有機化學實驗綠色化路線設計分析
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摘要：在學習過綠色化學的課程之后，我們通過將綠色化學的相關知識與有機化學實驗進行了相互的融合，根據相關的實驗理論進而設計了關于有機化學方面的實驗。通過與傳統的實驗相比較，我們認識到，綠色有機化學實驗能夠十分有效的減少在試驗環境中的污染問題，并且還為我們提供了有利的條件去近距離的接觸到綠色化學和有機化學實驗，并且提高我們學習綠色化學的學習興趣，增強了我們的環保意識。
所謂的綠色化學，又被人們稱為無公害化學，環境友好型化學以及清潔化學。從這些名稱我們可以明顯的看出來，綠色化學與傳統意義上的化學有著本質的區別。傳統的化學有很高的污染性質、腐蝕性質、刺激性質。但是綠色化學所追求的不再是高效率和高風險，而是通過必要的減少或者降低化學物品在實驗設計、生產制造、實際運用中對于有害物質的使用量，從而保證在使用和開發的化學產品對于人類生活、自然環境有著更加有利的品質提升。綠色化學能夠從根本上保證零污染，這是由于綠色化學能夠在源頭上就對有危害和高污染的化學物質進行控制，從最根本上減少并消除污染的排放，更加符合可持續發展的道路。可以說，綠色化學最主要的問題是通過一系列的反應體系研究，從而尋找到最新的化學原料和綠色產品，為人們的生活提供品質更好、質量更高的化學產品。
1綠色實驗的設計思路
我們學習的有機化學是基于實驗為主的化學分支學科，所以從總體把握上，綠色化學的學習實踐依然無法脫離實驗這一基本方法。為此，對于綠色化學實驗的設計思路也是非常重要的。實驗能夠檢驗我們學習的內容是否正確，也能夠在實驗的過程中進一步的加深對于所學知識的進一步了解，有助于我們鞏固所學知識，還能夠不斷的加強我們對于問題的觀察能力、解決能力以及分析問題的能力。掌握了熟練的實驗技能，不僅能夠保證我們在學習中取得優異的成績，更有利于幫助我們進一步的提高科學嚴謹的態度，實事求是的能力。在學習階段，通過學習過的知識選擇具有一定應用價值的化工原材料來作為反應目標的產物，然后從原子經濟的角度進行分析，從而選擇反應原料、試劑以及能夠進行反應的條件。之后進行綠色反應設計，根據預先設計來擬定反應的過程，通過綠色化學反應的原理以及控制理論來研制出相對高效的綠色催化劑。根據實驗的結果來進行評價，制成圖表，并且在實驗的過程中一定要及時的查閱各國參考文獻，從而發現不足之處并且加以改進。
2乙二酸合成的傳統實驗路線
乙二酸合成實驗是我們所學的實驗之一，無論是老師在課堂上進行的實驗還是教科書中的示范案例，對于乙二酸合成的方法都是非常傳統的通過采用濃HNO3或KMnO4氧化法來進行合成，具體的反應方程式如下所示：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H20通過上式我們可以看出，采用硝酸或者高錳酸鉀氧化環乙醇來制備出的乙二酸，無論是濃HNO3還是用KMnO4當做氧化劑的反應條件，這兩者都是強氧化劑，都具備反應速度快、反應劇烈、反應條件不可控的不利方面，而且如果在實驗的過程中如果出現操作失誤還會造成危險。例如，這一實驗反應為強烈的放熱反應，所以在加入環乙醇的時候速度應該保持一定的頻率，否則會導致反應更加劇烈，容易產生爆炸。當我們使用濃硝酸當做實驗氧化劑的時候，在反應的過程中會釋放氮氧化物有毒有害的氣體，不僅會對環境造成污染，而且還會對我們的健康造成危害。如果在采用高錳酸鉀當做氧化劑時，不僅在反應過程中會出現大量的二氧化錳沉淀物，而且對于產物的處理十分的麻煩。
3乙二酸合成的綠色實驗路線
3.1實驗設計思路
為了針對性的解決傳統乙二酸合成的試驗方法的缺點，在實驗的過程中減少由于實驗造成的污染以及危害，我們考慮將所學的綠色化學的相關知識融合到有機化學實驗中，并且選擇新型的環乙烯作為實驗反應物，選取30%過氧化氫當做氧化劑，選擇磷鎢雜多酸作為催化劑，從而通過催化環乙烯氧化合成乙二酸，并且開發出一個均相催化新反應體系。
3.2實驗方法以及具體步驟
在實驗過程中，我們選擇三個容量為250ml的三頸燒瓶，并且在其中加入1mmol的H3PW12O40、1mmolH2C2O4，以及55mLw=30%的過氧化氫.在室溫的實驗條件下進行攪拌，持續10分鐘，之后加入10.5mL(100mmol)環乙烯，將實驗的溫度進行加熱到50℃-60℃，接著持續攪拌1小時。之后將溫度持續加熱至91℃，再采用左右攪拌回流，持續6小時。最終將反應所得到的溶液進行冷卻，維持在0℃，靜置一天，濾出結晶。將結晶用冰水沖洗三次，并且經過真空之后進行干燥，最終將物質進行稱重。
3.3實驗比較研究
對于綠色有機化學實驗中，我們使用的反應體系是30%的過氧化氫氧化劑，屬于環境友好型氧化劑，而且H3PW12O40也屬于環境友好型催化劑，所以在整個實驗過程中不會析出有毒有害的物質，在實驗的操作過程中也不會出現危險的情況。反應條件和溫度與傳統的反應實驗相比較而言也非常的容易掌握和控制，實驗過程的步驟簡單，操作十分便利，而且沒有多余的副反應。
4結束語
所謂的綠色化學，又被人們稱為無公害化學，環境友好型化學以及清潔化學。從這些名稱我們可以明顯的看出來，綠色化學與傳統意義上的化學有著本質的區別。傳統的化學有很高的污染性質、腐蝕性質、刺激性質。但是綠色化學所追求的不再是高效率和高風險，而是通過必要的減少或者降低化學物品在實驗設計、生產制造、實際運用中對于有害物質的使用量，從而保證在使用和開發的化學產品對于人類生活、自然環境有著更加有利的品質提升。我們通過將綠色化學的相關知識與有機化學實驗進行了相互的融合，根據相關的實驗理論進而設計了關于有機化學方面的實驗。通過與傳統的實驗相比較綠色有機化學實驗能夠十分有效的減少在試驗環境中的污染問題，并且還為我們提供了有利的條件去近距離的接觸到綠色化學和有機化學實驗，并且提高我們學習綠色化學的興趣，增強了我們的環保意識。
參考文獻：
[1]賀麗麗.天津市職工現代企業管理學院學報,2005,25(2):61-62.
[2]黃麗莎.廣東化工,2004,(5):78-79.
[3]江玉萍.實驗技術與管理,2005,22(7):94-97.
作者：陳瀟晗 單位：郴州市第一中學學生
