發布時間:2023-09-25 11:23:59
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術,我們為您準備了不同風格的5篇有機化學入門知識,期待它們能激發您的靈感。
在多年的教學中,發現學生難以把握有機化學的學科特點,學習中存在諸多障礙。一些學生上課易懂、做題易錯、放了易忘,綜合題的解答,往往難以入門。
一、有機化學學習障礙的形成原因
1.缺乏足夠的思想準備
有機化學開篇時,一些學生習慣全套照搬學習無機化學的經驗,不能適應有機化學的學習,覺得有機化學內容繁雜,毫無規律,漸漸地失去學習興趣和信心。他們沒有把握有機化學學習的下列特點:
①有機化合物通常用結構簡式表示;
②有機化合物性質與結構的關系密切;
③有機化合物空間構型的認識,需要一定的空間想象能力。
學生學習上難以適應得狀況,如果不能調整過來,后續學習就會產生困難。
2.學習基礎、認知水平障礙
學習有機化學,需要學生本文由收集整理具有豐富的空間想象能力。由于學生的空間立體觀念較差,對于分子的立體結構常常想象不出來。
例如,學習同分異構體概念后,總還有不少學生把
二氯甲烷(ch2cl2)分子(如圖所示)的二個平面結構說成是同分異構體。
3.對官能團的結構特征、主要性質掌握不牢
有些學生對許多官能團的意義理解不透,區分不清。在學習或解題時,若不能辨清相關的官能團,就會出現思維障礙,從而導致錯誤。
例如,阿斯匹林的結構簡式為:
則1mol阿斯匹林跟足量的naoh溶液充分反應,消耗naoh溶液的物質的量為多少?
在解題中,學生知道羧基、酯基能與naoh溶液反應,但忽略了水解產物中有酚,酚也能與naoh溶液反應。
4.逆向思維能力差,系統性不強
練習呆板,常常是"照葫蘆畫瓢",缺乏創造性,抑制了學生思維能力的拓展,對掌握的知識難以深化鞏固。
例如,以乙醇為原料設計合成 ,如果缺乏知識的系統性和有機合成常用的解題方法--逆推法,就難以達到合成的目的,這就是正向思維抑制了逆向思維的發展。
二、解決有機化學學習障礙的對策
1.激發和保持學生的學習興趣
俗話說得好,興趣是最好的老師。要想學生能夠學好有機化學,必須使教學能夠吸引學生,讓學生產生興趣,提高學習效果。在有機化學教學中,我們應精心準備、認真安排教學內容,并穿插一些學生頗感興趣的生活知識,特別是在知識的重難點教學中,挖掘能激發興趣的內容,以保持學生的學習興趣。
例如,在同分異構體的命名與書寫教學中,提出"天干"十字的同時,不妨帶出"地支"十二字,學生對"子、丑、寅、卯......"等字是感興趣的,因為在他們的記憶中,這些字是屬于卜卦先生的,這樣他們就容易接受"天干"十字。還有,在同分異構體的書寫訓練時,不妨讓學生練習"碳架"結構書寫,同時可展示"碳架"結構模型,有條件和學校還可讓每一學生配備一套塑料的分子小模型,以增強教學直觀效果,提高學生學習興趣。
2.循序漸進,平穩過渡
在新課的教學過程中,要對學生的整體水平及特點作充分摸底,消除學生的恐懼心理。對初學者也不宜提過高要求,一般以會考標準為宜,不足之處可在練習或單元復習中彌補。
例如,在《乙醇》教學中,要求學生了解乙醇的組成和主要性質及重要應用,而乙醇的化學性質中,與活潑金屬反應只限于鈉,氧化反應限于催化氧化,脫水反應限于分子內脫水成烯。在習題課中深化要求,如消去反應能否發生、哪些醇能被氧化為醛等。作業的布置應注意難度和梯度。這樣,將難點分散到各個階段環節,循序漸進、各個擊破,最后達到完整認識醇的目的,以利于學習過渡。
此外,加強直觀教學,采用掛圖、模型、演
示實驗和學生分組實驗等手段,培養學生觀察力和想象力,讓抽象的知識形象化,便于學生理解和記憶。
3.總結歸納,掌握學習的一般方法
學生剛接觸到有機化學,興趣很濃。但由于有機化學的顯著特點是:多、雜、亂,其種類繁多、結構復雜、與生產生活聯系密切,使之成為中學化學的難點,會考、高考的熱點,其學習的方法又與無機化學的學習有明顯的不同之處。如果不幫助學生總結有機化學的特點及學習的一般方法,學生將很難入門。
(1)結構決定性質,進行歸納學習
有機化學學習的一般方法是:結構→性質→用途→制法→同類物質。因此,從結構出發,抓住官能團的特性是學好有機化學的關鍵。
例如,醛類物質的官能團為醛基(-cho),由于醛基的特殊結構決定了醛類物質的化學性質為既可以發生還原反應(與h2加成反應)又可以發生氧化反應(銀鏡反應、與新制氫氧化銅的反應)。而含有醛基的物質均可以發生上述反應,如:甲酸、甲酸鹽、甲酸某酯、葡萄糖、麥芽糖等都可以發生銀鏡反應。
(2)加強針對練習,及時總結規律
通過章節學習得來的知識是零散無序的,在一單元或一專題學完之后,幫助學生進行整理,多加強不同類型題的訓練就顯得尤其重要。教師要引導學生在練中找規律,在做中總結經驗,學以致用,觸類旁通,以提高解題速度,培養歸納能力。
①"價鍵守恒"原理即碳四鍵、氧二鍵、氫一鍵,這是推導、書寫結構式的重要依據。
②根據有機物的衍變關系:烴→醇→醛→羧酸→酯,推斷有機物的結構,找出衍變關系中的突破口,然后逐層推導得出結論。
③分子組成為cnh2no的有機物完全燃燒后,生成的二氧化碳和水蒸汽的物質的量相等。
④具有相同最簡式的有機物,無論以何種比例混合,只要總質量恒定,完全燃燒時耗氧量和生成的co2和h2o的量均為定值。
4.認真審清題意,加強解題指導
一、激活學習興趣,激發學習動力
做好無機化學和有機化學的有效過渡,讓學生充滿信心,消除畏懼心理,樂觀地面對以后的學習,為有機化學的學習打下堅實的基礎。有機化學的學習首先使學生將了解新事物的積極性和好奇心轉化為自身學習動力,然后把教學方法的選擇和教具的使用與學生的學習方法融合在一起,最終將有機知識體系打造為學生自身知識網絡,達到融會貫通的效果。
二、廣泛了解學情,促進知識遷移
通過與各層次學生交流,了解他們的學習情況和心理;通過聽課請教,獲取、分析課堂實錄,在個人的教學實踐中,不斷總結思考。
1.找到一個好的抓手――結構決定性質、性質決定用途,由個別到一般,讓學生“有法可依”。無機化學教學中強調“結構決定性質,性質決定用途”的思想,這為各類有機物的學習“有法可依”。在有機化學入門學習階段,教師要及時給予學生學法指導,在教學中處理好結構與有機物性質之間的關系,結構理論指導性質,性質幫助理解結構,由典型有機物的結構和性質推測出同系物的性質,體現由個別到一般的思想。
2.用生活素材創設學習情境,從生活走進有機化學。“化學與社會生活實際有著廣泛而緊密的聯系。”化學知識的形成來源于自然,來源于生活。教師在教學中應有所創新,要注意從學生熟悉的身邊現象入手,引導他們發現問題,展開探究,以獲得有關的知識和經驗。要緊密結合學生的生活實際,使他們感受身邊的化學物質和化學變化,增強學習化學的興趣。如:在乙酸教學中創設醋的傳說,在乙醇教學中介紹中國的酒文化及酒駕入刑等社會問題,激發學生求知的欲望,并滲透愛國情感和價值觀教育。再如選修模塊《有機化合物的分類》一節,可事先讓學生收集身邊的常見藥品,查閱它的說明書,從俗名、分子式、結構式、官能團及物質的類別對身邊的常見藥品進行分析,引導學生了解有機化合物的分類方法,認識一些重要的官能團。
3.利用電教技術,活化教學銜接。多媒體和網絡技術被引入課堂教學,在一定程度上代替了粉筆、黑板等傳統媒體,實現了它們無法實現的教育功能。使用微觀模擬軟件可以幫助學生跨越宏觀微觀的思維障礙。如在學習立體結構,再現價鍵的斷裂與形成,擴大了課堂的時間與空間,化抽象為具體,化腐朽為神奇。同時,積極整合傳統教學和現代教學,揚長補短,相得益彰,提高了教學的有效性。
4.積極開展校本課程,通過研究性學習,聯系無機化學與有機化學,拓寬學生的視野。校本課程的開展為學生研究性學習提供了有力保障,能夠發揮學生的個性特長和想象力,培養學生的這些本領和能力,滿足他們終身發展的需要。研究性學習打破了傳統課堂教學模式,讓學生聯系課堂的知識去拓展,又應用于課堂,給學生們以研究過程的體驗,激發其對科學研究的意識和興趣。如我校開設的《化學與烹飪》選修課程,探索實施STS教育,使學生通過實踐獲得直接體驗;再如指導學生結合學習工具――修正液,提出“修正液的成分分析及利弊探討”,也收到了很好的效果。
三、在反思中進步,在實踐中成長
隨著新一輪課程改革的實施,與以前的化學教材相比,在高一階段學生就接觸到有機化學的知識,無論在教學目標、教學內容還是教學要求、教學方式等方面,都發生了相應的變化。高一學生剛剛進行半年的學習,無機化學基礎還不是很牢固,又要涉及有機化學,大多數學生難以適應。在高一階段,學生認為在數理化中最難學習的不是數學或物理,而是化學。鑒于這種情況,結合有機化學課程教學改革實踐,對有機化學與無機化學教學有效銜接進行探討具有現實的意義。
二、研究過程及成果
在研究過程中,通過了解學生的學習情況和學習心理,及時把握了學生的思想動態;通過聽課請教,真實獲取了第一手資料;通過讀書、查閱資料,認真學習,提高了理論基礎并以此來指導實踐;在個人的教育教學實踐中,又不斷總結思考,積累了大量經檢。經過一年的研究工作,現將研究過程和成果總結如下:
1.找到一個好的抓手——結構決定性質,性質決定用途,由個別到一般,讓學生“有法可依”。
無機化學教學中強調“結構決定性質,性質決定用途”的思想,學生在學習有機化學的過程中應體會到這種思想,這讓各類有機物的學習“有法可依”。那么,如何幫助學生找到這個“法”,就是我們在課程的教學設計中始終要關注的核心問題。在有機化學入門學習階段,教師要及時給與學生學法指導:①記憶一些基本概念、規則和事實是學習有機化學的基礎,只有這樣才能保證有效的應用這些知識。要特別注意細節,如化學方程式中不用“等號”而用“箭頭”,并注明反應條件;用結構簡式表示物質的組成。②對照比較,找出其共性和差異,促進新知識的獲得。③學生必須對已學習的知識加以組織和精加工,在零散的知識中找出其內在規律,從而結串成網。④變式練習,舉一反三,促進學生知識地遷移,創造性地解決問題。
2.用生活素材創設學習情境,從生活中走進有機化學。
在教學中可以創設這樣的情境:“傳說在古代的中國,有個叫杜康的人發明了酒。他兒子黑塔也跟杜康學會了釀酒技術。后來,黑塔率族移居現江蘇省鎮江。在那里,他們釀酒后覺得酒糟扔掉可惜,就存放起來,在缸里浸泡。到了二十一日的酉時,一開缸,一股從來沒有聞過的香氣撲鼻而來。在濃郁的香味誘惑下,黑塔嘗了一口,酸甜兼備,味道極佳,便貯藏著作為‘調味漿’。你知道這是什么嗎?它就是‘酉’加‘二十一日’——醋。在日常生活中,我們飲用的食醋,其主要成分是乙酸,因此乙酸又叫醋酸,是大家非常熟悉的一種有機酸,普通醋含醋酸3%~5%,山西陳醋含醋酸7%。我們知道性質決定于結構。下面我們來了解乙酸的分子結構……”這樣引入,激發學生求知的欲望,并將前一課時的內容與本節課的知識建立了聯系。對于一些常見藥品,教師可事先讓學生查閱它的說明書,從商品名、俗名、化學名、分子式、結構式及物質的類別對身邊的常見藥品進行分析,討論常用藥品中的有機成分,引導學生了解有機化合物的分類方法。
3.充分利用演示實驗或學生分組實驗,使教學銜接工作事半功倍。
化學是一門以實驗為基礎的自然科學學科,在教學中改變傳統的教師一言堂,學生被動接受的實驗授課方式,倡導學生主動參與的探究型實驗教學模式對教學大有裨益。如在學習Na和乙醇的反應時,可以先作一個對比實驗——Na放在煤油中的現象。通過實驗學生不僅強化了烴的性質,而且自然得出乙醇和Na反應的實質。這樣就充分利用實驗研究了物質的性質與反應,從結構角度深化了認識。
4.利用電教技術,活化教學銜接。
多媒體和網絡技術被引入課堂教學領域,一定程度上代替了粉筆、黑板等傳統媒體,實現了它們無法實現的教學功能。使用微觀模擬軟件可以幫助學生跨越宏觀和微觀的思維障礙。如在回憶復習甲烷、乙烯的結構和性質時,通過計算機課件展示甲烷、乙烯的立體結構模型;通過實驗錄像再現甲烷、乙烯的燃燒,以及它們與溴的四氯化碳溶液和高錳酸鉀酸性溶液的反應,引導學生討論甲烷、乙烯的結構和性質的相似點和不同點,過渡到烷烴和烯烴的結構和性質的相似性和差異性上。多媒體等網絡技術的應用,豐富了教學手段,增加了教學資源,擴大了課堂容量,拓寬了學生視野,激發了學生學習興趣。同時,傳統教學和現代教學有機結合,揚長補短,相得益彰,提高了教與學的效果。
5.積極開展校本課程,通過研究性學習,聯系無機化學與有機化學,拓寬學生的視野。
校本課程的開展為學生研究性學習提供了有力保障,讓學生聯系課堂的知識去拓展,又可以應用于課堂,打破了傳統課堂教學模式,給學生以研究過程的體驗,激發起學生對科學研究的意識和興趣。在教學過程中可以和無機化學教學相類似,多開展研究性學習,實施STS教育,使學生通過實踐獲得直接體驗。如學生就結合學習工具——修正液,提出了這樣的課題,“修正液的成分分析及利弊探討”,在這樣的研究實踐中,學生不僅興致高漲,充滿熱情,而且綜合能力也得到進一步提高。
三、結論與思考
關鍵詞 綠色化教學;污染;有機化學實驗
中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2013)27-0040-03
1 前言
近年來,隨著國民經濟的迅速發展,生態安全以及環境污染等諸多問題隨之凸顯。高等院校有機化學實驗教學中所生成的污染物質,如果沒有經過處理便直接排放到環境當中,那么日積月累便會嚴重危害到學校乃至周圍地區的環境。所以,如何減少化學藥品及試劑、節約資源、降低污染,已經逐漸成為有機化學實驗教學有待盡快解決的一大問題。而“綠色化”教學理念的引入,則有助于以上問題的解決。所謂“綠色化”教學方法又被稱作“環境友好化學”“環境無害化學”。綠色化學在初始反應階段便采取污染預防的科學手段,以終端與過程實現零污染或者零排放為主要目標,并且著重強調“原子經濟性”的現代化概念,也就是將反應物中的原子充分利用起來,實現既防止污染又充分利用資源的目的。
2 有機化學實驗的概念及其意義
從總體上來看,有機化學是化學不可或缺的分支之一,又被稱為碳化合物的化學,是重點研究有機化合物的制備、性質以及結構的一門學科。對化學的發展而言,有機化學實驗發揮著尤為重要的推動作用,而且對當前化學工業的發展也是非常重要及必要的。
有機化學實驗是我國普通高等院校化工、化學、生物、農學、材料、環境、食品以及藥學等諸多專業本科生的必修課程,通常在有機化學實驗中會使用到有毒性的化學溶劑、化學試劑,有時還會合成有毒性的一些物質,這可以說是化學發展過程中必然會生成的污染。然而,全球均在積極倡導低碳的概念和綠色環保,所以,在化學實驗中所生成的有毒物質勢必會導致公眾反感的產生,主要涉及高腐蝕性的一些催化劑,實驗結束后所生成的廢液、廢渣、廢氣,如果對這些污染物處理不得當,便會對環境產生無法估量的危害及污染。與一般的污染相比,此類污染所帶來的影響會持續更久的時間。所以,如何將有機化學實驗的環境保護性加強,成為有機化學發展過程中的主要研究方向以及新課題;高等院校有機化學的綠色化教學理念如何建立起來,成為一項迫在眉睫的重要問題。
在教學與實驗的過程中,如何將“綠色化學”的概念灌輸給學生,是高校需要首先予以著重考慮及強調的問題,必須真正做到從認識上與觀念上意識到環保的重要性,意識到可持續發展才是真正意義上的根本發展,從源頭上認識到環境的保護與環境的發展,將有機實驗教學質量提高的同時,還要注意到可協調發展。
3 高校有機化學實驗教學現狀
與發達國家相比可知,我國高等院校有機化學發展技術及速度較為滯后,有機化學實驗尚且在最初原有的模式停滯,采取的仍然是以往傳統的教學方式,也就是性質實驗+基礎合成實驗+基本操作實驗。與西方對化學的重視程度相比,我國在有機化學實驗的教育教學中采取的仍然是遵從教材、照本宣科的模式,主動積極的創新與改革缺乏,這是有機化學實驗需要徹底摒棄的思想。而我國高等院校現在的有機化學實驗依舊是基本的、簡單的技能,比如水蒸氣蒸餾、重結晶、分餾、蒸餾、回流、萃取、過濾、攪拌、冷卻、干燥、加熱等。
以上這些基本的提煉、合成實驗均有一系列的弊端存在。一方面,在選擇的材料上,存在對環境污染的、威脅人身的、容易揮發的、毒性較大的物質,并且有些材質還具備相對較高的腐蝕性;另一方面,此類有著較多缺點的化學試劑,還有著很大的使用量和很高的使用頻率,將會有更多的化學廢棄物生成,而普通的肉眼是無法看到的,但是久而久之便會極大地破壞生態環境。除此之外,做過化學實驗的人都知道,這僅僅是一節課,結束課程后均是直接傾倒實驗結果,不會做出任何處理,從而產生相當嚴重的環境污染。并且此類化學實驗往往是經常做、反復做的,是毫無實際意義可言的。在以上分析可以知道,這均是與環境發展原則相背離的,是與綠色化學的基本概念相背離的。這些不僅威脅著人們的身體健康,并且會將一些永久性無法消除的威脅帶給人類。
4 有機化學實驗中綠色化教學的實施途徑
4.1 培養環境保護意識
大學生是有機化學實驗培養的主要對象,是國家未來的棟梁之才,在各個工作崗位上將會發揮出重要作用,因此,培養大學生的環境保護意識就顯得十分必要及重要。在有機化學實驗教學過程當中應當將“綠色化”的觀念灌輸給學生,重視學生可持續發展意識以及環境保護概念的培養,在實驗的始終貫穿綠色化,使學生切身關心與體會化學廢物的處理方法及廢物的產生,同時在今后的工作中保持環境保護責任與環境保護意識,以便于從源頭上防范污染,維護環境與化學的協調發展。
4.2 更新實驗內容
要重視化學實驗內容的更新,將具備環境保護性能的實驗項目開發與篩選出來,最大限度地減少或者避免使用有毒的化學試劑,而使用無污染的、常規的化學試劑來取代,以此減少環境污染。
1)開設多步合成的綜合性實驗,整合實驗內容。絕大多數有機化學實驗基本上均是合成實驗,當前的有機合成實驗內容大多是有著較強獨立性的化學實驗項目,各自對化學反應的一個類型進行考查。大量的實踐充分表明,可以按照教材中的實驗內容,把若干個實驗有效整合成為一組大實驗,僅在第一步實驗中投放該組大實驗所需要的反應物投料,隨后的幾步實驗則均對上一步實驗產品加以繼續利用。正是因為上個實驗產物是下個實驗所使用的原料,因而但凡上步合成實驗失敗,那么便無法進行下個實驗,這便需要充分確保每步合成的成功,只有這樣才能夠將最終期望的目標產物得到。此類多步驟的實驗有著相對較高的要求,更加有助于學生操作技能的訓練,有助于學生細致耐心工作習慣以及認真嚴謹科學態度的培養。
但是,在多步驟的有機合成實驗過程中,由于每個學生每次所做實驗的產量與產率是不盡相同的,必須按照實際合成的產品數量來對下次實驗所需反應物的配比與用量進行確定。所以,學生需要通過對相關資料的查閱,綜合采用所掌握的實驗方法和實驗原理,從而將最佳的反應條件找到,同時將實驗設計方案寫出。此類復雜的化學有機合成實驗,能夠讓學生切實掌握各類官能團間的轉化方法以及有機化學反應的機理,進而對內在的有機化學物關系加以全面掌握。更重要的是多步合成的綜合性實驗還將回收產品量和藥品經費開支減少,進而使得產品對環境所產生的消極影響降低,與綠色化教學的要求相切合。
2)微量、小量和常量實驗有機結合。近20年以來,發展較快的一種全新的化學實驗方法就是“微型化學實驗”,被稱之為“化學實驗的革命”。到目前為止,化學實驗的微型化與小型化已經逐漸成為化學發展的一種必然趨勢。有機化學實驗所使用到的化學試劑基本上是毒性大且容易爆炸、揮發、燃燒的物質,而實現化學實驗微型化以后,化學實驗試劑的使用量將會減少到原來的幾分之一甚至幾十分之一,這樣不僅使得化學試劑得以大大節約,而且促進了有機化學實驗安全系數的提高,化學實驗的反應時間也大大縮短,潛在的環境污染得以明顯減少。但是,絕大多數學生在中學學習階段沒有經歷有機化學實驗訓練,如果直接進行微量實驗,非常容易造成實驗的失敗,使得學生有畏懼情緒產生。考慮到與中學教學的銜接以及學生的起點,再加上今后的實驗特點等,微量、小量和常量的漸進法實驗教學,更加有助于學生循序漸進、由難及易地掌握各種實驗技術以及有機化學實驗技能,能夠將一開始做微型實驗的過大跨度缺陷克服,彌補學生認識常規實驗儀器的不足,使得學生概括性地比較與了解微型實驗,有助于學生嚴謹科學態度的培養,使得動手能力及操作能力更為規范,有助于實驗課程教學質量的提高。微量實驗往往需要很少的化學試劑,對環境所產生的污染非常之小,其低成本與安全性更加適用于開放性、設計性的試驗,與綠色化教學的要求相符。
4.3 強化實驗教學制度管理
按照當前現行的實驗室管理制度規章,與“綠色化”的要求相結合,高等院校的各個化學實驗室均應當在墻上最顯眼的地方貼上制度規章,在有機化學實驗室入門的地方貼上有機化學實驗課程的注意事項、實驗內容和大綱,以此正確引導學生開展實驗,從而實現規范化的實驗教學管理。為了能夠確保安全順利地進行實驗教學,還必須及時將實驗中的各類問題處理好。在實驗教學過程中,至少每個實驗室均應當配備一名值班人員,主要負責課后課前的理性檢查,具體工作為衛生、水電、門窗、實驗儀器、實驗試劑的使用情況及三廢處理、產品回收等,及時在指定的地點存放貼好標簽的廢品固液,然后做好專門的處理。
要構建起考核學生綠色化實驗的一套指標,明確要求學生在實驗課程前均必須將實驗預習做好,全面熟悉實驗操作流程和實驗步驟,關注實驗產物與反應物對環境的危害、潛在毒性和安全性。開始每次實驗之前,指導教師應當詳細認真地檢查學生的實驗預習情況,對有關的環境保護方法和環境保護知識進行闡述。比如,在對溫度計使用的正確方法進行講解時,要注意對汞毒副作用方面的知識進行補充,根據實驗要求在教學中選擇恰當量程和型號的溫度計,盡可能防止使用水銀溫度計,對不慎將溫度計打破后的處理方法和回收方法進行講解。在實驗開始的階段,首先,實驗教師要對實驗操作進行演示,詳細講解具體哪些實驗步驟會有什么樣的污染和反應物損失出現,如何避免及解決。在實驗過程中,要嚴格要求學生注意保持實驗臺面的有序、整潔和干凈,安裝儀器要牢固、合理,適當地控制冷凝水的流速,密切關注學生的各項操作,及時糾正及發現實驗中的錯誤,以便于充分確保實驗的安全。通過這些實驗嘗試,學生便可以在潛移默化中形成好的實驗習慣,環境保護意識也會由此提高。
4.4 建設綠色化學實驗室
應當明確的是,有機化學實驗室是最容易變成污染源的地方,這與綠色化實驗教學的要求是相抵觸的。因此,創設一個良好的有機化學實驗環境,是綠色化教學實施的重要先決條件。高等院校應當提起高度的重視,并且予以大力的支持,安裝通風設備在每間實驗室中,以便于改善換氣通風效果,進而解除師生受到無機酸氣、有機蒸氣等危害的后顧之憂。與此同時,還應當及時更新學生實驗臺,盡可能將木質實驗臺更換為有水斗的中央實驗臺,還要時刻保持實驗室的衛生,從而將安全、清潔的實驗教學環境帶給廣大師生。針對學生隨意丟棄火柴梗、廢棄濾紙和廢玻璃管等不文明行為及習慣,教師應當嚴格教育學生,向學生講解這些行為對周圍環境的危害,提高學生的環境保護意識和素質,讓學生主動積極地打掃實驗室衛生,精心維護實驗室衛生,并且重視廢棄物處理與回收。通過這樣的措施,學生的綠色化學意識不僅能夠得以強化,實驗技能得以提高,同時促使有機化學實驗綠色化的實現。
5 結束語
總之,隨著近年來人們環境保護意識的增強以及經濟的迅猛發展,我國高校應當切實立足于有機化學實驗教學的現狀,結合有機化學實驗污染性高、污染物產物多等一系列特點,積極地響應綠色化教學改革的號召,有針對性地采取科學有效的改進措施,更新實驗教學理念,創新實驗教學方法,在實驗教學中大力倡導綠色化的教學,真正實現整個有機化學實驗教學過程的綠色化,促進學生環境保護意識、環境保護理念的提升,從而為我國環保事業的發展做出不懈的努力。
參考文獻
[1]陳栓虎.有機化學實驗綠色化的探索[J].廣西師范大學學報:自然科學版,2003(1):52-53.
[2]楊國玉,徐翠蓮.有機化學實驗綠色化教學的改革與實踐[J].實驗室科學,2010(4):85-86.
1.醇羥基
醇羥基中的O-H鍵并不容易斷裂,因而醇類的酸性弱于水,制取醇類相對應的鹽只能用Na、K等活潑金屬與醇反應。
醇羥基能被O2(CuO)、KMnO4等氧化劑氧化,當羥基所接的碳原子上有2個以上的H時,羥基被氧化為醛基;當羥基所接的碳原子上只有1個H時,羥基被氧化為羰(酮)基;當羥基所接的碳原子上沒有H時,羥基無法被氧化。
醇羥基的另一重要特性是消去反應,一般使用濃硫酸作催化劑,使醇類脫去羥基生成含雙鍵的有機物。消去反應的本質是羥基與β位上的一個H原子共同脫去生成H2O的反應,因而能發生消去反應的醇類必須要有β-H原子。
醇類是有機合成中最常見的中間產物,通過醇的氧化制醛,進而制得羧酸,醇和羧酸再反應生成酯,這是高中有機化學中考查的熱點。
2.酚羥基
酚羥基的活性較大,O2、酸性KMnO4溶液等都能氧化酚羥基。酚羥基由于受苯環的影響,在水溶液中能發生微弱電離呈現弱酸性,但比碳酸的酸性弱。
酚羥基也能活化苯環的鄰、對位,因而酚類與濃溴水反應生成能溴代物沉淀。酚羥基還能與FeCl3溶液發生顯色反應。
3.醛基與酮基
醛基既能發生氧化反應,又能發生還原反應。醛基催化加氫即可得到-CH2OH基團,醛基被氧化便可得到羧基。高中階段提到了三種氧化醛基的方法:O2催化氧化、新制Cu(OH)2氧化、銀氨溶液氧化,對后兩種應該重點掌握。
醛基、酮基可以發生加成反應,在高中課本中一般涉及到醛與HCN、氫氣的加成。
酮與醛在性質上的最大區別在于酮基不能被新制Cu(OH)2、銀氨溶液等弱氧化劑氧化。酮類的化學性質在高中階段要求不高。
4.羧基
由于羧基上的氫原子較容易電離,因而羧酸是最典型的有機酸。羧酸的酸性一般都強于碳酸,因而羧酸能與Na2CO3或NaHCO3溶液反應放出CO2氣體或溶解CaCO3固體。而將CO2氣體通入羧酸的鈉鹽溶液中并不會生成該種羧酸。
酸的酯化反應及酯的水解反應可以說是有機化學題目中考得最頻繁的內容。酯化反應的實際機理比較復雜,而從反應的結果上來看,羧酸提供了羥基而醇提供了氫,生成酯和H2O,因而酯化反應屬于取代反應。
利用羧酸的酸性可制取相應的鹽類,以便增加有機物在水中的溶解度和有機物的穩定性。羧酸與醇,或自身具有羧基和羥基兩種官能團的有機物(如乳酸)在濃硫酸中加熱便可合成酯。高中階段中通過酯化反應涉及到三種類型的酯類:一是由羧基和羥基結合成的普通的酯,其中酸和醇都可能不止1分子,如乙酸乙酯、甘油三酯、已二酸二乙酯等。二是形成環酯,有三種情況,第一種是羥基酸中分子內的羧基和羥基結合,由一分子有機物形成環酯,又稱內酯;第二種是兩分子的羥基酸通過酯化反應聚合成環酯,產物中相同基團處在對位位置上,最典型的例子便是乳酸(CH3CH(OH)COOH)分子所形成的二聚乳酸;第三種是二元酸與二元醇通過酯化反應聚合成環酯,如乙二酸與乙二醇的聚合物。三是形成高聚酯。小分子的二元酸和二元醇可通過酯化反應形成長鏈,聚合成高分子化合物。這種反應是縮聚反應,有多少分子的羧酸和醇聚合,就有多少分子的H2O生成。
5.酯基
酯類(包括油脂)最主要的性質便是水解。酯水解有兩種方式,經酸化處理后得到的是酸和醇;在堿性條件下,反應生成的酸與堿中和,促進反應的進行,使酯化反應進行得比較徹底。
酯類中有一類非常特殊的物質――甲酸酯。它們的官能團酯與醛的特性,既能水解,又能發生銀鏡反應等醛基的特征反應。