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[摘要]介绍了微型化学实验和绿色化学的概念以及二者之间的关系,以绿色化学理念来指导化学实验,在化学实验过程中渗透低碳、环保、绿色等意识,使人类社会可持续发展。
[关键词]微型化学实验 绿色化学 素质教育
[中图分类号]G4 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349(2013)09-0230-01
一、微型化学实验
(一)定义
在微型化的装置中进行的化学实验,试验药品用量比常规实验尽可能的少,但依然能获取所需要的化学信息的实验。它具有多、快、好、省、少等优点,即学生动手机会多,实验时间短,实验效果好,节约药品,节省开支,大大减少环境污染。
(二)发展历史
1925年,埃及E.C.Grey出版了《化学实验的微型方法》,这是较早的微型化学实验教材。
1979年,马祖圣教授编著了《化学中的微型实验操作》,对微型化学实验的开展有很大的影响。1982年,美国的Mayo和Piko等以mmol级的试剂用量开展有机化学实验,取得了成功,之后微型化学实验便风起云涌,应用范围学扩展到无机化学、分析化学实验中。
我国在1989年将“微型化学实验研究”列入高等学校化学教育研究中心的科研规划。
二、绿色化学
绿色化学即用化学的方法和技术,并结合其他各种学科的知识去消灭或减少那些对人类健康、社会安全、生态环境有害的原材料、催化剂、溶剂、试剂、生成物、副产品等的生产与使用。
绿色化学从源头上消除污染,不使用有毒、有害的原材料,不生产有毒、有害的产品,不产生废物。
绿色化学的12条原则,并为国际化学界所公认,其内容如下:1.防止废物产生比其生成后再处理或清除更好;2.设计的合成方法应使工艺过程中使用的所有物质最大限度地转化到最终产品之中;3.设计合成方法时,应使使用的和生成的物质对人类和环境无毒或毒性很小;4.设计安全化学品;5.安全的溶剂和助剂;6.使化学过程所需的能量消耗越小越好,并应考虑其对环境和经济的影响,如有可能,合成方法最好在常温、常压条件下;7.使用可再生原材料只要技术上和经济上可行,应当使用可再生原材料;8.减少衍生物(reduce derivatives);9.应尽量使用无毒并且选择性高的催化剂;10.应考虑所需产物在完成使用功能后,可降解为无毒的物质还原于环境之中;11.需要进一步开发在有毒物质生成之前的快速、在线监测与控制的分析方法;12.本身安全、能防止意外事故的化学(inherently safer chemistry for accident prevention)。
三、微型化学实验与绿色化学
微型化学实验符合绿色化学十二条原则中第六条和第十二条,即能量消耗越少越好,并考虑其对环境和经济的影响;化学过程中使用的原材料、溶剂、助剂、催化剂等应考虑到尽量减少事故的潜在危险。
(一)微型化学实验有助于培养绿色化学的意识
可持续发展是人类正在探索的既能保持经济持续增长和社会持续发展,又能达到生态环境持续良好和自然资源持续利用的全新发展战略,人类将从工业文明的发展模式转向生态式的发展模式,而绿色化学正是在这一历史背景下产生并成为实现人类社会可持续发展的重要技术手段。
微型化学实验把消除、预防化学污染的思想贯穿于化学教育的过程之中,有利于对学生进行环保教育,良好的观念与习惯的养成为后续绿色化学的开展打下了一定的基础。
(二)通过微型化学实验,坚定绿色化学信心
微型化学实验是在绿色化学理念指导下用消除污染的思想、方法、技术对常规实验进行改革和发展的结果,但微型化学实验离绿色化学的核心理念还有一定距离。绿色化学是利用化学原理和新化工技术,从源头上预防污染的化学,它使环境的治理从治标转向治本,尽可能采用无毒无害的原料,革新工艺过程,开发绿色合成技术和清洁生产工艺,减少污染物,实现“零排放”,生产环境友好产品。
绿色化学具有“原子经济性”,就是在化学反应过程中充分利用分子中的每个原子来重新组合形成新的分子,不浪费一个原子。因此,它既能充分利用资源,又能够实现防止污染,因为没有废物产生。它是一种理念,一种理想,是人们应该倾力追求的目标,它是21世纪的科学。
绿色化学是集化学、物理、生物、材料、信息等科学的最新理论成果和技术于一身的新兴边缘学科,它一经提出,就带有强烈的应用技术性及工程性。因此,不仅要求有深厚的化学功底,更要有广博的其他相关学科的知识才能去实现它,要有勇于探索的精神,要有接受失败考验的承受力,要有具大的信心,因为我们要实现的是一项伟大、艰难、有利于人类可持续发展的工程。
四、结论
微型化学实验不是常规实验的简单缩微,而是绿色化学理念在化学实验中的改革和应用,但是,它只是大大减少了环境污染,还不是将污染消灭在生产的源头。在教学中采用微型实验,除了有显著的经济效益和环保效益外,它可以培养绿色化学观念,增强信心,树立为人类的可持续发展贡献自己力量的理想。
[关键词]微型化学实验 绿色化学 素质教育
[中图分类号]G4 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349(2013)09-0230-01
一、微型化学实验
(一)定义
在微型化的装置中进行的化学实验,试验药品用量比常规实验尽可能的少,但依然能获取所需要的化学信息的实验。它具有多、快、好、省、少等优点,即学生动手机会多,实验时间短,实验效果好,节约药品,节省开支,大大减少环境污染。
(二)发展历史
1925年,埃及E.C.Grey出版了《化学实验的微型方法》,这是较早的微型化学实验教材。
1979年,马祖圣教授编著了《化学中的微型实验操作》,对微型化学实验的开展有很大的影响。1982年,美国的Mayo和Piko等以mmol级的试剂用量开展有机化学实验,取得了成功,之后微型化学实验便风起云涌,应用范围学扩展到无机化学、分析化学实验中。
我国在1989年将“微型化学实验研究”列入高等学校化学教育研究中心的科研规划。
二、绿色化学
绿色化学即用化学的方法和技术,并结合其他各种学科的知识去消灭或减少那些对人类健康、社会安全、生态环境有害的原材料、催化剂、溶剂、试剂、生成物、副产品等的生产与使用。
绿色化学从源头上消除污染,不使用有毒、有害的原材料,不生产有毒、有害的产品,不产生废物。
绿色化学的12条原则,并为国际化学界所公认,其内容如下:1.防止废物产生比其生成后再处理或清除更好;2.设计的合成方法应使工艺过程中使用的所有物质最大限度地转化到最终产品之中;3.设计合成方法时,应使使用的和生成的物质对人类和环境无毒或毒性很小;4.设计安全化学品;5.安全的溶剂和助剂;6.使化学过程所需的能量消耗越小越好,并应考虑其对环境和经济的影响,如有可能,合成方法最好在常温、常压条件下;7.使用可再生原材料只要技术上和经济上可行,应当使用可再生原材料;8.减少衍生物(reduce derivatives);9.应尽量使用无毒并且选择性高的催化剂;10.应考虑所需产物在完成使用功能后,可降解为无毒的物质还原于环境之中;11.需要进一步开发在有毒物质生成之前的快速、在线监测与控制的分析方法;12.本身安全、能防止意外事故的化学(inherently safer chemistry for accident prevention)。
三、微型化学实验与绿色化学
微型化学实验符合绿色化学十二条原则中第六条和第十二条,即能量消耗越少越好,并考虑其对环境和经济的影响;化学过程中使用的原材料、溶剂、助剂、催化剂等应考虑到尽量减少事故的潜在危险。
(一)微型化学实验有助于培养绿色化学的意识
可持续发展是人类正在探索的既能保持经济持续增长和社会持续发展,又能达到生态环境持续良好和自然资源持续利用的全新发展战略,人类将从工业文明的发展模式转向生态式的发展模式,而绿色化学正是在这一历史背景下产生并成为实现人类社会可持续发展的重要技术手段。
微型化学实验把消除、预防化学污染的思想贯穿于化学教育的过程之中,有利于对学生进行环保教育,良好的观念与习惯的养成为后续绿色化学的开展打下了一定的基础。
(二)通过微型化学实验,坚定绿色化学信心
微型化学实验是在绿色化学理念指导下用消除污染的思想、方法、技术对常规实验进行改革和发展的结果,但微型化学实验离绿色化学的核心理念还有一定距离。绿色化学是利用化学原理和新化工技术,从源头上预防污染的化学,它使环境的治理从治标转向治本,尽可能采用无毒无害的原料,革新工艺过程,开发绿色合成技术和清洁生产工艺,减少污染物,实现“零排放”,生产环境友好产品。
绿色化学具有“原子经济性”,就是在化学反应过程中充分利用分子中的每个原子来重新组合形成新的分子,不浪费一个原子。因此,它既能充分利用资源,又能够实现防止污染,因为没有废物产生。它是一种理念,一种理想,是人们应该倾力追求的目标,它是21世纪的科学。
绿色化学是集化学、物理、生物、材料、信息等科学的最新理论成果和技术于一身的新兴边缘学科,它一经提出,就带有强烈的应用技术性及工程性。因此,不仅要求有深厚的化学功底,更要有广博的其他相关学科的知识才能去实现它,要有勇于探索的精神,要有接受失败考验的承受力,要有具大的信心,因为我们要实现的是一项伟大、艰难、有利于人类可持续发展的工程。
四、结论
微型化学实验不是常规实验的简单缩微,而是绿色化学理念在化学实验中的改革和应用,但是,它只是大大减少了环境污染,还不是将污染消灭在生产的源头。在教学中采用微型实验,除了有显著的经济效益和环保效益外,它可以培养绿色化学观念,增强信心,树立为人类的可持续发展贡献自己力量的理想。