,是一种介于气态与液态之间的流体。在无毒无害溶剂的研究中,最活跃的研究项目是开发超临界流体(SCF),特别是超临界CO2作溶剂。超临界CO2是指温度和压力在其临界点(31.10℃,7477.79KPa)以上的CO2流体。它通常具有流体的密度,因而有常规常态溶剂的溶解度;在相同条件下,它又具有气体的粘度,因而又具有很高的传质速度。而且,由于具有很大的可压缩性,流体的密度,溶剂溶解度和粘度等性能可由压力和温度的变化来调节。其最大优点是无毒、不可燃、价廉等。
1.3催化剂的选择
许多传统的有机反应用到酸、碱液体催化剂。如烃类的烷基化反应一般使用氢氟酸、硫酸、三氯化铝等液体酸做催化剂,这些液体酸催化剂的共同缺点是:对设备腐蚀严重,对人身危害和产生废渣污染环境。为了保护环境,多年来人们从分子筛、杂多酸、超强酸等新催化材料入手,大力开发固体酸做为烷基催化剂。其中采用新型分子筛催化剂的乙苯液相烃化技术较为成熟,这种催化剂选择性高,乙苯收率超过99.6%,而且催化剂寿命长。
2化学反应的绿色化
为了节约资源和减少污染,合成效率成了当今合成方法学研究中关注的焦点。合成效率包括两方面,一是选择性(化学、区域、非对映体和对映体选择性),另一个就是原子经济性,即原料分子中究竟有百分之几的原子转化为产物,理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百的转变为产物,不产生副产物或废弃物,实现废物的“零排放”。为此,化学化工工作者在设计合成路线时,要减少“中转”、增加“直快”、“特快”,更加经济合理地利用原料分子中的每一个原子,减少中间产物的形成,少用或不用保护基或离去基,避免副产物或废弃物的产生。实现原子经济反应的有效手段很多,在些不作赘述。
3生物技术的应用
生物科学是当代科学的前沿。生物技术是世界范围内新技术革命的重要组成部分,生物化工是21世纪最具有发展潜力的产业之一,它将成为创造巨大社会财富的重要产业体系。采用生物技术已在能源、采油、采矿、肥料、农药、蛋白质、聚合物、表面活性剂、催化剂、基本有机化工原料、精细化学品的制造等方面得到广泛应用。从发展绿色化学的角度出发,它最大的特点和魅力就在节约能源和易于实现无污染生产而且可以实现用一般化工技术难以实现的化工过程,其产品常常又具有特殊性能。因此,生物技术的研究和应用倍受青睐。
绿色化学是人类的一项重要战略任务。绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革传统化学,从而使我们对环境的治理可以从治标中转向治本。绿色化学的发展不仅将对环境保护产生重大影响,而且将为我国的企业与国际接轨创造条件。
参考文献
1朱清时。绿色化学和新的产业革命[J].现代化工,1998(6)
2闵思泽。环境友好石油炼制技术的发展[J].化学进展,1998(1)
3黄培强。绿色合成:一个逐步形成的学科前沿[J].化学进展,1998(4)
绿色化学,又叫清洁化学、环境友好化学,其实质是让反应过程保持原子经济性,使整个反应过程无污染,反应物充分利用,达到提高反应转化率和经济效益的目的。这对于预防污染,治理污染,保护环境,节约能源有着极其重要的作用。我国提出建设环境友好型社会,走可持续发展的道路,这与绿色化学的本质不谋而合。大学生作为未来社会的接班人,就应该具有建设环境友好型社会,实现我国可持续发展道路的意识。因此,他们应该深刻理解绿色化学的理念,丰富绿色化学的知识,满足社会发展的需求,为服务于社会做准备。总而言之,在高职教育中普及绿色化学,融入绿色化学十分重要。
2在高职化学教育中融入绿色化学的方法探讨
随着绿色化学概念的深入人心,各大高校纷纷对推行绿色化学教育做出举措。但是由于绿色化学概念较为新颖,教学方式提出较晚,还有很多不足之处,下面就如何加强高职化学教育中绿色化学部分提出几点建议。
2.1提高教师重视程度
由于教师质量参差不齐,部分教师还未意识到绿色化学理念在化学教育中的重要性,更未关注绿色化学所独有的教学方式的变化。作为高校教师,面对化学教育上的重大改革,首先应端正态度,充分认识绿色化学对社会和环境的重要作用,积极的学习和了解有关绿色化学的相关知识,做到读书破万卷,讲课如有神的境界;其次,应宣传和推广绿色化学理念,提高自身专业技能,更新知识体系,将讲课内容向绿色化学方面过渡,及时向学生传达先进知识;第三,要培养学生的绿色化学意识,在此基础上才能强化授课效果,并使学生对绿色化学有了清晰的认识,从而再日后的学习中发挥主动性,积极拓展知识范围。
2.2编写绿色化学专用教材
教材是教学的基础,在教材中贯彻绿色化学理念,才能真正使其深入学生之心。教材的编写,首先应对传统化学的反应式进行优化,使其达到绿色化学的标准。例如接触法制硫酸一节中,硫铁矿燃烧后的残渣富含铁元素,可回收用于炼铁工业,废气中含有一定量的SO2,若直接排放会污染空气,此时将其通过石灰乳或氨水,便可得到生石膏或亚硫酸铵,成功消除了污染并生产了副产品。再比如,CuCl2制备中,涉及到消除溶液中铁和亚铁离子的问题,若是使用教材所述的NaClO去除,则会产生新的杂质,增加了CuCl2制备的难度。若是从绿色化学角度思考,可采用H2O2做氧化剂,还原产物为H2O,不会造成污染,而且其分解产物为O2和H2O,亦没有造成污染,因此是良好的氧化剂。再者,教材应对绿色化学有一个系统的讲解,以帮助学生了解该行业的作用,重要性及发展前景等。讲解除了基础的概念性质外,还应包括研究成果,作用原理,应用方面等。尤其是其保护环境,实现可持续发展道路的作用。
2.3优化实验教学方式
化学实验是化学教学中的重要组成部分,在试验中贯穿绿色化学理念,也是化学教育中融入绿色的有效途径。
2.3.1微型实验的开展
绿色化学倡导下,一种新的实验方式应运而生,这就是微型化学实验。这种实验可以通过改良实验方式,用更少反应原料、更小实验仪器、更短实验时间得到同样的实验结果,这样便能有效降低污染,减少能耗,节约资源。高职化学实验中不乏操作具有一定危险性,试剂具有一定污染性,药品具有一定毒性的实验,这时采用微型实验便是绿色化学的集中体现。例如2,4-二硝基苯肼与醛,酮进行反应时,可在井穴板上,用滴管取一至二滴进行反应,即可观察到明显现象;再比如做氯气取用实验时,用针管取用可有效防止氯气外泄,并很好地控制了用量,避免了对人体的损害和对环境的污染。
2.3.2利用多媒体开展实验
对于一些危险性强,安全性要求高,原料消耗巨大,对环境影响恶劣的实验,在实验室内进行污染大,浪费大,操作难,并且效果可能并不理想。这时,可以采用多媒体的方式来教学。使用教学软件可以准确模拟出实验现象,学生观察多媒体设备也更直观,更清晰,可以准确快速的得出结论,有效避免了浪费和污染,满足绿色化学的教学理念。
3结语
总而言之,通过改变教学观念,编写专用教材,优化实验教学等措施,就能给学生们灌输绿色化学的含义,在潜移默化中使他们理解、记忆并重视绿色化学的应用。我相信,通过以上措施,绿色化学便能在学生中有效的推广开来,在今后的国家建设事业中发挥举足轻重的作用。
绿色化学是在环境友好化学的基础上发展起来的,它的核心内容主要是讲在化学实验过程中,利用化学技术,尽量减少或者完全不使用有毒试剂和减少或避免有害物质的产生。绿色化学概念于20世纪90年代提出,它不同于传统化学,是以环境保护意识为指导,尽量避免污染环境的化学。绿色化学有以下特点:
(1)反应原料绿色化;即化学反应的原料为毒性低且可再生物质。
(2)化学反应绿色化;充分提高原子的利用率,减小副反应的发生。
(3)催化剂的绿色化;催化剂为无害的,如生物酶等。
(4)溶剂的绿色化;目前实验室采用的溶剂大多数有毒、易挥发、易燃烧,应该用对环境无污染的溶剂,如水,超临界流体等。
(5)产品的绿色化;化学反应所得到的产物必须为绿色产品,对环境不造成污染。
2实验过程中绿色化学的实施
绿色化学是“防”,环境保护是“治”,绿色化学是从根源上杜绝污染源。按照Anasta和Warner提出绿色化学12条原则和从化学品出发的5R原则:拒用(reject)危害品,减少(reduce)用量,循环利用(reuse),回收再利用(recycle),再生利用(regenerate),基于原子的最大化利用,采用以下方案来保证绿色化学的实行:
(1)设计符合绿色化学标准的实验
教师应精心设计对环境无污染的环保型实验来指导学生,如蒸馏、沸点和熔点的测定。
(2)按绿色化标准对现有实验进行改进
根据绿色化学的特点,教师可在下面几个方面进行修改:减少实验试剂的用量(采用半微量或微量实验);选择绿色催化剂;选择绿色溶剂;改进反应方法,尽量减少反应步骤;引进新的实验技术如微波辐射加热技术和计算机模拟技术等。
(3)对实验室的“三废”进行回收和处理
由于实验产生的大量有毒有害物质,实验室应制定相对应的回收处理方法,对实验室的“三废”进行回收和处理,减少化学实验对环境的污染。
(4)实验项目连续化
传统的化学实验多为“孤立型”实验,而实验过程中得到的产品需要进行处理,这样不仅造成了实验试剂的浪费,还对环境造成了不必要的污染。因此在设计实验项目时尽可能把各个单一的实验尽量联系起来,实现实验的连续化。此外培养学生的绿色化学理念也十分的重要,加强学生的环保意识,同时还加强对学生的实验室安全教育。可从下面几个方面对学生进行绿色化教育:(1)学校多开展关于绿色化学的专题讲座,树立学生的绿色化学观念。(2)在课堂上对学生进行绿色化学教育,培养学生的环保意识(3)在实验项目设计和具体实验教学中体现绿色化学理念。
3结论
绿色化工技术是通过改进改良现有的化学技术及方法,对化学原理的应用和使用工程技术来减少甚至消除化工原料、催化剂、溶剂、化学废物或化工产品等能够污染环境的物质,实现废物零排放,减少其对人类健康和生态环境的危害,建立友好环境。用“资源-产品-再生资源”这种全新的循环物质流动过程替换掉过去的“资源-废物”方式排放的流动过程。利用先进的绿色化工技术,研究出新型环保产品,及绿色工艺技术的运用实现清洁生产,从而大幅度降低三废排放量【1】。21世纪,绿色化工技术已经被国际发达国家在化学有机合成、生物化学、分析化学、催化等领域列为主要的研究发展方向之一。在我国制定的“九五”发展规划中,绿色化学与技术在酿造、制药、造纸、印染、海水淡化等行业作为应逐渐补充及开发应用的重大研究项目。
2绿色化工技术的开发
2.1原料的选用
绿色化工科技的发展,如果不从化工污染、化学反应的源头着手,那么始终是治标不治本而且十分被动的措施。那么化工科技及工艺发展过程中,选择无毒害溶剂、原料、催化剂等化学原料来进行化工生产、制作化工产品可实现零排放、零污染的清洁生产和加工原则,有效防止和控制化学污染的产生。近年较为常见的无害化学原料为:野生植物、农作物等生产物质。将芦苇、树木等天然野生植物纤维,以及稻草、麦秸和蔗渣等农副产品的废弃物作为原料加工糠醛、醇、酮、酸等化工原料。还有利用生物质气化产生氢气等,都是绿色化工技术中原料选择应用的非常好的例子。
2.2无毒害催化剂的选用
在百分之九十的化工生产中催化剂是提高反应速率的必需品。然而在绿色化工科技的开发过程中,无毒害的烷基化固相催化剂是国内外研发工作的重点。南京大学徐国际【2】利用环境友好性绿色化合成过程对烯丙基醇类化合物作为烷基化试剂,在无溶剂的条件下对1,3-二羰基化合物进行直接烷基化反应,反应后处理步骤简单,且催化体系可以循环使用,四次催化循环后收率仍然能大于84%。
3绿色化工技术在化学工业中的应用
3.1清洁生产技术
清洁生产技术是无毒、无害、无污染、无废物排放的绿色化工技术,包括辐射热加工技术,绿色催化技术,临界流体技术等。在冶金工业、印染工业、煤气化、制甲醇、垃圾处理、海水淡化等行业都得到了很好的运用。此外先进的脱硝脱硫技术、垃圾制沼气技术、高效清洁的煤气化技术、利用风能太阳能等自然能发电技术等等这些都利用了清洁生产技术。例如,海水淡化技术的应用不仅解决了我国淡水资源匮乏的现状,还利用有效的化学方法将海水中的盐水分离,在海水淡化的预处理过程中不会产生任何对环境状况的不良影响,也没有对生态环境造成伤害。而且,在海水淡化预处理过程中所产生的氢氧化镁作为一种成本低廉、工艺简单、不产生二次污染的清洁化工产品,具有非常广阔的发展前景。
3.2生物技术
生物技术领域包含细胞、基因、微生物和酶等技术范畴,其主要应用在化学仿生学和生物化工两个方面。生物酶在作为一种在生物体内的催化剂,具有高效、转移性,可以参与到各个生物化工的合成过程中。另外,化学仿生学中的膜化学技术也是这一领域中广泛应用的生物技术。在绿色化工技术中采用生物技术,可以利用再生资源合成化学品。从早期来源于动植物中的有机化合物原料,到后来以石油和煤炭作为原料。例如,在绿色化学工程与工艺中,制备丙烯酰胺,利用自然界中的酶替代丙烯腈催化合成丙烯酰胺后,大大降低能耗,且没有污染环境副产物产生。由此可见,利用广泛存在于自然界中的酶当做催化剂,与工业酶及一般的化学催化剂相比,自然界中的酶具有无污染、反应条件温和、产物性质优良的特点。
3.3生产环境友好型产品
关键词:建筑学;绿色发展;前景
0.引言
绿色发展理念是可持续发展理念下建筑学领域的具体探索和实践,也是建筑学发展的新的探索。在当前环境问题日益突出的发展背景下,建筑学的发展就要寻找新的发展方向,绿色发展是未来建筑学发展的重要方向,通过从理论层面对其进行探究分析,就能为建筑学的绿色发展理念在实际中应用提供有益发展思路。
1.绿色建筑发展理念内涵及绿色建筑学发展意义分析
1.1绿色建筑发展理念内涵分析时代的不断进步发展,在多元化的思想交汇下对建筑领域的发展也有着很大影响,建筑学作为综合性的学科,和时展主题相结合,也是促进其可持续发展的重要保障举措。绿色发展理念在不同范围以及学科当中的概念也有着不同,从建筑学的角度来看,绿色发展理念就包含着资源能效型的理念,也就是对资源进行充分化的利用。绿色发展理念要求对各种能源要充分利用,对可再生能源的利用作为首要选择[1]。同时还包含着建筑和自然融合的思想观念。人类是自然界的重要组成,建筑学的发展也在时间的推移下发生着变化,在思想观念上更加的进步。其中将建筑和自然相融合的观念进行体现,就使得建筑学的整体发展呈现出进步文明的特征。1.2绿色建筑学发展意义分析绿色建筑学发展对建筑领域可持续发展有着促进作用。当前我国在资源能源的消耗量上比较大,在面临着资源能源枯竭的同时,建筑领域就要充分注重绿色发展理念的融入,构建节能环保型的建筑,通过对可再生资源的充分利用,最大程度减少能源的消耗。只有从思想观念上及时性转变,才能有助于建筑领域的可持续发展。绿色发展理念对丰富建筑学的理论也有着积极意义,绿色发展理念和我国当前的可持续发展政策相符合,对各专业的合作程度以及责任感也能加强[2]。建筑的建造在程序上比较多,对专业的划分细化,通过绿色发展理念的充分融入就能有助于建筑学的系统化。对新能源的利用以及新材料的应用对建造成本就能有效降低,对整体的建筑发展理念创新也有着积极意义。
2.绿色发展理念下的建筑学发展历程和前景
2.1绿色发展理念下的建筑学发展历程绿色发展理念下的建筑学发展经过了长期积淀,在理论体系上得到了丰富化。绿色是大自然当中的常见色彩,大家对绿色也都有着统一的认识,绿色象征着朝气蓬勃以及希望和生命。绿色发展理念在进入到新时代后就得到了重视,在各个行业中都得到了广泛应用。绿色理念在生态学以及环境科学理论指导下,对人和自然的和谐发展的观念在建筑领域中的应用有着促进[3]。绿色发展理念也成为对社会经济以及环境相处目标实现的重要理念,对大自然的生态平衡比较有利。上世纪六十年代,奥戈亚在设计结合气候:建筑地方主义的生物气候研究报告当中对建筑设计和环境气候等相互关系进行了阐释,并提出了生物气候地方主义的相关理论,这一理论的提出对建筑设计的发展产生了很多影响。后来又有建筑设计师杨经文对设计结合自然:建筑设计的生态基础当中对生态设计和设计的整体等内容进行了详细阐述。建筑设计要对实际的结构关系进行考虑,将绿色设计理念和建筑表现力相结合是值得重视的[4]。通过绿色发展理念的应用,就能促进建筑设计的完善性以及多样性,将绿色设计预支相结合,就能对建筑学的内涵丰富化和先进性呈现起到促进作用。2.2绿色发展理念下的建筑学发展前景绿色发展理念下的建筑学发展,是在诸多的学者不断的探索研究,以及和时代进步相结合的研究基础上探究的内容。上世纪六十年代索勒里提出的建筑生态学理论讲建筑学和生态学进行了结合,这是建筑学的绿色发展理念发展的雏形。其希冀能设计出三维尺度的城市,对能源资源利用率进行提高,以及降低能耗等,是重要的研究内容。在上世纪七十年代麦克哈格对设计结合自然进行了发表,通过对一些城市地区的开放空间以及空气库研究等,就提出了系统观点以及方法。绿色建筑体系的深化以及创新,从科学的发展观点出发,在生态系统的良性循环原则基础上的绿色建筑学研究,得到了进一步发展。绿色建筑学的发展以及完善,还需要和当前的社会经济发展情况相结合,以及将可持续发展观念能与之相结合,深化建筑学的理论知识体系。绿色发展理念下的建筑学发展,要从可持续发展观念角度出发进行研究,适应可持续发展观的建筑教育的环境。在建筑生态意识教育层面要能不断加强,建筑师在进行创作过程中和时代以及当前社会认识水平是分不开的,建筑师也有责任引领建筑进步的潮流。在新的发展时代,要更加的关注历史以及人文和生态环境的发展,并将其和建筑学进行结合。可持续发展建筑教育的理念要能及时性的转变,新的建筑运动前,古典建筑学对建筑形式以及文化和美学等法则比较重视,在涉及到的建筑科学以及技术层面并不是很多[5]。新的发展环境下,就要能充分重视绿色发展理念和建筑学的紧密联系,将其和建筑教育相联系,通过专业化的教育来提高人们对绿色建筑学发展的认识。
3.结语
总而言之,建筑领域的发展需要和时展背景相结合,从多方面来丰富建筑学的理论知识内容,为新时代的建筑领域可持续发展带下坚实基础。通过从理论层面对绿色建筑学的发展历史研究以及内涵的分析等,希望能更好的为建筑学的理论体系丰富完善提供有益观点。绿色建筑并非新的建筑形式,在当前的建筑设计中将绿色发展理念与之相结合,就能对生态环境的保护起到促进作用。
参考文献
[1]王祎显。浅谈建筑节能在建筑设计中的应用[J].门窗。2016(11)
[2]罗松。绿色建筑理念、建筑特征及其在建筑设计中的实际应用[J].江西建材。2016(19)
[3]吴敏。建筑设计中绿色建筑理念的应用[J].建材与装饰。2016(35)
[4]何忠家。节能理念在建筑设计的应用研究[J].绿色环保建材。2016(08)
关键词 小论文 多民族 绿色化学 公选课
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdks.2015.02.048
Application of Writing Small Paper for the "Green
Chemistry" Public Elective Course
WANG Feng
(College of Chemistry and Chemical Engineering, Xinjiang University, Urumqi, Xinjian830046)
Abstract The reality about "green chemistry" of public course at the condition of multi-ethnic students learning environment in Xinjiang university was analyzed. The role of writing small paper in the teaching was illustrated, some practices and experiences raising interest and improve the level of writing were summarized.
Key words small paper; multi-ethnic; green chemistry; public course
公选课是高校教育的重要组成部分,其目的是培养专业面广、综合素质高、具备文理工等多学科知识的复合型人才。在高等教育向宽口径、厚基础、综合化、素质化方向发展中享有重要意义。①绿色化学(Green Chemistry)是当今国际化学科学研究的热点和前沿,是利用化学原理从源头上减少或消除化学品在生产和使用过程中对环境污染的化学。是减少资源消耗、开发新能源、消除环境污染、实现循环经济和可持续发展的重要科学基础。国内外许多大学比如澳大利亚Monash大学,美国Scranton大学,美国Illinois大学,美国波士顿Massachusetts大学,我国科技大学、四川大学、天津大学、山东大学等等均开设了“绿色化学”课程。新疆大学于2005年面向全校学生开设了“绿色化学”公选课。课程将学生领进了丰富多彩的化学世界,介绍了用化学原理研究工业、农业、医药卫生、日常生活等等领域中的绿色化知识,以其新颖的知识体系,多样化的内容满足了学生渴求知识的需求,在提高学学生科学素养,培养学生综合能力等方面起到了积极的作用。
新疆是多民族共同生活的地方,有维吾尔、汉、哈萨克、回、蒙古、柯尔克孜等47个民族。多民族学生共同学习是新疆大学的特色。作为综合性大学,新疆大学现有哲学、经济学、法学、文学、历史学、理学、工学、管理学、艺术学九个学科门类的89个本科专业。因此,“绿色化学”的课堂上有众多少数民族学生参与,此外,由于各专业学生选课积极性高涨,课堂人数较多,每个班多达120人。在这种母语不同,专业不一,学生众多的情况下。如何保证教学质量是“绿色化学”教学中最具挑战性的工作。我们认为:在公选课教学中,学生的参与程度尤为重要。积极的参与能够提高学生的学习兴趣,有利于形成自主学习的氛围,有利于培养正确的思考方式和创新意识。而撰写小论文在调动学生积极性,开拓学生思维能力,拓宽学生视野,提高学生参与能力等方面显示出了独特的作用。将其应用于绿色化学教学,是提高教学质量的有效途径。教师在撰写小论文教学过程中的作用至关重要。为了把握好这一重要的教学环节,通过思想和技术上的细致工作,总结出一些做法与体会。
1 小论文的组织与实施
绿色化学公选课的教学重点向学生介绍绿色化学思想、原理和技术。提高的学生知识水平,科学素养和社会责任感。小论文的完成过程是对学生综合能力的严格的训练。课程内容丰富,具有实际应用性强的特点。而选修课的教学目的不同于专业课,我们在指导小论文写作时做了以下几方面工作:
思想重视:写好小论文,首先要使学生从思想上重视这项工作并能主动乐意完成论文写作。调动学生的兴趣,提高他们的积极性非常重要。为此,采用了“角色互动”教学法:在教学过程中,将论文的重要性和在本课程的作用作为重要的教学内容介绍给学生。给学生提供相应的读物包括科普文献,专业研究和前沿报道,使他们认识到论文在记录和传播科学研究成果,表达科学思想和学习知识中的重要作用。在讲授重要概念,典型工艺和实际产品性能等内容过程中,穿插一些通俗易懂的科学论文,介绍当今社会中绿色化学的发展和研究进展,使学生对论文有足够的感性认识。 在此基础上与学生进行“角色互动”:即让学生将自己模拟成论文的作者,让他们思考一些问题,例如:“如果我是论文的作者,看到自己成果和学术观点得以发表,我有怎样的感受”,“如果我是论文的执行者,我该怎样做”,“如果我写小论文,有哪些收获,会得到怎样的锻炼”等等。这种“角色互动”能够引导学生理解和思考小论文的作用和重要性,提高了学生的参与意识,调动了学生的积极性,在组织动员学生撰写小论文的工作中起到了积极作用。
打好知识基础:课堂教学内容是小论文的主要来源。一篇高质量的小论文,一定是以坚实的科学知识为基础。为了使学生掌握好“绿色化学”的知识,在教学实践中,我们认真组织教学内容,以绿色化学原理,绿色化学技术和绿色化学产品为主线,使学生明确学习目的,系统掌握知识理论与实践。为了加强理解,在教学方法上,将传统课堂的讲授与课堂讨论、课外自学、互动等教学方法有机地联系在一起,提出了适合本课程的多维互动教学模式。利用现代化教学手段如多媒体,案例分析,专题讨论等提高教学效果。这些做法,为学生撰写小论文奠定良好的知识基础。
合理选题:写什么,是学生特别是少数民族学生撰写小论文遇到的首要问题。传统上有教师统一命题和学生自己命题选题方法。由于参加课程学习的学生民族成分多,专业不一,具有不同的文化背景和思维方式,对课程内容的理解程度存在差别。因此,论文的题目需要兼顾不同民族,不同专业的学生。在这种情况下,教师统一命题会在题目内容、难度和广度等方面不能很好地兼顾不同类型的学生。虽然学生自己命题在一定程度上可以发挥学生的自主能力并培养其总结提炼的能力。但也有不足,主要表现在题目内容分散和普遍简单两方面:有的题目与绿色化学知识相差甚远,不能反映学生对本课程的掌握程度;有的题目科学元素较少,不能反映出论文应有的学术内容。为了保障知识体系的完整性,兼顾学生的不同需求,我们采取教师命题和学生选题的兼容模式:教师先提出要完成的小论文的主题内容,学生自拟论文题目,即在选题过程中,教师把握方向,学生具体凝练与操作。教师提供的论文内容要体现公选课理论联系实际,贴切社会和生活的特点。不能太深而超越学生现有水平,也不能太浅而反映不了小论文的学术水平。此外,论文内容要全面,比如绿色化学原理,绿色化学技术,绿色化学产品,绿色化学与环境保护的关系,绿色化学前景等,给学生多一些选择,使他们按照各自感兴趣的内容选题,保证论文质量。
形式多样:对于多民族多专业的特点。采取“百花齐放”的论文形式更能发挥学生各自的优势。论文可以是一份调查报告,可以是对某一知识点的讨论与总结,可以是一个研究结果或工艺设计的介绍,也可以是一份新闻报道。这样做,符合了多民族,多专业的实际情况。从心理学角度讲,达到了“投其所好”的效果。给学生提供充分展示自己风采的平台,让他们发挥自己的专业和写作特长,将绿色化学的知识和成果表现出来。此外,形式多样也为课程教学提供了丰富的素材,促进了师生之间,生生之间的交流与和谐,调动了学生写论文的积极性。
严格要求:从科学意义上讲,撰写小论文具有严密的思维体系、表达方式和写作技巧。虽然学生撰写是课程相关知识的介绍、总结或综述。也必须严格训练,体现论文的学术性、科学性、规范性和创新性,建立扎实的基础知识体系,培养良好工作作风。根据课程特点,我们重点把握了文献查阅、论文格式和创新性等环节。文献是高质量论文的支撑材料。准确查找和合理分析文献,是提高学生写作能力,保证论文质量重要途径。因此,我们将文献检索知识融入课堂教学,介绍图书馆的数据库资源和查阅方法,同时也提供了与相关的网络资源和图书资料,引导学生利用资料平台获取有价值的信息。课堂上,针对每个学习专题,均提供2~3篇参考文献,指导学生分析文献内容,提炼重点和精华。要求学生在论文写作时必须运用一定数量的参考文献。论文格式的规范性是是体现论文内在质量的外在表现,是对学生基本功训练的重要内容。在指导学生撰写论文的实践中,要求学生写好中英文摘要、关键词、参考文献等论文要素,严格按的统一格式要求写作。为保证小论文的新颖性,要求学生明确论文内容和论点,摆出充足的数据和论据,合理分析并提出自己的见解和正确的结论。
自评互评:将论文的评价标准公布给学生,要求他们在提交之前认真自我评价评或互相评,这对学生能力的培养同样重要。通过评价,学生能够认真思考自己的观点,分析所出现的问题并加以纠正,能够总结经验提高写作水平。评价内容包括选题的合适度,内容的明确性,观点的新颖性,论证的逻辑性,论文结构的合理性,文字表达的规范性等。此外,评价标准要能体现学生对课程内容的掌握程度和运用水平,体现学生的综合素质。
加强交流:交流是互相学习,共同进步很好的渠道。在绿色化学的课堂上,鼓励学生将自己的小论文作品以报告或专题讲座的形式在课堂上介绍给老师和同学。合理安排报告者的民族、专业和报告内容。要求报告人在认真准备的基础上,运用先进的技术制作多媒体课件,以生动的语言和表演来宣讲自己小论文。宣讲结束后,组织听讲学生提问,讨论和点评。最后,教师对每一位报告者的表现进行点评,主要评价其论文写作质量,课件制作水平,讲解艺术效果等。通过交流,锻炼了学生的理解能力,提高了他们的自信心,训练了口才,提高了表达能力。
2 指导小论文的体会
撰写小论文调动了学生的学习积极性,是绿色化学教学的有效手段。由于公选课的教学内容,教学对象及教学目的与专业课有不同程度的区别,教师指导小论文的过程中,要全面了解学生的实际情况,比如学生族别,专业,年级等。在此基础上,要认真设计小论文的内容,使其符合不同层次,不同知识水平的学生的要求,做到精心组织,周密安排,全力以赴。对学生的论文进行客观的评价,肯定学生的成绩,及时反馈论文的不足之处,与学生多沟通,多给学生发表自己学术观点的机会。与此同时,教师更要不断学习,提高学术研究水平,提高论文写作水平和科学素养,进而提高指导学生撰写小论文的能力。
基金项目:新疆大学21世纪高等教育教学改革工程三期项目:XJU2013JGY08
注释
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)
[2]徐光宪。今日化学何去何从?.大学化学,2003,(1)
关键词:环境教育 绿色学校 廉洁文化
一、学校绿色教育发展态势:任重道远
众所周知,科技的发展像一把“双刃剑”,科技的发展在给人类文明带来进步的同时,
也使人类自身的生存环境遭到了前所未有的严重破坏。我们感到庆幸的是人类作为地球环境中的主导者,还有着自我反省的意识和悔改的能力。越来越多的人已经逐渐认识到环境保护的必要性和重要性,环境保护已经成为当今世界的一个重要课题。学校是教育的主要场所。学校进行环境教育的有力条件是其他任何部门所无法比拟的,因此,学校“绿色教育”便在世界各地广泛兴起。因此,中国的学校绿色教育,作为环境教育这一伟大系统工程的一个重要环节还亟待加强,亦可谓任重而道远。
二、学校绿色教育的发展现状:不容乐观
人们的生态意识尚待增强,人们的环境素养有待提高。根据我国的环境教育的实践来看,这些方面的素质都普遍较低。主要集中表现在环境情感不深,环境认知水平低,环境伦理观念不强,环境技能水平不高,环境习惯没有形成自觉。这是一个很严重的问题,是一个需要全体公民共同加以解决的的问题,仅仅是单个人素质的提高是不成的。在学校里面就需要科学规范的管理和学生的自觉学习和遵守。学校环境教育中存在的一些问题亟待解决。这些问题的广泛存在值得我们思考,它们是作为一个整体的各个方面出现的,我们不能忽略其中的任何一个问题的解决。这一系列问题的出现将会严重导致我们进行环境教育的不良效果,因此我们必须尽快相处办法对这些问题加以很好地解决。
三、学校绿色教育的发展对策:科学有效
明确教育目标,健全教学体系。教育的目标随着社会的发展而变化,新时期环境问题已经成为全球共同关注的课题,经济能否可持续发展关系到未来社会我们的生存和发展。环境素养是构成未来公民综合素质的一个重要组成部分,因此我们一定要明确教育目标。加强环境教育的师资建设,加大环境教育的资金投入。我们都知道教师是教育的主要参与者,学校绿色教育也不例外。从某种意义上说,学校绿色教育的开展能否成功,教育质量的高低直接取决于环境教育师资队伍的强弱。因此我们必须大力加强环境教育的师资,开展环境教育的实践活动,尽快建立环境教育的评价机制。环境素养的提高不单是环境意识的增强和环境知识的增强,更重要的是在于环境技能的提高和良好环境习惯的养成。对环境教育的开展试行奖罚分明的评价机制,用以对环境教育进行鼓励和鞭策,使我们的学校绿色教育能在一个良好的生态环境教育氛围中顺利开展。
四、学校绿色教育的发展归宿:廉洁文化环境
环境友好型校园的内涵,指的是全校都彩玉有利于环境保护的教学方式、生活方式、消费方式、建立人与环境良性互动的关系。环境友好型校园的特征从本质上可以说是一个全校性、综合性、广泛性的学校绿色教育的结果,根据目前国内外一些绿色学校的成功典范的考察,可以归结为一些共同特征:第一,有一个对环境友好的课程。第二,具有对环境友好的教育氛围。第三,鼓励校内人员全员参与,从可持续发展的教育观出发,学校作为可持续发展观念的传递者和实践地,应当提倡公平、民主、尊重、信任、平等观念。第四,学校重视校园环境和当地环境教育的资源。第五,社区与学校的互相开放。第六,鼓励以学生为中心,丰富的教育教学方式。高举“绿色”旗帜,实现美好愿望。环境友好型校园是广大师生追求的一种理想,也是新时代我们解决环境问题的必然要求,加强学校“绿色”教育,建设环境友好型校园,意义非常重大。
参考文献
[1]黄宇。国际环境教育的发展与中国的绿色教育[J].比较教育研究,2003(1)
1.素质教育需要绿色化学教育理念当前社会推崇一种化学教育模式即绿色化学教育.通过绿色化学教育理念,引导学生关心社会热点问题,了解社会对化学的某些误解,相信化学有着美好的未来,增强学生学习化学知识的兴趣.绿色化学教育可以引导学生尊重大自然、热爱大自然,使学生成为未来社会中的绿色人才.
2.化学新课程中渗透绿色化学教育模式人类与大自然想要得到和谐,需要通过绿色化学理念去完成.绿色化学教育是一种全新的教育模式,虽然绿色化学对大部分从事化学工作的人来说是一种全新的概念,但是化学工作者在工作中的诸多方面已经做到了将绿色化学融入到实际操作中.在化学教学中,由于多方面的原因,绿色化学教育理念的渗透还不到位.
二、化学教学中渗透绿色化学教育理念
1.利用课堂教育渗透绿色化学理念化学教师需要心怀绿色化学理念是一种持续发展的理念,将绿色化学的内容贯穿到化学教育整个过程中,让学生认识到绿色化学对化学发展的重要意义以及绿色化学在未来发展中对社会的影响与作用.化学教师需要结合课本知识将绿色化学理念融入到整个教学过程中.例如,在讲“硫酸的工业制法”时,教师可以设计以下问题:工业生产过程中有哪几个主要的生产阶段?为什么要将硫铁矿粉碎?为什么要在沸腾炉旁安装“废热”锅炉?为什么要在接触室中央安装热交换器?为什么要用98.3%的硫酸吸收SO3?为什么要将SO2和O2循环使用?通过让学生解决问题的方式,渗透绿色化学倡导的“最大限度地利用原料、能源,尽可能减少污染物的排放”的理念.又如,在讲“烯烃的加成反应”时,教师应让学生明白“原子经济性”的重要性;在讲“烯烃的聚合反应”时,教师应让学生了解聚乙烯、聚氯乙烯等塑料引起的“白色污染”和给环境造成的压力,提倡使用纸包装或可降解塑料包装.
2.通过化学习题渗透绿色化学理念社会的绿色可持续发展建立在化学教学的过程中,教师要引导学生加强绿色化学意识.选择绿色化学习题,让学生通过解题,逐渐产生绿色意识.例如,这样一个题目:甲、乙、丙三个学生设计制备Cu(NO3)2的实验方案.甲:Cu与稀HNO3反应;乙:Cu与浓HNO3反应;丙:Cu先在空气中灼烧生成CuO,再跟HNO3反应.试评价三个实验方案的优劣.该题就是需要学生从原子利用率高、副产品对环境污染小、试剂用量少的角度评价实验方案的优劣.
3.将绿色化学理念渗透到生活中化学是一门应用性和实践性较强的科学,化学知识已经大面积渗透到社会生活以及个人生活当中,化学变化、化学物质以及化学现象相当贴近生活.因此,绿色化学理念的重要思想需要完全融入到生活和社会中.在教学中,化学教师应该从日常生活着手,通过身边的事例引导学生学习并运用绿色化学理念.
4.宣传绿色化学理念组织学生在校外开展绿色化学理念的宣传活动,在市区环保局或小区内义务做宣传,尽量将宣传材料分发给市民,创办知识咨询处.在宣传活动中主要针对可持续发展、清洁生产、人与大自然、环境、绿色标志等进行宣传.在咨询过程中,通过案例分析,采用绿色化学理念与技术,将社会与大自然联系起来,在人文与化学科学之间搭建桥梁,让学生和居民认识到社会与化学、经济与化学、环境与化学之间的关系,改变传统思维方式,以科学为基础分析社会中的问题.通过学生和教师对绿色化学理念的掌握,让居民改变对化学工业的误解,对化学工业产生新的认知,对化学产生浓厚的兴趣.在日常生活中用绿色化学的手段可以间接地帮助解决化学与大自然产生的污染.
关键词:创新教育绿色化学实验
1999年6月13日颁布的《****中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》中明确指出:实施素质教育是“以培养学生的创新精神和实践能力为重点”。化学创新教育是对学生实施素质教育的重要组成部分之一。
1化学教学中创新教育模式的研究
化学是一门以实验为基础的学科,在化学教学中,要把培养学生的创新精神和实践能力作为素质教育的重点,就要改革“填鸭式”的化学教学模式,积极实行启发式和讨论式教学,激发学生独立思考和创新的意识,切实提高教学质量。要让学生感受、理解化学知识产生和发展的过程,培养学生的科学精神和创新思维习惯,重视培养学生收集信息的能力、获取新知识的能力、分析问题和解决问题的能力。
培养学生的创新精神,必须遵循思维科学的规律。人的大脑两半球基本上是以不同的方式进行思维的[1],左脑倾向于对抽象材料(概念、数字、理论)形成概念、作出判断、用推理的方式进行抽象思维;右脑则通过对形象材料、表象的加工改造进行形象思维。一个人的思维分为三种:抽象(逻辑)思维、形象(直觉)思维和灵感(顿悟)思维。创造思维是思维的最高形式,创造活动是通过抽象思维和形象思维协同进行的。通过对创造过程四个阶段的研究结果说明,形象思维在创新过程中,起着关键的作用[2]。所以,我国著名科学家钱学森说[3]:“我建议把形象思维作为思维科学的突破口。”
可是在教学理论上,由于“左脑优势”理论的长期影响,多年来化学教学一直偏重于运用左脑的功能,而忽视了右脑的开发。长期以来在化学教学中对操作性知识,主要是由老师“代劳”(演示实验),理论知识是由课本和老师先入为主地描述给学生,这对右脑的开发和真正学好化学是无太大价值的,从而使化学教学失去了在对学生实施素质教育系统中别的学科不可替代的特殊作用。
在化学教学中实施素质教育,就要根据化学的学科特点,有意识的开发学生右脑智力,把两种思维有机地结合起来,这样才会使教育思想、教育方法、和教学过程发生深刻的变化。
化学教学的创新教育模式[4]中,关键的一环是必须尽可能让学生在课堂上边学边做实验。在教师引导下,学生自己做未知的实验(而不是由老师进行演示实验),强烈的好奇心和丰富多彩的实验现象,能激发学生认真地进行实验操作,仔细地观察实验现象,深入地分析和探索实验现象的本质。在这种生动活泼的启发式和讨论式教学中,大量的实验表象在学生的右脑里积累,能促进学生形象思维能力的发展;积极主动地对化学实验现象本质进行探索,能促使学生左脑抽象思维能力的提高。这种左右脑协调发展,创新思维能力得到提高[5],实践能力得到增强的化学课堂教学,是我们在实施素质教育过程中要探索的化学教学创新教育模式的重要组成部分。
2绿色化学实验是实施化学教学创新教育模式的重要保证
绿色化学(Greenchemistry)是一门从源头上阻止污染的化学[6],是可持续发展战略在化学领域里的体现。它是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的化学物质的使用和产生。把绿色化学思想贯穿在化学教学的全过程中,一方面是为了从小培养有强烈环保意识的人,另一方面绿色化学实验本身就是化学教学中实施创新教育的重要内容和必要保证。
让学生在课堂上边学边做实验,应该具备以下基本条件:
(1)有适合于学生在课堂上操作的小型、便携、易掌握、能快捷装配的实验仪器;
(2)取药品方便,实验安全,试剂用量少,产生的废液少,几乎没有毒气污染。
我们研制的“大学中学通用化成套微型化学实验仪器”为学生在课堂上边学边做实验提供了硬件实验设备。学生手提实验箱进入课堂,在没有通风设备并且坐得满满的课堂里边学边做实验,重要的问题之一,就是学习过程几乎得在没有毒气污染的环境中进行。所以,对绿色化学实验的研究,就成为我们在实施化学创新教育过程中必须认真研究的问题。
2.1绿色化学实验的研究
化学教学中绿色化学实验的研究,涉及到实验指导思想、实验内容选择、实验仪器研制、化学反应过程、实验装置和步骤的设计等实验各方面绿色化的研究。目前我们主要在以下方面进行了初步的研究与教学实践:
(1)研究新的绿色的化学实验:根据化学教学需要,发现、设计或选择没有污染和安全的实验取代那些污染严重或危险性大的实验。
(2)深入对微型化学实验的研究:在能获取所需化学实验信息的前提下,采用“尽可能少剂量实验”,以减少或消除实验废物。
其中,加强对无毒气污染实验的研究是绿色化学实验研究的一个重点,因为,消除了有毒气体的污染就是消除了基础化学实验中最大的污染源。我们在采用微型化学实验进行“化学教育中的创新教育模式”实验班的教学实践中,对绿色化学实验问题进行了初步的研究与实践,营造了较为良好的课堂实验教学环境。
2.2绿色化学实验研究实例
不同浓度的HNO3与Cu的反应,是证实不同浓度的HNO3氧化性不同的典型实验,在高中和大学的化学实验里都有。实验中,浓烈的有刺激气味的NO2毒气,弥漫在实验场所,严重地影响着师生的身体健康。为了能保留这一典型实验,又不污染环境,我们进行了无毒气污染的Cu与HNO3反应实验研究,并在贵阳清华中学高一年级57人的实验班中进行了教学实践检验。
2.2.1实验过程
铜与硝酸反应
我们使用的是由教育部中国教学仪器设备上海公司推广的大中学校通用化成套微型化学实验仪器。
仪器:微型化学实验操作台120mm×200mm、10mL的双颈烧瓶、小胖肚滴管(每毫升约20滴)、连接管、U形管反应器。
试剂:浓HNO3(0.5mL)、细铜屑(芝麻大小的约6粒)。
材料:PH试纸(0.5cm2)。
学生在1分钟内安装好了实验装置(如图1所示)。向双颈烧瓶内放入4粒左右的铜屑;将吸入了浓HNO3的小胖肚滴管紧塞在双颈烧瓶的左颈上;把2粒铜屑放入U形管反应器的弯管处,并向弯管处滴入约6滴蒸馏水(水刚好封住弯管);把润湿的PH试纸放在U形管反应器的右管口(只留约0.2mm的缝)。
向双颈烧瓶内先滴入约4滴浓HNO3,Cu与浓HNO3反应,双颈烧瓶内立即充满了红棕色的NO2气体:
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O
NO2气体经连接管进入U形管弯管处的水里,并与水反应,生成HNO3和HNO2:
2NO2+H2O=HNO3+HNO2
在室温下HNO2迅速歧化,因而总反应是:
3NO2+H2O=2HNO3+NO
当双颈烧瓶内的反应减缓时,可以再逐滴滴入4滴浓HNO3,使不断产生的少量NO2气体,能缓缓通入U形管中的水里,充分与水反应,生成稀HNO3。
在这过程中,我们可以明显地观察到:起初放入U型管内水中的铜屑,没有与水反应,但当NO2通人水中后,慢慢地发现铜的表面产生了气泡,生成的气体是无色的NO气体:
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O
NO气体升到U形管管口,被空气中的氧气氧化:
2NO+O2=2NO2
生成的NO2气体与U形管管口上润湿的PH试纸里的水反应,生成HNO3,使PH试纸变红。当PH试纸变红后,可以把用水或碱液润湿的小棉花球放在U形管管口上,把产生的剩余NO2吸收掉。
为了验证是NO2与水生成HNO3使PH试纸变红,而不是NO与水反应使PH试纸变红(NO几乎不溶于水)。
把稀硝酸与铜反应生成的无色NO,直接通人水中,结果,经过较长时间不能使水中的PH试纸变红,而洗气头出口处的NO气体与空气中O2反应生成NO2后,与管口润湿的PH试纸里的水反应生成HNO3使PH试纸变红。
2.2.2实验的优点
(1)前一步反应的有毒产物是下一步反应的反应物,使前一步的有毒产物能得到很好的利用,在实验过程中几乎没有毒气散发在实验场所的空气里:
Cu与浓HNO3反应的产物NO2,是U形管内NO2与H2O生成稀HNO3的反应物;
N
O与O2在U形管口反应的产物NO2,是润湿试纸上的水与NO2反应的反应物。
(2)与常规实验相比较,这个实验能较好地显示出浓硝酸与稀硝酸、NO与NO2的区别与联系。
(3)该实验的试剂用量少,仅为常规量的十分之一左右,使实验的废弃物大大减少,而实验现象明显。
(4)该套仪器装置小巧,使用方便,全用标准10号磨口进行连接,可以快捷地安装实验装置。
(5)有利于进行启发式和讨论式教学:带着“不同浓度硝酸的氧化性相同吗?”的问题,在课堂上由教师指导,每个学生边学边做图1的实验(也可以分组边学边做实验)。在认真观察的基础上,深入对实验现象的本质进行深入研究,并对讨论结果进行验证,有利于对学生的创新精神和实践能力得到培养。
3绿色化学实验研究的展望
绿色化学实验是绿色化学新理念在化学教学中的具体体现,是化学教学中实施创新教育的重要内容和必要保证。在化学教学过程中,绿色化学实验不仅能使实验者在良好的实验环境中工作和学习,而且能使学生在实验过程中培养预防化学污染的思想和学习消除或尽可能减少毒气污染的实验技术。对绿色化学实验的研究,将为我们在化学教学中实施创新教育作出应有的贡献。
4参考文献
[1]T.R.布莱克斯利。右脑的奥妙与人的创造力,国际文化出版公司,1988:102.
[2]温寒江。开发右脑,浙江教育出版社,1997:44-50.
[3]钱学森。关于思维科学,上海人民出版社,1986:129-141.
[4]钱贵晴。微型化学实验与创新教育,化学通报,1999,(5):2-6.
[5]戚昌滋。创造性方法学,中国建筑工业出版社,1987:538-581.
[6]闵恩泽,傅军。绿色化学的进展,化学通报。1999,(1):10-15
山西省襄垣县职业技术学校 李岳岗
【摘要】在教育改革后,学科教育的实用性得到了极大的重视,化学教师更加重视绿色化学理念的融合,满足社会可持续发展的需要。基于此,本文先是分析了将绿色化学理念渗入化学教育的重要性,其次提出了绿色化学理念渗透策略。只有化学教育和绿色化学理念实现充分融合,才能经过化学教学让学生建立环保意识,让学生在生活中践行环保理念。
【关键词】化学教育 绿色化学理念 环保思维 高中化学实验渗透分析
引言
我国加速教育改革也意味着社会对教育事业提高了重视程度,在教育改革的大背景下,教师要着重培养学生形成环保意识,不仅是教育改革的要求,更是社会可持续发展的关键。在化学教育中,通过不断渗入绿色化学理念,可以让绿色理念和实践教学充分结合,在教学绿色化学知识的同时,让学生建立绿色环保意识,形成可持续发展思维。
一、绿色化学教育理念的意义和特点
绿色化学从字面意义上来讲就是绿色的化学,也就是环保意义上的化学。如今环境问题日益严重,为了共同保护我们赖以生存的环境,将绿色化学教育理念渗透到高中化学实验教学中,主要有两方面的意义,第一方面,从学校的角度来说,通过高中化学实验教学,运用绿色化学教育理念,首先可以培养教师的环保意识,并通过教师带动学生,积极的培养学生们的环保意识。并且通过绿色化学教育理念,还能够使高中化学实验中产生的化学废弃物更少,节约高中化学实验材料的同时,减少高中化学实验中产生的废弃物对人体的污染。通过课堂实践让学生们树立正确的观念,这样才能更好的在学生今后的工作和生活中践行可持续发展的理念。“绿色化学”教育理念还可以引导学生们养成绿色化学的意识,让学生在化学学习中深切感受到化学对环境污染问题的影响,并在实验过程中要时刻谨记。第二个方面,可以从国家的角度进行分析,绿色化学理念十分适应我国可持续发展的战略方针,“绿色化学”教育理念可以在化学教学中培养学生们拥有可持续发展的意识。学校作为向社会中输送人才的培养皿,有环保意识的学生在今后,往往会成为有环保意识的社会建设人才。通过对绿色化学教育理念进行应用,能够培养大批对绿色化学支持的人才,在今后的生产生活中降低化学实验所产生的污染,大大保护我国的环境,推动我国的环境保护与可持续发展。
绿色化学,又被称为环境无害化学,其含义就是在生产及教学中遵循可持续发展的要求,以此来尽量减少在化学生产和实验中产生的废物及有害物质对环境产生的伤害与副作用。在高中化学实验的教学中,绿色化学是指在引导学生进行化学实验中,尽量采用实验废物及有害物质产生较低的方式来进行,引导学生树立一种无环境污染的化学实验步骤,甚至通过对化学实验产生的污染物,进行二次处理,使其化解变为无污染的实验产物,以满足绿色化学所提倡的无污染环境理念。在绿色化学教育理念中,至关重要的部分有两方面,一是高中化学实验教学老师。化学老师的指导作用是至关重要的。在当前高中化学的教学中,不仅仅要做到知识的传授,同时也是一种素质的培养。在实验中,指导教师们需要组织并引导学生们,让他们积极参与并投入到实验中,通过化学教学中的实验课程,将“绿色化学”的理念灌输到学生的脑海中。第二方面则是参与高中化学实验的学生。通过老师对学生进行绿色化学教育理念的引导,学生有进行主动的吸收,并运用到实际生活中去,才能够将绿色化学理念成功的实践并传播出去,绿色化学教育理念在高中化学实验教学中的渗透才算完整的完成。
二、将绿色化学理念渗入化学教育的重要性以及如何将其渗透到化学实验中
在化学教育中渗透绿色化学理念有助于进行新型化学人才的培养,在教学过程中渗透绿色化学理念可以培养学生的环保意识,可以提高化学改革的动力。在化学教学中渗入绿色化学理念可以让学生产生环保体验,从绿色环保角度看待化学知识。融入绿色化学理念的教学可以培养学生形成环保习惯,提高学生化学学习的效率,为社会输送有利于社会发展的环保型人才[1]。在化学教学中,涉及到很多有毒、有害物品,使用绿色化学理念展开教学,有助于避免有毒害化学物质带来的伤害,提高化学课堂的安全性。在保障教学质量的同时,减少学生受到的健康威胁。同时渗透绿色化学理念,要求教师转变教学思维,从教师自身做起展开生态环境的保护,将环保意识传递给学生,让学生可以得到思维的转变,建立正确的生态价值观。在环保思维下展开的化学教学,更加符合社会可持续发展的要求,满足社会未来发展的需要。在环保思维指导下进行的教育,是对教学改革的落实,有助于教育事业的发展。
(一)充分把控实验内容,挖掘绿色化学的切入点
现阶段,许多高中化学实验教学中还存在着,化学实验材料浪费、试验方法不合适造成化学污染、教师对化学实验步骤不明确导致重复试验浪费实验材料等现象,为了避免这些不合理现象的发生,这就要考验教师对于实验内容的了解,是否有充足的把控与研究,只有充分的了解,才可以有效的将绿色化学的概念渗透到实验当中,达到让学生在积极参与化学实验的效果,并在实验过程中领悟到绿色化学的真谛[1]。例如,实验中的实验试剂总会出现各种各样的浪费现象,为了避免这种现象发生,可以针对实验中的各种常见试剂,设定出具体实验的限量标准,规定好一次实验用量不得超过该限量标准。这样做可以极大的节约实验试剂,避免出现浪费情况,也可以培养学生节约资源的习惯。化学实验不可避免的会产生部分有害气体,例如在浓盐酸与二氧化锰制氯气的实验中产生的氯气有刺鼻性气味,而且有毒,在此类实验中,老师要着重强调尾气的处理,减少有毒气体对环境的影响。同时,教师们可以在此类实验的基础之上,轻松的发掘出绿色化学理论在实验中的切入点。
(二)利用多媒体演示高危实验
有一些实验的危险系数是比较高的,实验过程中可能会触及到很多有毒有害物质,不仅容易出现突发事故威胁到师生的人身安全,而且还可能会对环境造成很大的危害。针对这一类的实验,是不适宜采用传统的化学实验实践操作进行演示的。现在科技发达,教师们可以事先通过多媒体、电脑、电视等设备,将实验数据设置好,再进行实验的模拟演示。通过多媒体演示高危实验的方式,不仅避免了高温实验所带来的危险性,还将其所产生的高污染化学实验产物,真正变为无污染化学实验产物。结语科技在不断的进步,人们的环保意识也日益增强,在这样的大环境下,绿色化学是化学发展的一个非常必要的趋势。通过绿色化学教育理念在当下高中化学实验教学中有效的渗透,积极贯彻绿色化学的思想,可以更好的促使学生们树立正确的化学观念、环保观念,提升学生们对于环境保护的意识以及学生们的化学素养。如果不能有效的改善化学实验中产生的对环境有害的物质,就会导致环境的持续性恶化,这样对于工业产品的生产也会有一定的影响,违背可持续性发展的原则。
三、在化学教育中渗透绿色化学理念的策略
(一)重点展开绿色化学教学内容
在化学教育中,渗透绿色化学理念,需要加入绿色化学教学内容,需要让学生突破思维的限制,明白化学和环保之间的关系。在化学教学实践中,教师根据学生个性特点和课程内容,增加绿色化学内容,在调动学生学习兴趣的同时,可以丰富学生的见识,让学生接受绿色化学的理念[2]。如教师可以根据课程内容,将课程内容和绿色化学理念联系起来。教师可以在教学中讲解雾霾现象的形成和治理,雾霾作为社会热议的讨论话题,会快速引起学生的注意,让学生集中注意力进行学习。经过对雾霾现象的讲解,教师可以将绿色化学理念向学生传递,学生可以正确认识化学知识,提高学生的环保意识。通过融合绿色化学教学内容,将绿色化学理念更完整的传递给学生,可以将化学知识和生活问题联系起来,提高化学教育的应用价值,让学生更加积极主动的参与化学学习。
(二)在化学实验中渗透绿色化学理念
在很多化学课程中,化学知识都能联系到环保知识,在教学过程中,教师需要重视和环保理论的联系,充分体现出学科优势。在化学教学中,可以形成正确的价值观,得到环保理念的灌输。例如在实验教学环节中,教师需要从绿色环保理念展开实验教学,在环保理念下将化学知识和环保知识融合起来,从而可以加强学生的环保意识。在教学化学反应实验时,教师组织学生进行讨论,针对新能源开发利用进行讨论,让学生可以更深入的了解能源问题的严重性,从而让学生在生活中重视能源问题,可以在生活中节约能源,这样才算是有价值的化学教育。教师通过将化学实验和绿色环保结合起来,让学生可以更加全面的认识化学,了解到化学的两面性,从而能够在未来的生活中,做到节能环保,从自己做起建设绿色环保社会。
(三)积极使用多媒体技术
在教育领域中,多媒体技术的使用十分常见,通过使用多媒体技术,让课堂教学取得更好的效果。如微课、慕课的使用,让化学教育效率有了质的飞跃,使得教育改革加快了脚步。为了让绿色化学理念更好地融入化学教育,要积极利用多媒体技术,充分发挥出多媒体技术的优势,激发出学生学习的积极性,让学生可以在兴趣引导下更加专注的进行化学学习。例如教师可以使用动画视频向学生展示温室效应、冰川变化,基于动画视频资料,学生更直观了解到环境污染的严重性。在激发出学生学习兴趣的基础上,教师进一步介绍引发环境污染的化学药品和化学反应。这样绿色化学理念才能得到更好的渗透。
结论
综上所述,本文先是简单分析了将绿色化学理念渗入化学教育的重要性,其次提出了渗透绿色化学理念的策略。在化学教学中,教师需要将绿色化学教学内容融入课堂教学,在化学实验中渗透绿色化学理念,更要积极使用多媒体技术展开绿色化学教学,让绿色化学理念得到传播,提高学生环保意识。
参考文献:
[1]李俊桂。绿色化学教育理念在中学化学实验教学中的渗透[J/OL].当代化工研究,2019(02):22-23.