［摘要］绿色化学作为新一轮基础教育化学课程与教学改革的一个重要理念，以其丰富的内涵和重要的教育价值而为广大化学教育工作者所接受和认可。要将绿色化学这一理念落实到化学实验中，采用微型化学实验、组合串联实验、设计创新实验，CAI模拟仿真实验等，从课堂到课外，培养学生“5R”的环保意识，以实际行动保护环境。
［关键词］绿色化学 微型化学实验 创新实验 环境保护
［作者简介］李茂莲（1955- ），女，广西灵山人，钦州学院生物与化学系讲师，主要从事化学实验教学与研究工作；徐淑庆（1964- ），女，广西合浦人，钦州学院生物与化学系讲师，主要从事生物化学教学与研究。（广西 钦州 535000）
［中图分类号］G424［文献标识码］A［文章编号］1004-3985（2007）27-0152-02
19世纪以来，由于化学工业的迅猛发展，工业“三废”的大量排放等导致地球生态环境的急剧恶化。在这种情况下，一种倡导人类与环境友好相处的崭新理念——“绿色化学”应运而生。绿色化学的诞生，为挽救地球环境危机和重塑化学在人们心目中的形象带来了新的希望。目前，绿色化学已成为新世纪化学发展的方向和议题，世界各国都在进行绿色化学的研究，并注重绿色化学的发展与教育。绿色化学是人类和自然和谐的化学，是人类可持续发展的重要手段。随着新课程改革的不断深入，绿色化学也逐步渗透到化学教学的各个环节，作为专门培养中学化学教师的高等师范院校，更应站在教改的前列，敏锐捕捉新信息，将绿色化学理念适时地渗透于化学实验教学中，做新课程改革的积极实践者。
一、绿色化学的现代内涵
1.绿色化学的定义。绿色化学（Green Chemistry）或称环境友好化学（Environmentally Friendly Chemistry），是利用化学的技术与方法来降低或消除化学产品设计、制造与应用中有害物质的使用与产生，使所设计的化学过程和产品更加环保友好，是一门从源头上阻止污染的化学 ①。
2.绿色化学的核心内容：“原子经济性”和“5R”原则。（1）“原子经济性”是指充分利用反应物中的各个原子，从而既能充分利用资源又能防止污染。原子利用率越高，反应产生的废弃物越少，对环境造成的污染也越少。（2）“5R”原则就是“减量”（Reduciton）即减少“三废”排放；“循环使用”（Reuse）；“回收”（Recycling），实现“省资源、少污染、减成本”的要求；“再生”（Regeneration），即变废为宝；“拒用”（Rejection），指对一些无法替代又无法回收、再生和重复使用的，有毒副作用及污染作用明显的原料，拒绝在化学过程中使用。
二、在实验教学中渗透绿色化学理念的教育
（一）培养学生绿色化学意识
化学是一门以实验为基础的学科。化学实验是化学课程内容的重要组成部分。实验的绿色化是化学绿色化的核心 ②。面对化学学科快速的发展与化学学科教育发展的滞后性，教师的绿色化学意识对于开展化学学科教育显得尤为重要。因此教师要主动地担负起培养学生环保意识的责任，在化学实验教学中给予学生示范与引导，指导学生用“5R”原则（减量、循环、回收、再生、拒用）来考虑和解决化学实验中出现的污染问题，使学生在潜移默化中受到良好的绿色化学教育，增强绿色环保意识。
（二）应用绿色化学原理，改进化学实验设计
化学实验作为化学学习和研究的基础，是造成环境污染的途径之一，特别是传统的化学实验方法对环境污染的因素考虑得较少，有毒气体、液体、废物等不加处理随意排放，造成一定的环境污染，因而在实验教学中应以绿色化学的理论和方法为核心和基本原则，对化学实验进行改进，尽可能减少环境污染或无污染，使化学实验过程达到绿色化。
1.开展微型化学实验。微型化学实验（Microscale Chemical Experiment）是20世纪80年代崛起，国际上公认的能体现绿色化学理念的一种化学实验的新技术和新方法 ③。是“在微型化的条件下对化学实验进行创新性的变革实践，以达到用尽可能少的化学试剂来获得尽可能多的化学信息的目的 ④ ”。它通常是指在微型化的仪器装置中进行的化学实验，其试剂用量是常规实验十分之一至千分之一 ⑤。由于试剂用量的减少，废液废气的产生也少，实验三废处理基本得到解决。微型化学实验具有减少污染、安全、省时、节约经费、效果良好等优点，是实现绿色化学的最可行的措施之一，值得大力提倡和采用。
2.组合串联实验。串联实验是指通过调整实验次序，使一个实验的产物成为下一个实验的原料。例如，把萃取和蒸馏实验安排在一起，利用CCl4萃取碘的水溶液，得到碘的CCl4溶液，然后在碘的CCl4溶液中加入NaOH溶液至紫色刚好消失，利用反萃取把CCl4分离出来，最后进行蒸馏，使CCl4回收再利用。串联实验以及试剂的回收利用在一定程度上减轻了常规实验对环境的污染，有利于环境保护，达到了绿色化实验的要求。
3.设计创新实验。如果说“运用之妙，存乎一心”，那么创新之妙就归乎于“变一变”了。“变一变”是常用的一种创新方法，合理地变换仪器的形状或改进实验的装置等都可能使实验产生“奇迹”。这有利于开发仪器的新品种，开创实验操作的新举措，打开实验设计的新思路。
第一，改变仪器的形状。试管的常见形状是直形，一端封口，其形状的单一性决定了其用途的局限性，如果运用“变一变”的创新实验方法去思考，便可加工成多种不同形状的变形管，如图1所示的几种。
利用其中的w形管可以将Cu与浓HNO3的反应、NO2与H2O的反应、Cu与稀HNO3反应这3个实验串起来做。在w形管两个最低处分别放入小铜片，在右端的铜片处加入少量蒸馏水，在左侧的铜片处滴入浓硝酸。小滴管封闭左端管口。Cu与浓HNO3激烈反应生成红棕色气体扩散到右端管最低处溶解于水里形成稀硝酸溶液。稀HNO3与Cu反应生成NO气体，右端管内气体无色，而在右端管口上方看到红棕色气体，气体能使润湿的蓝色石蕊试纸变红，实验效果非常好。像这样用改装的w形试管做连环实验，别致新颖，既节约了药品又激发了学生的学习兴趣，还增强了绿色化学意识，具有“一石三鸟”的功效。
第二，改进实验装置。化学实验中涉及多种有害气体，如CO，SO2，NO2，H2S等的制取及性质实验。教材中都是在敞开式或半封闭式的条件下进行实验，大多数实验既无尾气吸收、净化处理装置，又无防污染的设施，既对环境造成污染，又危害师生的身心健康。通过改进实验装置，延伸实验方法，有效控制污染。例如，处理CO尾气的常用方法是直接点燃烧掉或用气球来收集，而直接点燃尾气存在着爆炸的隐患，若用气球来收集尾气，又存在如何处理这气球的问题，处理不当，往往又造成二次污染，所以以上两种处理CO尾气的方法都是不可取的。如果将CO络合到氯化亚铜的盐酸溶液中来完成CO还原CuO的实验，这就是对尾气处理方法的扩充，其装置如图2所示⑥。利用此创新装置不但可防止CO污染空气，而且又可使络合的CO回收再利用，真是“一箭双雕”。
第三，改用实验材料。绿色化学提出的目标和任务不是被动地治理环境污染，而是主动地防止化学污染，是一门从源头上阻止污染的化学。因此，在选择实验材料时尽量不用有毒化学试剂，而用低毒或无毒化学试剂替代。例如，在做自燃的实验中，把白磷换成无毒的镁粉和石英粉为原料。其操作步骤为：首先制备Mg2Si，然后将其投入水中，Mg2Si水解产生SiH 4与水面上的空气接触立即自燃。其反应原理为：（1）SiO2 + 4Mg = 2MgO + Mg2Si；（2）Mg2Si + 4H2O = 2Mg（OH）2↓+ SiH4↑；（3）SiH4+ 2O2 =SiO2 + 2H2O。整个实验安全、无毒、无污染，符合绿色化实验的要求。
第四，采用微波技术。化学实验中，合理地采用微波技术进行基础化学实验设计是进行化学实验绿色化工作的重要组成部分。例如，乙酸乙酯的合成反应。传统的酯化反应都是用浓硫酸作催化剂，实验过程中会生废酸，造成环境污染，而且由于浓硫酸是强氧化剂，碳化现象严重，并可催化生成副产物乙醚，造成乙酸乙酯产率低下等现象。若改用微波催化合成乙酸乙酯 ⑦，可采用A1C13固体作催化剂，不仅反应速度大大提高，而且产率高，产品质量好，又无污染，符合绿色化学原理。
第五，利用CAI模拟仿真实验。多媒体辅助课件（CAI）进行模拟仿真实验是一种化学试剂和仪器装置“零投入”和“废弃物零排放”的特殊实验方式，特别适合于演示实验。对于一些试剂药品昂贵、实验中容易引起爆炸或必须采用有毒、有害试剂（如苯、苯酚、砷化物重金属等）的实验，或在实验中排放较多的有毒气体、有毒废水，给师生健康带来极大危害，且对环境造成较大破坏的实验，都可采用CAI进行仿真实验来加以解决。
利用计算机多媒体技术，模拟真实的实验环境，把绿色化学原理与社会、环境、经济等以丰富多彩的表现手法生动形象地展示给学生，使学生能在一种轻松、愉快的气氛中领悟到绿色化学的真谛。
三、结束语
当前，我国的绿色化学研究还处于初级阶段，绿色化学教育更是处于萌芽阶段。
化学实验教学的绿色化需要相当长的过程，一方面需要对绿色化学理论的深入研究，另一方面需要从事实验教学的工作人员的共同努力。作为化学教育工作者，除了要讲解、宣传绿色化学知识，我们认为还有许多工作要做，还有些实施上的困惑：比如要想普及实施就必然涉及课程、教材，要建立合适的校本课程，设计并配备绿色化学实验装置以及整合传统的化学实验，还要结合目前的校本课程培训来实施好绿色化学教育。因此，树立并加强教师的绿色化学课程意识也是相当必要的 ⑧。当然，这需要更多的化学教育工作者投入此项工作，来积极推进教育教学改革，真正实施好绿色化学教育。
［注释］
①沈玉龙，魏利滨，等.绿色化学［M］.北京：中国环境科学出版社，2004：25.
②白慧杰.化学实验教学中对学生安全意识的培养［J］.化学教育，2005（1）：51.
③范杰.化学实验论［M］.太原：山西科学技术出版社，2001：323.
④周方怀.微型无机化学实验［M］.北京：科学出版社，2000：2.
⑤周宁怀，宋学梓.微型化学实验［M］.杭州：浙江科学技术出版社，1992：4.
⑥王云生.创新化学实验六法［J］.化学教育，2005（4）：51-52.
⑦陆燕海.微波炉在中学化学实验中的应用［J］.化学教学，2007（2）：4-5.
⑧高成，李鹤亭.绿色化学课程意识及其课程设计方法论［J］.化学教育，2005（6）：13-15.