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有机化学实验教学探讨

1“绿色化”准备实验

有机化学实验教学需要较多的化学试剂、原料及实验仪器,在准备实验时,实验教师预先做好预备实验,根据预备实验的结果和现象准确计算每次实验所需的试剂、药品和仪器的用量,将用量控制在最佳值,这样不仅降低了实验成本,而且从源头上防止化学试剂及药品污染环境,浪费资源。尽量采用无毒或毒性低的、容易回收的试剂、溶剂和催化剂等绿色实验药品。如在“熔点的测定”实验中加热液浓硫酸用金龙鱼油代替,熔点高的物质用熔点低的物质代替,这样一方面节能环保,同时也降低了学生实验过程中不慎打坏B形管造成浓硫酸引起的事故;在利用铬酸氧化环己醇制备环己酮的实验中,用过氧化氢代替铬酸做氧化剂;在水蒸气蒸馏实验中,用柚子皮为原料代替有毒的甲苯,在达到应有实验训练的技能基础上同时减少了有毒原料对环境的污染。实验教师根据实验内容和要求选择合适的温度计,尽量避免使用水银温度计,防止学生不慎打坏,造成水银蒸汽污染实验室环境。实验员对仪器设备定期维护,保证实验室的卫生和实验台面的整洁,做好实验室内外的绿化。

2优化组合实验项目,充分利用产物

根据人才培养方案及各专业的实验大纲要求,对有机化学实验内容做适当调整。通过实验系列化和综合性代替传统的性质实验和单独合成实验,充分利用前面实验所得产物作为后续实验的原料;如蒸馏产生的乙醇可作为茶叶中提取咖啡因的提取剂和阿司匹林重结晶的溶剂;重结晶后的产物可作为熔点测定实验的药品;正溴丁烷制备实验中合成的产物经纯化、干燥处理后可用作2-甲基-2-己醇制备实验的原料。在保证学生的基本操作技能得到训练的前提下,优化实验组合,将基础性操作训练融合到有机物制备实验和综合性实验中;改进实验装置和方法,用低毒害或无毒化学试剂代替高毒害试剂;调整实验项目和内容,去掉基础性验证实验,降低化学试剂和溶剂的使用;同时选用环境友好的实验内容。由于系统地对实验项目进行优化组合,实验过程中有机试剂和污染减少,实验产物得到有效再利用,节约了大量化学试剂和药品,大大降低了有机化学实验的成本,同时也避免了回收大量有机试剂带来的污染、储存和处理,节约了实验所需费用。

3微量实验与半微量实验相结合

微量和半微量实验,就是以尽可能少的化学原料和试剂来获取所需化学信息的实验方法,是在绿色化学思想的指导下,结合现代实验思想、方法和技术对传统化学实验仪器进行改进和优化组合的产物,它是绿色化学的一种方法与技术[2-3]。微量和半微量有机实验药品用量少、成本低、污染少、效率高,被称为“绿色有机化学实验”。近年来,我院在中央财政支持地方高校发展专项资金支持下,购置配备了部分微型实验仪器,为微型有机化学实验课开设奠定了基础。目前,已有部分有机化学实验改为了微量、半微量和微波化学实验。比如在环己醇制备环己酮的实验中,可将环己醇原用量减少到常规实验用量的1/5;在苯甲醛的歧化反应中,可将苯甲醛和乙醚的原用量分别减少到常量实验的1/10和1/5。微量和半微量有机化学实验不仅满足了实验教学要求、培养了学生实验技能,同时缩短了反应时间,启发了学生的思维,减少了化学试剂的损失和有机污染物的排放,树立了学生的绿色化学和环保意识。

4妥善处理“三废”

“三废”处理是有机化学实验室的一项重要工作。在实验里放置了废物桶、废液桶和废渣桶,教育学生严格分类收集,最后由实验中心统一收集、处理。为了训练学生的动手操作能力和把部分教师的科研成果运用到“三废”处理中,把一些有关的废弃物处理作为学生的科研课题或毕业论文的题目,在教师的指导下,开展废弃物的回收和无毒化处理研究,培养了学生探索研究处理有机废弃物的途径和方法,提高了学生废弃物循环再利用的实验设计能力,强化学生环保意识。

5结束语

总之,有机化学实验“绿色化”是有机化学发展的必然趋势和要求,有机化学教师要不断提高自身素质和环保意识,优化实验项目,调整实验内容,设计污染小、低碳环保的微量、半微量实验,重视三废处理,积极探索和研究,将“绿色化学”理念贯穿整个有机化学实验教学过程中。

作者:王毓 干正洋 刘九辉 单位:贵州师范学院


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