綠色化學化學課堂中的一抹綠

1、綠色化學-化學課堂中的一抹綠平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 杜嘯嵐 摘要：當今，可持續(xù)發(fā)展觀是世人普遍認同的發(fā)展觀。它強調(diào)人口、經(jīng)濟、社會、環(huán)境和資源的協(xié)調(diào)發(fā)展，既要發(fā)展經(jīng)濟，又要保護自然資源和環(huán)境，使子孫后代能永續(xù)發(fā)展。綠色化學正是基于人與自然和諧發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。關(guān)鍵詞：綠色 主動 （一）引言科學不但要認識世界和改造世界，還要保護世界。化學也如此。傳統(tǒng)的化學工業(yè)給環(huán)境帶來的污染已十分嚴重，目前全世界每年產(chǎn)生的有害廢物達3億噸4億噸，給環(huán)境造成危害，并威脅著人類的生存。人們開始思考化學工業(yè)能否生產(chǎn)生出對環(huán)境無害的化學品？甚至開發(fā)出不產(chǎn)生廢物的工藝？有識之士提出了綠色化學的號召，并

2、立即得到了全世界的積極響應。為了應對化學所面臨的挑戰(zhàn)，提倡綠色化學是刻不容緩。作為一名化學教師及時的了解綠色化學并在授課的過程中能夠帶進絲絲綠意也是順應時代對我們提出的新要求。（二）綠色化學的發(fā)展歷程化學的發(fā)展在不斷促進人類進步的同時，在客觀上使環(huán)境污染成為可能，但是起決定性的是人的因素，最終要靠人們的認識不斷提升來解決這個問題。一些著名的環(huán)境事件多數(shù)與化學有關(guān)，諸如臭氧層空洞、白色污染、酸雨和水體富營養(yǎng)化等；另一方面把所有的環(huán)境問題都歸結(jié)為化學的原因，顯然是不公平的，比如森林銳減、沙塵暴和煤的燃燒等。這當然與化學沒有樹立好自己的品牌有關(guān)系，在最早的化學工藝流程里面，根本沒有把廢氣和廢渣的處理

3、納入考慮范圍，因此很多化學工藝都是會帶來環(huán)境污染的。現(xiàn)在，有些人把化學和化工當成了污染源。人們開始厭惡化學，進而對化學產(chǎn)生了莫名其妙的恐懼心理，結(jié)果造成凡是有“人工添加劑”的食品都不受歡迎，有些化妝品廠家也反復強調(diào)本產(chǎn)品不含有任何“化學物質(zhì)”。事實上，這些是對化學的偏見，監(jiān)測、分析和治理環(huán)境的卻恰恰是化學家。 當今，可持續(xù)發(fā)展觀是世人普遍認同的發(fā)展觀。它強調(diào)人口、經(jīng)濟、社會、環(huán)境和資源的協(xié)調(diào)發(fā)展，既要發(fā)展經(jīng)濟，又要保護自然資源和環(huán)境，使子孫后代能永續(xù)發(fā)展。綠色化學正是基于人與自然和諧發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。綠色化學又稱環(huán)境無害化學、環(huán)境友好化學或清潔化學，是指化學反應和過程以“原

4、子經(jīng)濟性”為基本原則,即在獲取新物質(zhì)的化學反應中充分利用參與反應的每個原料原子，在始端就采用實現(xiàn)污染預防的科學手段，因而過程和終端均為零排放和零污染，是一門從源頭阻止污染的化學。綠色化學不同于環(huán)境保護，綠色化學不是被動地治理環(huán)境污染，而是主動的防止化學污染，從而在根本上切斷污染源，所以綠色化學是更高層次的環(huán)境友好化學。（三）全面的認識綠色化學1綠色化學的核心是：利用化學原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染。2按照綠色化學的原則，理想的化工生產(chǎn)方式是：反應物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物。3綠色化學的主要特點是：1）充分利用資源和能源，采用無毒、無害的原料；2）在無毒、無害的條件下進行反應

5、，以減少向環(huán)境排放廢物；3）提高原子的利用率，力圖使所有作為原料的原子都被產(chǎn)品所消納，實現(xiàn)“零排放”；4）生產(chǎn)出有利于環(huán)境保護、社區(qū)安全和人體健康的環(huán)境友好的產(chǎn)品。4綠色化學研究的問題是當前和發(fā)展未來并重，就目前來說，主要研究問題共有12個方面（又稱12項原則）。 （1）從源頭制止污染，而不是在末端治理污染。 （2）合成方法應具備原子經(jīng)濟性原則，即盡量使參加反應過程的原子都進入最終產(chǎn)物。 （3）在合成方法中盡量不使用和不產(chǎn)生對人類健康和環(huán)境有毒有害的物質(zhì)。 （4）設計具有高使用效益低環(huán)境毒性的化學產(chǎn)品。 （5）盡量不用溶劑等輔助物質(zhì)，不得已使用時它們必須是無害的。 （6）生產(chǎn)過程應該在溫和的溫

6、度和壓力下進行，而且能耗最低。 （7）盡量采用可再生的原料，特別是用生物質(zhì)代替石油和煤等礦物原料。 （8）盡量減少副產(chǎn)品。 （9）使用高選擇性的催化劑。 （10）化學產(chǎn)品在使用完后能降解成無害的物質(zhì)并且能進入自然生態(tài)循環(huán)。 （11）發(fā)展適時分析技術(shù)以便監(jiān)控有害物質(zhì)的形成。 （12）選擇參加化學過程的物質(zhì)，盡量減少發(fā)生意外事故的風險。 5為了更明確的表述綠色化學在資源使用上的要求，人們又提出了5r理論： （1）減量reduction減量是從省資源少污染角度提出的。減少用量、在保護產(chǎn)量的情況下如何減少用量，有效途徑之一是提高轉(zhuǎn)化率、減少損失率。減少“三廢”排放量。主要是減少廢氣、廢水及廢棄物（副產(chǎn)

7、物）排放量，必須排放標準以下。 （2）重復使用reuse重復使用這是降低成本和減廢的需要。諸如化學工業(yè)過程中的催化劑、載體等，從一開始就應考慮有重復使用的設計。 （3）回收recycling回收主要包括：回收未反應的原料、副產(chǎn)物、助溶劑、催化劑、穩(wěn)定劑等非反應試劑。 （4）再生regeneration再生是變廢為寶，節(jié)省資源、能源，減少污染的有效途徑。它要求化工產(chǎn)品生產(chǎn)在工藝設計中應考慮到有關(guān)原材料的再生利用。 （5）拒用rejection拒絕使用是杜絕污染的最根本辦法，它是指對一些無法替代，又無法回收、再生和重復使用的毒副作用、污染作用明顯的原料，拒絕在化學過程中使用。（四）讓綠色走進化學課

8、堂中隨著科技的迅猛發(fā)展，社會對教師的要求越來越高。教師在授課的過程中不應該僅僅局限在書本的狹小范圍內(nèi)，而應該和社會的發(fā)展同行，讓學生了解最先進的相關(guān)科技和信息。所以為了讓學生在頭腦當中有綠色化學的意識，我總是要帶進一些綠色的氣息，舉例如下：例如1 下列符合化學實驗“綠色化”的有（ ） 在萃取操作的演示實驗中，將ccl4萃取溴水改為ccl4萃取碘水 在銅與濃硫酸反應的實驗中，將銅片改為可調(diào)節(jié)高度的銅絲 將實驗室的廢酸液與廢碘液中和后再排放 a b c d 為什么選d? 是因為： 中碘水比較不會揮發(fā)，溴水太容易揮發(fā)，對實驗者有較大傷害。 中用可調(diào)節(jié)高度的銅絲可以控制污染氣體的生成，避免銅片繼續(xù)反應

9、產(chǎn)生有毒氣體。 是利用酸與鹵族元素發(fā)生化學反應。例2 以銅、濃硝酸、水、空氣為原料，設計實驗方案制取硝酸銅；并且用綠色化學的觀點分析哪種方法最佳。學生主要設計出下列三種方案： cu+4hno3(濃)=cu(no3) 2+2no2+2h2o 3cu+8hno3 (稀)=3cu(no3) 2+2no+4h2o 2cu+o2=2cuo cuo+2hno3=cu(no3) 2+h2o 引導學生分析，制備相同物質(zhì)的量的cu(no3) 2時，消耗各種反應物、生成的污染物的物質(zhì)的量和原子利用率，列出下表： 方案 cu(no3) 2 cu hno3 nox 原子利用率 3mol 3mol 12mol 6mol

10、 59.6% 3mol 3mol 8mol 2mol 81% 3mol 3mol 6mol 0 91% 注：原子利用率=期望產(chǎn)品的相對分子質(zhì)量/全部產(chǎn)品的相對原子質(zhì)量之和100% 分析上表可知方案消耗硝酸的量最多，生成的污染物最多，原子利用率最低，是最差的方案。方案消耗硝酸的量最少，生成的污染物最少，原子利用率最高，是最佳的方案。 例3 用c3h4 (乙炔）合成c5h8o2的過程中，欲使原子利用率達到最高，在催化劑的作用下，還需要的其他反應物是： da.ch3oh 和h2 b.co2和 h2oc.co和 c2h5oh d.co和 ch3oh因為 “綠色化學”的理想狀態(tài)是反應中原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物，即原子利用率100%綠色化學不但有重大的社會、環(huán)境和經(jīng)濟效益，而且說明化學的負面作用是可以避免的，顯現(xiàn)了人的能