论化学实验教学中的“绿色化”和“微型化”

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摘 要：将现阶段我国化学实验教学优化理论与化学实验教学实践相结合，主要分为化学实验的“绿色化”与化学实验的“微型化”两大模块，来进行化学实验教学的优化研究。

关键词：化学实验；教学；绿色化；微型化

中图分类号：G4

文献标识码：A

文章编号： 16723198（2013）13014101

化学是一门以实践为基础的学科，化学实验是高效化学教学中不可缺少的重要组成部分。化学实验微型化、绿色化是化学实验的一个发展趋势。随着科学技术的不断发展，化学实验仪器精确程度的不断提高，特别是近二三十年来，微型化学、绿色化学的蓬勃发展还与人们的生态环境意识有着密不可分的关系。

1 化学实验的“绿色化”

绿色化学又称环境无公害化学（Environmentally Benign Chemistry）、环境友好化学（Environmentally Friendly Chemistry）或清洁化学（Clean Chemistry ）。化学实验的“绿色化”的内涵就是从源头上防止和控制污染的产生，科学地安排实验内容，改进实验操作，从根本上减少甚至消除化学实验废弃物污染，实现化学实验零排放。具体而言，实验室内常见的废弃物的绿色化处理方法有以下几种：

1.1 加强对有关重金属污染物和有机污染物的处理及再利用

为了减少实验室产生的废弃物对环境带来的破坏和其中有再利用价值成分流失，应加强对有关重金属污染物和有机污染物的处理及再利用，如就银、铬、砷、汞、镉、铅等在废液中的主要存在形式，进行处理方法的改进。以含银废液的处理为例，化学实验室的含银废液主要来自银量分析法和银镜反应，主要以AgCl和Ag（NH3）2+等形式存在。取含银废水在水浴中加热、搅拌，加入HCl溶液使废液呈酸性，再加入沉淀剂NaCl溶液，使溶液中有适量的氯离子存在，保证Ag+完全沉淀，冷却过滤，滤液倒入酸性废液桶中，白色的AgCl沉淀用0.01mol/LHNO3溶液洗涤两次。然后用足量的浓氨水使AgCl溶解、过滤，在滤液中加入过量锌粉还原Ag（NH3）2+，加热搅拌，半小时后过滤，可得到暗灰色粗银粉以除去过量的锌，最后用蒸馏水洗涤、烘干，即可得到纯银块。

1.2 开展微型实验

微型化学实验（下文即将详细说明）使用微小型仪器，尽可能减少中间生成物的转移过程，以减少试剂在器皿上的附着量；尽可能减少试剂用量（一般为常规实验的1/1000-1/10）。微型实验要求的试剂使用量较低，而且能保证教学效果，从而可在根源上减少污染物的产生。

除此之外，在教学过程中还可以通过充分发挥多媒体辅助实验教学的作用，来帮助告别化学污染。例如在化学实验教学中利用多媒体辅助课件（CAI）进行模拟仿真实验，对于某些试剂消耗量大或危险性大，操作不易控制、耗时多或必须使用有毒有害试剂的实验，采用多媒体模拟仿真。

2 化学实验的“微型化”

微型化学实验（Microscale Chem itry Experiment简称MCE ）是20世纪80年代在国际上崛起，近年来在国内外迅速发展起来的一种新颖的实验方法和实验技术，与常量实验相比，化学实验的微型化具有显著的经济效益、环保效益和教学效果，代表了化学实验改革。与此同时，化学实验微型化还是绿色化学的组成部分，通过微型化学实验证明，点滴的化学试剂都能发生明显的化学反应，微型化学实验是绿色化学的一项实验方法。是当前减少化学实验废液、废渣，改善实验室空气质量及环境较为理想的实验方法之一。它具有以下突出的优点：（1）可节约实验的仪器费用和药品费用；（2）微型实验仪器小，药品用量少，实验精度增加，它促使学生必须集中精力，规范操作，方能获得预期结果，提高了对学生的要求；（3）微型实验反应物用量少，反应及产品后处理时间也相应减少，又加上仪器装拆简单、操作方便，可缩短实验时间；（4）微型实验处理的药品量少，相应产生的废气、废水和废渣少，可大大减少对环境的污染。

化学实验的“微型化”可以看做是一项实验方法与技术的绿色化，实现化学实验“微型化”的主要措施即改进实验操作。如在定性实验中，常见阳离子与常用试剂的反应，几乎完全可以在点滴板上进行，因为点滴板上有多个小槽并且可同时做多离子对同一试剂的反应或多试剂对同一离子在不同条件下的反应；又如在化学反应速率、反应速率常数及活化能的测定。这个实验中，无论是试剂还是仪器损耗数目远远多于其它实验，既容易产生较大的实验误差和错误发生，又容易混淆量器而导致实验失败，还因未及时处理废液而造成碘单质大量挥发，既损害教师学生的身体健康又污染环境。在保证实验现象明显和结果准确的前提下，我们可以将原实验方案的试剂减至一半，实验仪器由烧杯调整为100mL的具塞三角瓶，用微量加样器替代量筒加取试剂。经过实验证明，这样既节省了仪器破损和试剂的损耗，又操作简捷而且结果准确。

总之，教学工作者在化学实验教学中应注重向学生渗透绿色化、微型化的教育理念。这样一来，既能有效培养学生的环保意识，又能降低实验经费的支出，并可在培养学生分析问题、解决问题的能力的同时，增强其对人类对社会的责任感，对于化学学科的教学工作而言可谓意义重大。

参考文献

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