绿色化学与绿色化学教育

　　[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2017.15.022

　　国际化学研究的前沿内容即绿色化学，该研究主题受到世界各国的广泛关注。化学不仅能够为人们生活提供保障，还可以保护自然环境，使化学工业处于有利竞争地位。化学知识以及研究成果的应用为人们日常生活带来福音，在衣、食、住、行上均得到了有效应用。但是，伴随化学品的生产和应用，在一定程度上破坏了生态环境，污水、废物、烟尘等给人们身体健康和生态环境带来严重威胁，应引起广泛关注。对于此，我们应充分认识到绿色化学的重要意义和价值，这也将作为素质教育的重要内容之一。

　　1 绿色化学的概念与原则

　　1.1 概念

　　绿色化学是指基本原则为原子经济性的化学过程和化学反应，即在化学反应中对每个参与反应的原料因子进行充分利用，在获得新物质的同时确保零排放，使资源得到充分利用，且不会造成环境污染问题。同时通过无毒害的催化剂、助剂以及溶剂等，生产出对人体健康、环境保护有积极作用的环境友好型化学产品。绿色化学的核心是通过化学原理使污染在源头上得到消除。绿色化学与环境化学之间存在差异，环境化学作为一门科学，其主要研究对象是污染物，研究内容包括污染物存在形式、分布特点、迁移与运行、对生态环境造成的影响等。绿色化学是从开始阶段就通过化学原理预防污染，这也是其最大特点，所以绿色化学的过程及其终端才能够实现零污染与零排放。绿色化学又被称为环境友好化学、环境无害化学、清洁化学，针对传统化学中对环境产生破坏的反应，绿色化学将通过新环境友好反应将其取代。

　　1.2 原则

　　绿色化学的应用需要遵循一定原则，只有遵循应用原则才能将绿色化学的实际意义充分发挥出来。绿色化学应用原则概括起来主要包括以下内容：第一，从废物产生上进行预防，避免产生之后再进行处理。第二，化学反应应尽量控制能量消耗，以经济条件和生态环境可接受为准。第三，化学反应中尽量避免分离试剂、溶剂等辅助性物质的应用，若有涉及应选择无毒的辅助性物质。第四，化学产品的设计不仅要将原功能保持，还应尽量减少毒性或做到无毒。第五，化学反应所涉及的物质应尽量减少毒性甚至做到无毒，避免给人体健康和生态环境造成影响。第六，在最终产物中嵌入、并入所有起始物质是合成方法设计的重中之重。第七，化学产品设计时应将产品本身性质考虑在内，当其功能发挥之后不能在环境中滞留，应降解成为无毒、无害的产物。第八，针对衍生中一些不必要的过程应尽量避免，如临时修改化学过程、物理过程等。第九，尽量选择具备高选择性的催化剂，而非依靠反应物配料比的提高。第十，如果经济条件和技术条件允许应使用可再生原材料。第十一，深入研究并开发绿色化学的分析方法，使其实现现场监控和实时监控，避免有害物质产生。第十二，化学过程中涉及的物质应尽量避免着火、爆炸等危险事件的存在。

　　2 绿色化学的研究内容和方向

　　2.1 研究内容

　　通常情况下，化学反应容易受以下几方面因素影响：第一，起始物或原料性质。第二，合成路线或试剂特点。第三，反应条件。第四，目标分子或产物性质。这一系列因素之间存在着密切联系，在一定条件下可产生关联，所以这些方面也是绿色化学的主要研究内容。

　　绿色化学研究内容的重点在于：第一，重新设计化合物，保证人体健康和生态环境，这也是研究绿色化学的重要内容。第二，探索更安全、更新、更利于环境友好的生产工艺与合成路线，这部分内容的研究可以从起始化合物以及原料的变换、新试剂引入上着手。第三，不断改善并突破化学反应条件，使其对人体健康和生态环境的危害降低，废弃物排放减少。绿色化学追求更安全的理念，不仅体现在人体健康方面，还体现在整个生命周期影响下的动物、植物等方面。在考虑直接影响的同时，不能忽视代谢物毒性等间接影响。

　　2.2 研究方向

　　绿色化学以原料、溶剂、化学反应、催化剂、产品为中心展开研究，主要包括以下方面：第一，对绿色反应进行开发，使原子利用率得到提升。第二，选用无毒害原料。第三，在催化剂选择上应注意无毒害。第四，在溶剂选择上应注意其无毒、无害。第五，发展绿色工艺技术。第六，开发绿色产品。

　　3 绿色化学教育实施的方法和意义

　　3.1 实施方法

　　首先，通过化学知识渗透绿色化学意识。绿色化学的相关教育是中学化学教育工作的重点内容。由于中学化学课程中包括了化工生产相关知识，这是渗透绿色化学意识的素材，在传授知识过程中可通过实例讲解、对比的方式逐渐渗透给学生，使学生建立绿色化学意识。例如：可通过三个途径固定氮：一是人工化学固定；二是苜蓿与豆科植物根部瘤菌固定；三是闪电固定。其中人工化学固定的方式工艺复杂且能源消耗较高，生产过程会影响环境。而植物根部瘤菌固定的方式不仅不会造成能源消耗，还不需要机械设备等，同时不会污染环境，此种固定氮的方法体现了绿色化学。其次，通过化学实验渗透绿色化学意识。在绿色化学应用原则中要求化学过程中涉及的物质应尽量避免着火、爆炸等危险事件的存在。这可以在化学实验中得到体现，进而引起学生思考。例如：在化学实验中，药品取用应定量化，部分药品的取用需要通过微型化操作或取最小量；在氢气、乙烯、甲烷等物质点燃之前应先检验其纯度；在银氨溶液配置过程中，应做到随配随用，不能长时间放置等；稀释浓硫酸过程中应谨防其爆沸等。最后，通过社会实践活动中渗透绿色化学意识。化学教育除具备知识性特点之外，还具备社会性、开放性特点，因此可由学校组织，带领学生进入造纸厂进行参观，对其污水排放给环境带来的影响进行深入了解，让学生在参观过程中亲身体验到绿色化学的重要意义，丰富学生感受，增强学生意识。

　　3.2 实施意义

　　伴随着环境污染越发严重，人们对环境问题的关注程度也随之提升。在化学工业方面，人们提出了诸多质疑，怀疑化学的科学性。人们认为环境污染严重的根本原因是化学。对于此，化学研究者除坚信化学属于中心科学之外，还应做好宣传工作。首先，应面向学生进行宣传，将化学在人们生活质量提升、身体健康、社会发展等方面的积极影响介绍给学生，并宣传化学在科学技术中的关键性地位。其次，在化学研究方面应做好反思工作，积极总结前人的经验教训并努力改进和完善，以绿色化学应用的基本原则为依据，对合成路线进行深入研究，对生产工艺和技术进行认真检讨，探索出新反应条件，使原子合成路线得到突破，开发并生产出更新、更安全的化学物，让化学工?I成为绿色工业。为社会发展提供更多、更优质的技术材料，同时实现环境友好。

　　4 结 论

　　绿色化学不仅是一种思想，也是一个方针、政策，是科学技术与现代社会之间存在联系的体现。就化学本身来说，绿色化学是化学研究的新阶段，应将绿色化学的思想和理念深入到教育工作中，使学生们充分认识绿色化学，形成绿色意识，不断发掘和培养学生在绿色化学研究方面的能力，使其将来有能力为化学研究贡献一份力量。

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