綠色有機化學實驗探究

晁華雯

（海南師范大學化學與化工學院，海南 ?？?571127）

綠色有機化學實驗探究

晁華雯

（海南師范大學化學與化工學院，海南 ?？?571127）

有機化學實驗是化學教學的有機組成部分，開展綠色有機化學教學可以有效減少廢棄物的產生，減少環境污染。合理開展綠色有機化學實驗不僅可以促進化學教學的發展，也能夠滿足當前環境保護的要求，促進經濟的可持續發展。所以，文章針對綠色有機化學實驗的策略進行研究。

綠色；有機化學；途徑

0 引言

實驗在化學教學中占據重要地位，有機化學試驗中運用到許多化學試劑，在實驗過程中容易產生廢渣、廢水和廢氣等污染物。所以，若要減少有機化學實驗對環境的污染，就應當樹立綠色化學的理念。采用各種新技術、新方法。所謂的綠色化學主要是指通過應用相關的方法與技術從源頭上消除、減少對社會安全、生態環境、人類健康有害的副產品、溶劑、產物、原料和催化劑的生成。在無毒無害條件下，采用無毒無害的原料生產出有利于環境保護的化學品。綠色化學實驗不僅有助于提升有機化學實驗的安全性，而且有助于提高學生的實驗技能。

1 實施綠色有機化學實驗的必要性

綠色化學是一門從源頭上防止環境污染的化學，又被稱為環境友好化學、原子經濟化學、無害化學、清潔化學。它的主要目的是改變現有的化工、化學生產技術路線，從“先污染后治理”轉變為“從源頭上根除污染”。合理實施綠色化學有機實驗有助于培養綠色化學化工人才，促進綠色經濟發展，推動創新型國家建設?；瘜W實驗和研究是化學工業發展的前提與基礎，因此，只有實施綠色化學有機實驗才能夠從源頭上減少有毒物質排放，實現環境保護，推動經濟可持續發展。而實施綠色有機化學實驗不僅要求科研人員具有豐富的專業知識，而且要有強烈的環保責任意識。

2 綠色有機化學實驗的實施策略

2.1 建立綠色有機化學實驗理念

教師在有機化學實驗中應當具備綠色化學實驗理念，以身作則倡導綠色化學教育，積極了解和掌握相關的廢棄物排放標準，增強自身的責任意識與環保意識，深入研究廢棄物處理，掌握實驗室“三廢”治理與控制能力。此外，在化學教學中還應當引導學生主動查閱資料，進而掌握相關試劑、實驗藥品的毒理作用、防治措施、理化指數、污染機制等。同時，教師要在化學教學中適時引入綠色化學教育，將“環境激素”、“原子經濟”、“12條綠色化學原則”等新概念引入課堂教學中，進而促使學生以綠色化學為視角審視合成方法，并結合實驗內容講解最新的專業領域研究成果。

2.2 妥善處理“三廢”

有機化學實驗室污染嚴重，在實驗過程中時常產生許多廢液、廢氣和廢渣等眾多污染物。這些污染物不僅不利于師生身體健康，而且污染環境。所以，教師在教學過程中應當指導學生掌握處理與排放“三廢”的方法，關注“三廢”的利用與回收，進而促使學生在有機化學試驗中自覺形成環保意識。在實驗室要設立專門的廢渣桶、廢物通、廢液桶，督促學生按照分類進行分別處理和收集。首先，要合理處理廢渣。固體有機化合物的制備主要是獨立實驗，而一些合成試驗制備的固體產物則可以用于其他實驗中，例如，乙酰苯胺可以作為硝基苯胺的原料，粗的苯甲酸能夠作為重結晶的原料。對于那些不能夠在其他實驗中套用的副產物、產物，要進行統一回收。其次，要合理處理廢氣。對那些反應生成的氣體要應用相關的吸收裝置及時回收。同時，還要在試驗臺上安裝封閉式排風裝置。再次，要合理處理廢液。和一些固體產物一樣，部分學生制備的液體產物也能夠運用套用法。對那些有機溶劑則應當通過回收提純進行再利用。而堿濃度較高的廢水、酸、重金屬離子則要統一回收處理。

2.3 充分利用實驗資源

在傳統有機化學試驗中，往往重視一類反應原理、基本操作技能訓練、一類化合物的操作訓練。其合成物有的丟棄，有的則堆積在實驗室成為廢物，這不僅造成嚴重的資源浪費，而且不利于環境保護。所以，必須采取相應措施減少廢棄物，充分利用資源。促使實驗產品能夠有效循環利用。教師可以參考一些綜合化學實驗材料，采用系列實驗法，即在完成基礎有機化學實驗操作后，在陸續開展一些合成試驗訓練。這種系列實驗法是在整合常規實驗方法的基礎上逐漸形成的，它符合“減少污染，變廢為寶”的綠色化學理念?？梢砸罁嶒炓笈c內容將相關實驗有機結合起來。把若干個單一實驗整合成一個系列實驗，用前一個實驗的合成品作為之后實驗的原料。比如苯胺→對氨基苯磺酸→甲基橙；肉桂酸→重結晶等。采用這種系列實驗法一方面可以減少廢棄物，有效保護環境，另一方面還能夠節儉實驗經費。此外，還可以增強學生在實驗過程中的綠色實驗意識。除此之外，還應當重視實驗藥品的回收再利用，積極推廣合成試驗連續化。這不僅符合“綠色化、節約化”的實驗原則，最大限度地利用化學實驗資源，而且能夠有效解決有機化學實驗廢棄物處理問題。此外，還可以適時引入創新型實驗、探索性實驗、設計性實驗等板塊，提升學生的探索精神，培養他們在化學實驗中的積極主動性。部分實驗物質雖然在原實驗中沒有很大的利用價值，但在其他實驗中還能夠被利用。比如阿司匹林就可以制藥專業的原料。合成的甲基橙可以作為光降解研究的試劑。在有機實驗中除了試劑，還有玻璃儀器也屬于易耗品。因此，應當及時修理一些損壞的儀器，實現變廢為寶。

2.4 積極開展微量實驗

微量試驗不僅能夠減少“三廢”、保護環境，而且可以縮短實驗時間、節約試驗成本、安全性較高、較少發聲玻璃儀器炸裂等危險事故。符合綠色化學的理念。對那些不需要分離、加熱，以及顏色變化明顯的實驗，可以在點滴板上進行，這有助于減少試劑用量。例如可以改進“三氯化鐵水溶液定性檢驗乙酰水楊酸中水楊酸雜質”的實驗，最大限度地減少環境污染。再如，對乙酸乙酯合成實驗、乙酰水楊酸的制備實驗都可以進行微型化處理，減少10%～20%到五分之一的試劑用量，與此同時，還能夠有效縮短試驗時間。這一方面可以減少原料試劑用量，另一方面又能夠滿足化學實驗需求，實現經濟效益的同時，確保環保效益。

2.5 改進試驗方法

部分有機化學實驗采用天然氣作為熱源，這一方面容易產生二氧化碳造成溫室效應，另一方面還易引起爆炸起火。目前，我國部分學校在有機化學試驗中已經開始逐步采用超聲輻射與微波輻射加熱，這些綠色能源發展前景廣闊。微波合成是通過微波介電熱效應將能量輸入化學反應中。利用微波輻射代替傳統方法加熱可以增加反應速度。當前，這種加熱技術已經在有機化學試驗中加以運用，逐漸成為高校便利的促進化學反應方法。用它代替傳統加熱方法，不僅可以提高產品純度，而且更加節省時間。例如在合成肉桂酸時，傳統加熱方法是水蒸氣蒸餾1.5小時，制備反應45分鐘，熔點為135～136℃，最終產率則為68%。而采用微波輻射加熱產品產率則為78%左右，制備反應只需要10分鐘，水蒸氣蒸餾則需要20分鐘左右。此外，還可以在有機化學實驗中采用超聲有機合成法，它是指將有機反應放置到超聲輻射下進行。運用超聲波的空化作用，可以避免溫度升到使熱敏物質分解，同時還可以促進反應，具有操作簡便、反應產率高、時間短等優勢條件。比如運用傳統加熱方法合成混合醚需要幾個小時，而超聲合成則僅需45分鐘。利用這些綠色能源可以有效減少副反應，降低能耗，縮短時間。

2.6 采用先進的實驗技術和教學工具

當前，超臨界液體、離子液體等綠色溶劑，以及抗體酶、微生物、酶等生物催化劑，光、超聲波、微波等在有機合成中被廣泛應用。在此基礎上形成了生物催化技術、超聲波技術、膜技術、超臨界萃取技術、微波技術等一系列先進實驗技術。這些技術可以有效減少能耗、加快反應速度、減少污染、提高產率。此外，還可以在有機化學實驗教學中合理運用計算機多媒體技術。針對那些造成嚴重污染，且目前無法進行方法改良的實驗，教師可以運用計算機觀看實驗教學片，或模擬實驗。采用這種教學技術可以生動形象的展示相關的實驗結果與現象，減少環境污染，并節省實驗經費，有效延伸與拓展化學實驗內容，符合綠色化學的理念。

3 結語

綜上所述，綠色化學是當前化學教學的重要課題，有助于推動化學領域的可持續發展。同時，也對化學研究者和教育者提出了更多新的挑戰。若要順應當前可持續發展的時代要求，就應當樹立綠色有機化學實驗的理念，培養學生的綠色化學意識，采用各種新技術、新方法，減少有機化學實驗中的環境污染，并合理處理實驗過程中產生的“三廢”物質，促進資源的循環利用。

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Green organic chemistry experiment

Chao Huawen
(School of chemistry and chemical engineering, Hainan Normal University, Haikou 571127, China)

Organic chemistry experiment is an organic part of chemistry teaching. Carrying out the teaching of green organic chemistry can effectively reduce the generation of waste and reduce the environmental pollution. Rationally carry out green organic chemistry experiment can not only promote the development of chemistry teaching, but also to meet the current environmental protection requirements. Promote sustainable economic development. Therefore, this paper aimed at green organic chemistry experiment strategy research.

green; organic chemistry; pathway

晁華雯（1996— ），女，漢族，青海海東人，本科在讀；研究方向：有機化學。