摘要：為實現醫用化學實驗的綠色化，探索和研究了採用設計系列實驗、優化實驗過程、實驗微型化及多媒體實驗教學等策略來
醫用化學實驗是醫學、藥學等專業的一項十分重要的學習內容，在完成實驗教學並收到良好教學效果的同時，無意之中會將一些有害氣體排放到大氣中，或將能引起水質污染的廢液排放到下水道中。而大多數學校對學生每次實驗後排放的污染物很少做處理，儘管每次實驗排放污染物量不算大，但學生實驗的化學試劑種類成分複雜，具有「聚丘成壑，聚沙成塔」的污染效應。隨著 教育 教學改革的深入以及化學實驗面向全體學生的開放，每位化學教育工作者必須清醒地認識到減少化學實驗污染以及對污染物進行處理的重要性、必要性和緊迫性。
綠色化學（Green Chemistry）是當今國際化學 科學 研究的前沿課題。它的根本目的是從節約資源和防止污染的觀點來重新審視和改革傳統化學。由傳統化學向綠色化學的轉變可看作是化學從「粗放型」向「集約型」的轉變，從而使我們對環境的治理從治標（即從末端治理污染）轉向治本（即開發清潔工藝技術、減少污染源頭、生產環境友好產品）。[1]在醫用化學實驗教學中實現實驗的綠色化，就是把綠色化學教育理念貫穿在化學實驗及教學的全過程中。為此，我們積極探索方法，認真研究實施策略，嘗試採用了系列實驗設計、實驗過程優化、實驗微型化及藉助多媒體實驗教學手段等一系列措施來實現醫用化學實驗的綠色化，取得了良好的教學效果和社會效益。
綠色化學的概念
綠色化學又稱環境無害化學（Environmentally Benign Chemistry）、環境友好化學（Environmentally Friendly Chemistry）或清潔化學（Clean Chemistry）。它強調的是用化學的技術和方法減少或杜絕那些對人類健康、社區安全、生態環境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑、產物、副產物等化學用品的使用和產生。這是一門從源頭阻止污染的化學，所研究的中心問題是使化學反應、化工工藝及其產物具有五個方面的特點：（1）採用無毒、無害的原料（即原料綠色化的）；（2）在無毒、無害的反應條件（催化劑和溶劑的綠色化）下進行；（3）使化學反應具有極高的選擇性，極少的副產物，甚至達到「原子 經濟 性」的程度，即原料分子中原子百分之百的轉化產物，不產生副產物或廢物，實現廢物的零排放（zero emission）（即化學反應的綠色化）；（4）產物應是對環境無害（產品的綠色化）；（5）滿足「物美價廉」的傳統標準。化學實驗綠色化設計主要遵循5R原則，即減少量（Reduce）、重複使用（Reuse）、拒用（Rejection）、回收（Recycling）、再生（Regeneration）。
綠色化學的原則[2]
Anastas PT和 Warner JC在《綠色化學理論和實踐》一書中，提出了綠色化學的12條原則：（1）最好是防止廢物的產生而不是產生後再處理；（2）合成方法應設計成能將所有的起始物質併入最終產物中；（3）只要可能，反應中使用和生成的物質應對人類健康和環境無毒或毒性很小；（4）設計的化學產品應在保持原有功效的同時，儘量使其無毒或毒性很小；（5）應儘量不使用輔助性物質，如溶劑、分離試劑等，如果一定要用，也應使用無毒物質；（6）能量消耗越小越好，應能為環境和經濟方面的考慮所接受；（7）只要技術上和經濟上可行，使用的原材料應是能再生的；（8）儘量避免不必要的衍生過程，如基因的保護與去保護，物理與化學過程的臨時性修改等；（9）儘量使用選擇性高的催化劑，而不是靠提高反應物的配料比；（10）設計化學產品時，應考慮當該物質完成自己的功能後，不再滯留於環境中，而可降解為無毒的產物；（11）分析方法也需要進一步研究開發，能夠做到現時、現場監控，以防有害物質的形成；（12）一個化學過程中使用的物質或物質的形態，應考慮儘量減少實驗事故的潛在危險，如氣體釋放、爆炸和著火等。
從以上原則中可以看出，綠色化學提出的標準和任務不是被動地治理環境污染，而是主動地防止化學污染，只有從根本上切斷污染源，才能真正做到環境保護。我們嘗試在醫用化學實驗綠色化的進程中，遵從以上這些原則作為綠色化的指導方針和標準。在教師和學生的頭腦中形成綠色化學的思維意識，從環境保護的角度來考慮實驗設備、實驗手段、實驗方法等各方面因素。綠色化學的實驗，必將帶來化學產品的生產方式、化學實驗方法的綠色革命，對環境保護具有重要的作用。
醫用化學實驗綠色化的方法
設計系列實驗方法是指通過調整實驗，把幾個分散的實驗設計成一個整體，使一個實驗的產物設計成為下一個實驗的原料，這種方法的使用，能夠儘可能減少化學試劑的消耗和廢液的排放。在醫用化學實驗中，有許多實驗內容之間是相互聯繫的，往往是前一個實驗的產物就是下一個實驗的反應物。如在醫用化學的無機實驗部分中，在做一種元素不同價態化合物的性質實驗時，經常會出現這些化合物之間的轉化，若將這些實驗進行合理的安排，有效利用它們之間的轉化關係，重新將其設計為系列實驗，就會既能節約藥品、節省時間，又能促進學生掌握物質之間的轉化關係。以鐵的化合物的性質實驗為例，我們可以將實驗內容設計為一個系列實驗：[3]KMnO4溶液和（NH4）2SO4·FeSO4溶液混合後，加H2SO4酸化，觀察溶液顏色的變化，了解Fe2+的還原性；再滴入2滴KSCN溶液，觀察血紅色溶液生成，了解Fe3+的定性檢測實驗；再加入少量NaF固體，觀察血紅色消失，了解Fe3+與F-的配位反應及常用的掩蔽Fe3+方法；再逐滴加入NaOH溶液，觀察Fe（OH）3沉澱的析出，了解配合物和沉澱物之間的轉換；然後離心沉澱中加入濃HCl，觀察沉澱的溶解及溶液的顏色，了解Fe(OH)3在HCl中的溶解性；再向溶液中滴加K4[Fe（CN）6]溶液，觀察深藍色沉澱的析出，了解普魯士藍的生成和性質。經過實驗證明，實驗內容經過這樣重新設計和改進後，化學試劑的使用量和廢液的排放量都大為減少，同時學生對實驗現象和實驗過程中的知識點也有了更清楚的認識。
醫用化學實驗是醫學、藥學等專業的一項十分重要的學習內容，在完成實驗教學並收到良好教學效果的同時，無意之中會將一些有害氣體排放到大氣中，或將能引起水質污染的廢液排放到下水道中。而大多數學校對學生每次實驗後排放的污染物很少做處理，儘管每次實驗排放污染物量不算大，但學生實驗的化學試劑種類成分複雜，具有「聚丘成壑，聚沙成塔」的污染效應。隨著 教育 教學改革的深入以及化學實驗面向全體學生的開放，每位化學教育工作者必須清醒地認識到減少化學實驗污染以及對污染物進行處理的重要性、必要性和緊迫性。
綠色化學（Green Chemistry）是當今國際化學 科學 研究的前沿課題。它的根本目的是從節約資源和防止污染的觀點來重新審視和改革傳統化學。由傳統化學向綠色化學的轉變可看作是化學從「粗放型」向「集約型」的轉變，從而使我們對環境的治理從治標（即從末端治理污染）轉向治本（即開發清潔工藝技術、減少污染源頭、生產環境友好產品）。[1]在醫用化學實驗教學中實現實驗的綠色化，就是把綠色化學教育理念貫穿在化學實驗及教學的全過程中。為此，我們積極探索方法，認真研究實施策略，嘗試採用了系列實驗設計、實驗過程優化、實驗微型化及藉助多媒體實驗教學手段等一系列措施來實現醫用化學實驗的綠色化，取得了良好的教學效果和社會效益。
綠色化學的概念
綠色化學又稱環境無害化學（Environmentally Benign Chemistry）、環境友好化學（Environmentally Friendly Chemistry）或清潔化學（Clean Chemistry）。它強調的是用化學的技術和方法減少或杜絕那些對人類健康、社區安全、生態環境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑、產物、副產物等化學用品的使用和產生。這是一門從源頭阻止污染的化學，所研究的中心問題是使化學反應、化工工藝及其產物具有五個方面的特點：（1）採用無毒、無害的原料（即原料綠色化的）；（2）在無毒、無害的反應條件（催化劑和溶劑的綠色化）下進行；（3）使化學反應具有極高的選擇性，極少的副產物，甚至達到「原子 經濟 性」的程度，即原料分子中原子百分之百的轉化產物，不產生副產物或廢物，實現廢物的零排放（zero emission）（即化學反應的綠色化）；（4）產物應是對環境無害（產品的綠色化）；（5）滿足「物美價廉」的傳統標準。化學實驗綠色化設計主要遵循5R原則，即減少量（Reduce）、重複使用（Reuse）、拒用（Rejection）、回收（Recycling）、再生（Regeneration）。
綠色化學的原則[2]
Anastas PT和 Warner JC在《綠色化學理論和實踐》一書中，提出了綠色化學的12條原則：（1）最好是防止廢物的產生而不是產生後再處理；（2）合成方法應設計成能將所有的起始物質併入最終產物中；（3）只要可能，反應中使用和生成的物質應對人類健康和環境無毒或毒性很小；（4）設計的化學產品應在保持原有功效的同時，儘量使其無毒或毒性很小；（5）應儘量不使用輔助性物質，如溶劑、分離試劑等，如果一定要用，也應使用無毒物質；（6）能量消耗越小越好，應能為環境和經濟方面的考慮所接受；（7）只要技術上和經濟上可行，使用的原材料應是能再生的；（8）儘量避免不必要的衍生過程，如基因的保護與去保護，物理與化學過程的臨時性修改等；（9）儘量使用選擇性高的催化劑，而不是靠提高反應物的配料比；（10）設計化學產品時，應考慮當該物質完成自己的功能後，不再滯留於環境中，而可降解為無毒的產物；（11）分析方法也需要進一步研究開發，能夠做到現時、現場監控，以防有害物質的形成；（12）一個化學過程中使用的物質或物質的形態，應考慮儘量減少實驗事故的潛在危險，如氣體釋放、爆炸和著火等。
從以上原則中可以看出，綠色化學提出的標準和任務不是被動地治理環境污染，而是主動地防止化學污染，只有從根本上切斷污染源，才能真正做到環境保護。我們嘗試在醫用化學實驗綠色化的進程中，遵從以上這些原則作為綠色化的指導方針和標準。在教師和學生的頭腦中形成綠色化學的思維意識，從環境保護的角度來考慮實驗設備、實驗手段、實驗方法等各方面因素。綠色化學的實驗，必將帶來化學產品的生產方式、化學實驗方法的綠色革命，對環境保護具有重要的作用。
醫用化學實驗綠色化的方法
設計系列實驗方法是指通過調整實驗，把幾個分散的實驗設計成一個整體，使一個實驗的產物設計成為下一個實驗的原料，這種方法的使用，能夠儘可能減少化學試劑的消耗和廢液的排放。在醫用化學實驗中，有許多實驗內容之間是相互聯繫的，往往是前一個實驗的產物就是下一個實驗的反應物。如在醫用化學的無機實驗部分中，在做一種元素不同價態化合物的性質實驗時，經常會出現這些化合物之間的轉化，若將這些實驗進行合理的安排，有效利用它們之間的轉化關係，重新將其設計為系列實驗，就會既能節約藥品、節省時間，又能促進學生掌握物質之間的轉化關係。以鐵的化合物的性質實驗為例，我們可以將實驗內容設計為一個系列實驗：[3]KMnO4溶液和（NH4）2SO4·FeSO4溶液混合後，加H2SO4酸化，觀察溶液顏色的變化，了解Fe2+的還原性；再滴入2滴KSCN溶液，觀察血紅色溶液生成，了解Fe3+的定性檢測實驗；再加入少量NaF固體，觀察血紅色消失，了解Fe3+與F-的配位反應及常用的掩蔽Fe3+方法；再逐滴加入NaOH溶液，觀察Fe（OH）3沉澱的析出，了解配合物和沉澱物之間的轉換；然後離心沉澱中加入濃HCl，觀察沉澱的溶解及溶液的顏色，了解Fe(OH)3在HCl中的溶解性；再向溶液中滴加K4[Fe（CN）6]溶液，觀察深藍色沉澱的析出，了解普魯士藍的生成和性質。經過實驗證明，實驗內容經過這樣重新設計和改進後，化學試劑的使用量和廢液的排放量都大為減少，同時學生對實驗現象和實驗過程中的知識點也有了更清楚的認識。
收藏