文档介绍：化学实验创新中的绿色化学理念
隋良永
北京市第五中学 100007
摘要化学实验室的环境污染问题是不可忽视的。要减少化学实验产生的污染,必须精选实验内容,改进实验方式,妥善处理废弃物,建设绿色化学实验室。
关键词绿色化学、微型实验、实验创新
绿色化学(Green Chemistry)主张在通过化学转换获取新物质的过程中充分利用每个原子,过程和终端均为零排放或零污染,具有“原子经济性”,它既能充分利用资源,又能实现预防污染。绿色化学为化学教育教学提出了新的要求。绿色化学实验的目标和任务不是被动地治理污染,而是主动地减少和消除实验室的化学污染。因此增强环保意识,精选实验内容,改进实验方式,妥善处理废弃物等,是建设绿色化学实验室的有效途径。化学实验室是师生学习和科研的重要场所,由此产生的环境污染和对师生健康的直接影响是不可忽视的,因此建设绿色化学实验室,采取切实可行的有效措施防止和消除实验室造成的环境污染,是值得广大的化学工作者关注和思考的。那么,如何在中学的化学教育教学中体现绿色化学的思想,在潜移默化中对学生进行绿色化学观念的教育呢?
一、实验改进
只要有可能,实验过程中使用对人类健康和环境无毒或毒性很小的物质。例如:用三氯化铁溶液代替稀硝酸清洗银镜反应的试管;用“直溜汽油”代替“苯”进行有关的萃取实验。有一些反应产物可以循环使用,如Cu2(OH)2CO3加热分解的产物CuO收集起来可作“酸的通性”实验的原料之一,而“酸的通性”实验的产物CuSO4又是“质量守恒定律”实验的原料,“质量守恒定律”的实验产物Cu(OH)2悬浊液中通入CO2又可产生Cu2(OH)2CO3,这样循环不仅使化学试剂得到充分利用,节约了成本,而且对环境保护做出了贡献。但也有一些反应产物不值得回收,也不可直接倒入水池或排入下水道,至少需要对实验产物作无害化处理。如废酸可用石灰乳或碳酸钠等中和反应后埋入地下,含汞废液可用硫化钠生成硫化汞沉淀等等。
①用密封的成品化仪器代替有毒实验,避免了有害物质的产生。
这种仪器和药品可以循环使用,不存在污染毒害。如:碘的升华实验,可用碘锤来完成(碘锤的两头向内凹陷,内封有碘晶体,如图1)。另外,温度对化学平衡的影响实验,可采用密封有二氧化氮的圆底烧瓶(如图2 )。
图1 图2
再如,钠在氯气中的燃烧,取一支大试管,塞入带干燥管的胶塞,用铁夹把试管固定在铁架台上。在干燥管里垫一层石棉绒或玻璃丝,往试管内加入少量高锰酸钾晶体,再注入少量浓盐酸,立即塞紧带干燥管的胶塞,用一小块硬纸片盖住干燥管口。高锰酸钾跟盐酸反应产生氯气,当干燥管内投入有滤纸吸干煤油的绿豆大的金属钠。金属钠在氯气里激烈燃烧,在干燥管里产生大量白烟,这就是氯化钠固体。如果再向干燥管投入金属钠,金属钠仍在氯气里燃烧。本实验不需事先用广口瓶收集氯气,省去了把金属钠放入燃烧匙后,再用酒精灯给金属钠加热这一操作,操作简单,成功率高。
图3 改进的蔗糖与浓硫酸反应装置
又如浓硫酸的脱水性实验:烧杯中放入20g蔗糖,加入几滴水,搅拌均匀。然后加入15mL溶质的质量分数为98%的浓硫酸,迅速搅拌。观察实验现象。此实验的缺点是:反应放出大量有刺激气味的有毒气体如SO2等,对空气污染严重,学生咳嗽不止,甚至干扰了课堂正常秩序。改进方