Artículo de revisión de química

La química es una parte importante de la educación básica. Cultivar el espíritu innovador de los estudiantes en la enseñanza de la química juega un papel importante en la profundización de la reforma de la educación básica y la mejora de la calidad de los estudiantes. A continuación se muestra un artículo de revisión de química que compilé para su referencia. Muestra 1 del documento de revisión de química: Investigación sobre el ahorro de energía y la reducción de emisiones en la industria química

Prefacio

La industria química promueve el rápido desarrollo de la sociedad humana y la civilización material, y también ha hecho Al mismo tiempo, los problemas de contaminación ambiental son cada vez más graves. Por lo tanto, la naturaleza dual de "contribución" y "problemas de contaminación ambiental" que muestra la industria química plantea desafíos a los investigadores científicos y al personal de producción. la industria química. Reemplazar los procesos químicos tradicionales con procesos químicos ecológicos es la idea propuesta por la ingeniería y la tecnología química ecológica. En el proceso de producción de la industria química, se utilizan materias primas no tóxicas e inofensivas para llevar a cabo reacciones en condiciones de reacción no tóxicas e inofensivas. haciendo que toda la reacción sea altamente selectiva, minimizando así la formación de subproductos. Para lograr este objetivo, se debe promover la producción limpia en la industria química, lograr cero emisiones y eliminar la contaminación en el proceso de producción. Este artículo apunta a los problemas de desarrollo de la industria química tradicional y analiza el papel de la ingeniería y la tecnología químicas verdes en la promoción de la conservación de energía en la industria química, proporcionando así una referencia para la protección ambiental y la conservación de energía en la futura producción de la industria química de nuestro país. 1 Concepto de industria de la química verde La química verde también se conoce como "química ambientalmente racional", química respetuosa con el medio ambiente y química limpia. La característica más importante de la química verde es el uso de métodos científicos para prevenir la contaminación desde el principio, por lo que tanto el proceso como el proceso. la terminal son cero emisiones o contaminación Cero. El objetivo de su investigación es encontrar vías y procesos de reacción que aprovechen al máximo las materias primas y la energía y que sean limpios y libres de contaminación en todos los aspectos. La industria química verde introduce la idea de la química verde en la producción industrial química tradicional y, sobre esta base, produce procesos industriales químicos que son inofensivos para la salud humana, la seguridad de la comunidad y el medio ambiente ecológico.

2. Desarrollo de ingeniería y tecnología química ecológica

En los primeros días, la gente solía utilizar el "tratamiento al final del proceso" para hacer frente a la contaminación ambiental causada por la industria química. y desarrolló una variedad de métodos de protección ambiental, tales como: tecnología de tratamiento de agua, tecnología de prevención y control de la contaminación del aire, tecnología de tratamiento de desechos sólidos y tecnología de control de ruido, etc., han hecho importantes contribuciones a la protección del medio ambiente ecológico. Sin embargo, con el continuo desarrollo y progreso de la sociedad humana y la civilización material, la velocidad de la contaminación ambiental es mucho más rápida que la velocidad del control de la contaminación ambiental, y el costo del control de la contaminación ambiental continúa aumentando, y los síntomas se tratan pero no el causa principal. La ingeniería y la tecnología químicas verdes deben reemplazar los procesos químicos tradicionales con procesos químicos verdes, utilizando materias primas no tóxicas e inofensivas, y llevándolas a cabo en condiciones de reacción no tóxicas e inofensivas, de modo que la reacción tenga una alta selectividad y minimice el riesgo de generación. de subproductos. Promoviendo así una producción más limpia en la industria química, logrando cero emisiones, implementando una producción química verde y previniendo la contaminación desde la fuente. Los métodos de implementación específicos de la ingeniería y tecnología química ecológica en la industria química incluyen los siguientes.

2.1 Ecologización de las materias primas

En la producción de productos químicos, la selección de las materias primas es uno de los principales factores que determinan el proceso de producción química y la tecnología de producción. y la tecnología se basa en materias primas no tóxicas e inofensivas son los objetivos clave de investigación y desarrollo de la industria química verde, y los recursos renovables se seleccionan como materias primas químicas verdes. Por ejemplo, los recursos de biomasa incluyen plantas, cultivos, productos forestales y mariscos (. diversas algas) y desechos urbanos (periódicos, fibras naturales). El método de bioconversión se utiliza para convertir materias primas químicas comunes como alcoholes, cetonas y ácidos a través de una serie de reacciones. Durante el proceso de conversión, se depende de varios microorganismos para producirlos. Varios productos químicos que necesitamos en las células. Todo el proceso es limpio y libre de contaminación, estos son ejemplos típicos de la aplicación de materias primas ecológicas.

2.2 Ecologización de los catalizadores

En los últimos años, con el rápido desarrollo de la industria química, la aplicación de reacciones químicas razonables en el proceso de producción química se ha convertido en una clave para el desarrollo sostenible. de la industria química moderna uno de los factores importantes.

Las reacciones químicas convencionales son inseparables del uso de catalizadores. El uso correcto y razonable de catalizadores no solo puede acelerar el proceso de reacción, mejorar la selectividad de las reacciones químicas y aumentar las tasas de conversión, mejorar la calidad del producto, reducir los costos de procesamiento, sino también reducir fundamentalmente o. Eliminar la producción de subproductos, reducir la contaminación ambiental, maximizar el uso de diversos recursos y proteger el medio ambiente ecológico. En la actualidad, se han desarrollado varios catalizadores para la investigación de catálisis de reacciones químicas. Por ejemplo, en la producción de química fina, se han utilizado tamices moleculares de catalizadores sólidos seguros, heteropoliácidos, etc. para reemplazar catalizadores líquidos dañinos como el ácido sulfúrico concentrado, simplificando así el proceso. y reducir el volumen de escape de los tres desechos.

2.3 Ecologización de disolventes y aditivos

En el proceso de producción de la industria química, ya sea un proceso de reacción química o un proceso de separación de productos químicos, se utiliza una gran cantidad de disolventes o aditivos. Sin embargo, para superar obstáculos especiales en el proceso de reacción o separación, estos disolventes y auxiliares son tóxicos y a menudo tienen efectos negativos sobre la salud humana y el medio ambiente social. Por lo tanto, el desarrollo de disolventes y auxiliares no tóxicos e inofensivos también es una sustancia química ecológica. uno de los objetivos clave de la investigación y el desarrollo. Los disolventes y auxiliares ecológicos adecuados no solo pueden acelerar la reacción, sino que también hacen que la reacción consuma menos energía, sean más efectivas, más selectivas y el producto sea más fácil de separar, lo que favorece la protección del medio ambiente. Por ejemplo, se han desarrollado varios líquidos iónicos para proporcionar un nuevo entorno de reacción para reacciones químicas en el proceso de producción de la industria química, y también se utilizan en el proceso de separación para separar productos y subproductos en el proceso de producción de la industria química.

2.4 Ecologización de la energía

En la industria química, cada eslabón, desde la adquisición de materias primas químicas hasta las reacciones químicas que ocurren, así como la separación y purificación de los productos de reacción, son acompañado de la generación y depuración de energía. Consumo, y enorme consumo energético. Sin embargo, en las reacciones químicas en la producción química, si la reacción es endotérmica, es necesario agregar calor al comienzo de la reacción para completarla; si la reacción es exotérmica, se requiere enfriamiento para eliminar el calor y controlar la reacción. De manera similar, en la separación y purificación de procesos químicos, se puede lograr mediante destilación, extracción, recristalización, ultrafiltración y otras operaciones, lo que también requiere una gran cantidad de energía. Por lo tanto, encontrar fuentes de energía adecuadas es también un objetivo clave de investigación y desarrollo de la industria química verde. Por ejemplo, las fuentes de energía relativamente limpias incluyen energía eléctrica, energía luminosa, microondas, ondas ultrasónicas y otras energías. La energía eléctrica es la energía más utilizada en reacciones electrocatalíticas que utilizan vitamina B12 quiral natural, no tóxica, como catalizador. realizarse en reacciones electrocatalíticas de epoxidación de radicales libres en condiciones neutras suaves.

3 El papel de la ingeniería y la tecnología químicas verdes en la promoción de la conservación de energía y la reducción de emisiones en la industria química

En los últimos años, en la industria química nacional, la ingeniería y la tecnología químicas verdes son Se utiliza principalmente en los siguientes varios aspectos.

3.1 Aplicación de Tecnología de Producción Más Limpia

En la industria química, la producción más limpia incluye tres aspectos: proceso de producción limpio, productos limpios y energía limpia. En la conservación de energía y la reducción de emisiones en la industria química, los procesos de producción limpios son el foco principal. El proceso de producción limpio se refiere al uso de la menor cantidad posible de materias primas tóxicas y nocivas en la producción, utilizando nuevos procesos y equipos eficientes con menos desperdicio y sin desperdicio, mejorando los procesos de producción de productos convencionales, minimizando diversos factores peligrosos en el proceso de producción, como; Altas temperaturas, alta presión, inflamables, explosivos, fuertes ruidos, fuertes vibraciones, etc., adopten operaciones y controles de producción confiables y simples. Los casos de aplicación existentes de tecnología de producción limpia en la industria química incluyen: proceso de producción limpio en la industria de fertilizantes de fosfato, transformación verde del proceso de producción de anhídrido crómico, producción limpia de óxido de propileno, reciclaje de gas de cola de oxidación de tereftalato de dimetilo, dicloruro. Estas tecnologías de producción limpia, como como la producción limpia de anilina y el proceso de producción limpia de benzaldehído, promover la conservación de energía y la reducción de emisiones en la industria química, lograr la ecologización de la industria química y hacer importantes contribuciones a la protección de la salud humana y el medio ambiente ecológico.

3.2 Aplicaciones combinadas con biotecnología

En la producción de la industria química, la ingeniería y los procesos químicos ecológicos a menudo se combinan con la biotecnología, y la tecnología de biorrefinería se utiliza para convertir materias primas químicas renovables para sintetizarlas. los químicos requeridos.

En comparación con las materias primas industriales generales, las materias primas químicas obtenidas mediante esta tecnología tienen mejores efectos de reacción y eficiencia catalítica, producen menos contaminantes y desechos, no contaminantes, son altamente eficientes y ahorran energía. La Biorrefinería es una tecnología pionera e innovadora y un nuevo modelo industrial para la producción de energía, materiales y productos químicos. Por ejemplo, el método de biorrefinería de cultivos completos utiliza colza, soja, caña de azúcar, maíz, etc. como materias primas, utiliza tecnología de fermentación y utiliza métodos de combinación de genes para generar el importante intermediario químico 1,3-propanodiol en condiciones aeróbicas.

3.3 Aplicación de productos químicos respetuosos con el medio ambiente

El desarrollo vigoroso de la ingeniería y la tecnología química ecológicas puede permitir a la industria química producir productos químicos respetuosos con el medio ambiente que estén más en consonancia con el desarrollo sostenible de la sociedad y el Productos de tipo entorno natural, hay muchos ejemplos de aplicaciones específicas en la vida. Por ejemplo, el trifluoroyodometano (FIC-1311), que contiene heteroátomos N y Si, ha sido incluido en la lista de las Naciones Unidas como una nueva generación de refrigerante ecológico para reemplazar al refrigerante tradicional, el freón. El FIC-1311 no agota la capa de ozono y puede reducir el efecto invernadero. debe ignorarse y no daña el medio ambiente. El efecto es pequeño; en 2005, la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. aprobó el nuevo pesticida de gas de fumigación fluoruro de sulfurilo para reemplazar el bromuro de metilo. El efecto insecticida es mejor que el bromuro de metilo. Impacto en el olor de nueces y frutas secas, y no tiene potencial de agotamiento del ozono. No tiene ningún efecto sobre la capa de ozono atmosférico.

4 Conclusión

En el proceso de producción de la industria química, debemos aplicar las ideas de la ingeniería y la tecnología química ecológicas y utilizar materias primas, catalizadores, disolventes, no tóxicos e inofensivos. etc. desde la fuente de producción química, el uso de procesos de producción que ahorran energía y reducen las emisiones y la adopción de tecnología de producción limpia puede reducir el consumo de energía en el proceso de producción de la industria química, lograr la armonía entre el hombre y la naturaleza y proteger el medio ambiente ecológico. . Por lo tanto, el desarrollo y la aplicación de ingeniería y tecnología químicas ecológicas es crucial para el desarrollo de la industria química moderna y también es un requisito previo importante para promover el desarrollo sostenible de la industria química moderna. Muestra 2 del documento de revisión de química: Experiencia en la enseñanza de experimentos de química orgánica básica

Los experimentos de química orgánica básica son uno de los cursos obligatorios para las carreras de ciencia e ingeniería, ingeniería química, medio ambiente, materiales, biología y pruebas en las universidades y Las universidades tienen un impacto importante en la capacidad práctica y la formación del pensamiento de los estudiantes. Con el desarrollo de la economía y la sociedad, la química orgánica desempeña un papel cada vez más importante en la producción y la vida de las personas. Como curso básico de química orgánica, los experimentos básicos de química orgánica desempeñan un papel al sentar las bases para el desarrollo futuro de los estudiantes. Sin embargo, durante la enseñanza experimental, el autor descubrió que había muchos problemas en la enseñanza de conceptos y métodos de enseñanza experimental de química orgánica. Con base en la propia experiencia docente del autor, propuso nuevos conceptos de enseñanza y estrategias de métodos para proporcionar referencia para la química orgánica básica. enseñanza experimental.

1 La importancia de la química orgánica y su conexión con la vida diaria

La química orgánica tiene una estrecha relación con todos los aspectos de la producción y la vida de las personas, lo que se refleja principalmente en los siguientes tres aspectos : Primero, la vida humana es un organismo compuesto de diversas sustancias orgánicas, como proteínas, ácidos nucleicos, azúcares, etc. Estas sustancias constituyen las unidades básicas de la vida y también participan en diversos anabolismos del cuerpo. En segundo lugar, los seres humanos no pueden vivir sin materia orgánica. Por ejemplo, todo tipo de ropa que usamos está hecha de diversas fibras sintéticas. Varias proteínas orgánicas y nutrientes orgánicos son indispensables en nuestra dieta. Por último, la química orgánica ha mejorado nuestra calidad de vida. Por ejemplo, varios fármacos sintetizados mediante la química orgánica no sólo han curado muchas enfermedades humanas, sino que también han aumentado la esperanza de vida. En 1965 nació en mi país la primera insulina artificial sintetizada por humanos, la insulina bovina cristalina, trayendo buenas noticias a los pacientes diabéticos.

2 La importancia de los experimentos básicos de química orgánica para los estudiantes

(1) Entrenar la capacidad de los estudiantes para operar e integrar la teoría con la práctica. La química orgánica es una materia muy práctica. La enseñanza teórica con profesores por sí sola no puede integrar todos los puntos de conocimiento de la química orgánica. El experimento de química orgánica brinda a los estudiantes oportunidades para realizar operaciones prácticas y resuelve el problema de si los estudiantes comprenden la confusión. de puntos de conocimiento.

Por ejemplo, cuando aprenden extracción de materia orgánica, muchos estudiantes memorizan el proceso de extracción y las precauciones en las clases teóricas, sin embargo, en las clases experimentales, los estudiantes comprenderán a fondo los principios de la extracción y los dominarán a través de su propio trabajo independiente o colaborativo. Manera de utilizar un embudo de decantación. La química orgánica también es un tema muy práctico, como la preparación de aspirina, un fármaco antipirético y analgésico que desempeña un papel insustituible en la historia del desarrollo de fármacos humanos. La síntesis de este fármaco puede permitir a los estudiantes comprender la importancia de lo orgánico. síntesis, y al mismo tiempo consolidar el método de purificación por recristalización.

(2) Formar el pensamiento investigador científico y el espíritu investigador profesional de los estudiantes. Debido a su gran operatividad y gran profesionalismo, los experimentos de química orgánica ponen a prueba la calidad integral de los estudiantes y, al mismo tiempo, ayudan a cultivar el pensamiento de investigación científica y el espíritu de investigación de los estudiantes. Muchos químicos famosos, como Marie Curie y Mendeleev, pudieron lograr grandes logros gracias a las ideas de investigación científica y los resultados experimentales que les brindó la formación experimental. Los experimentos de química a nivel universitario deben centrarse en el entusiasmo por los experimentos, de modo que sólo después de inspirar su entusiasmo podrán dedicarse verdaderamente a la investigación profesional.

(3) Sentar las bases para que los estudiantes accedan a futuros empleos. Los experimentos de química orgánica son una condición necesaria para que los talentos que se especializan en química orgánica accedan a puestos de trabajo futuros. Sólo dominando las habilidades operativas básicas podrán estar calificados para las necesidades del trabajo. Cada vez hay más estudiantes universitarios en nuestro país y la situación laboral es cada vez más grave. La principal razón de la desconexión entre el mercado y la dirección de la formación de talentos es que los estudiantes tienen pocas habilidades operativas y pueden obtener puntuaciones altas. en los exámenes teóricos, pero cuando se trata de aplicaciones específicas les pilla desprevenidos. Sin embargo, para aquellos estudiantes que no se dedican al trabajo profesional relacionado con la química, el experimento de química orgánica es un experimento básico y un camino importante para el conocimiento futuro relacionado con el trabajo.

3. Los principales problemas existentes en la actual enseñanza experimental de química orgánica básica.

(1) Los métodos experimentales están atrasados ​​y el equipo experimental está desactualizado. El contenido de los libros de texto experimentales de química orgánica son generalmente aquellos experimentos básicos que se han completado y reconocido. Aunque estos experimentos son muy clásicos, debido a los métodos experimentales atrasados, los experimentos consumen mucho tiempo y algunos experimentos tardan más de 6 horas en completarse. Esto desanimó a algunos estudiantes que originalmente estaban interesados ​​en la química orgánica. De hecho, después de décadas de desarrollo en química orgánica, los métodos experimentales han seguido mejorando. El uso de métodos experimentales avanzados puede acortar en gran medida el tiempo experimental, lo que es muy útil para mejorar el interés de los estudiantes en el aprendizaje. Además, muchas universidades de mi país tienen el problema de que los equipos experimentales de química orgánica son demasiado viejos. La razón importante por la que muchos experimentos no se pueden llevar a cabo es la escasez de equipos experimentales. Generalmente, varios estudiantes utilizan un banco experimental o un instrumento operativo. . En cuanto a los métodos experimentales, además del contenido básico tradicional, las nuevas tecnologías utilizadas en la sociedad no se introducen y los estudiantes no saben dónde utilizarlas después de aprender y, naturalmente, no se puede estimular su entusiasmo. Sin embargo, muchas teorías que no se utilizan en absoluto en la sociedad moderna todavía se reflejan en los libros de texto experimentales. Esto no sólo consume un tiempo valioso de estudiantes y profesores, sino que tampoco ayuda a los estudiantes a adaptarse al trabajo futuro.

(2) Existen riesgos de seguridad durante el experimento. Los peligros de seguridad de los experimentos incluyen tres aspectos: ① Muchas universidades de mi país tienen actualmente ciertos peligros ocultos en la seguridad del laboratorio, como la falta de gabinetes operativos de seguridad experimentales, reactivos experimentales vencidos o no calificados y otros fenómenos que ocurren con frecuencia. ②Algunos experimentos orgánicos tienen riesgos potenciales para la seguridad, como la preparación de acetoacetato de etilo. Este experimento requiere el uso de arena de sodio. El sodio se enciende cuando se expone al agua durante el proceso de fusión en caliente del bloque de sodio y se agita para convertirlo. arena, si la operación no se usa correctamente, el sodio saldrá de la botella, lo cual es muy peligroso. De hecho, el autor nunca había utilizado arena de sodio durante tantos años de investigación sobre síntesis orgánica. ③Muchos estudiantes carecen de conciencia de seguridad durante las operaciones experimentales y no usan máscaras ni gafas protectoras. Una vez que ocurre un accidente, como que se les rocíen reactivos en los ojos o el cuerpo, no se pueden abordar de manera efectiva y rápida.

4 Opiniones sobre la enseñanza de la química orgánica básica

(1) Clarificar el propósito de la enseñanza experimental de la química orgánica básica.

La razón importante por la que existen tantos problemas en la actual enseñanza experimental de química orgánica básica en nuestro país es que el verdadero propósito de la enseñanza experimental no está realmente claro. Nuestras universidades ahora ofrecen una educación de calidad en lugar de la educación de élite de hace veinte años. Por lo tanto, imponer demasiados requisitos a los estudiantes hará que se cansen de aprender o tengan miedo. Muchos estudiantes se sienten intimidados por los difíciles requisitos incluso antes de realizar experimentos y no pueden estimular su entusiasmo por la experimentación y la investigación. El autor cree que el objetivo principal de la enseñanza experimental de la química orgánica a nivel universitario debería ser estimular el entusiasmo de los estudiantes por aprender. Sólo si tienen el entusiasmo y el deseo de aprender podrán seguir estudiando y superar su miedo a las dificultades y la fatiga.

(2) Formular estrategias de formación docente de pregrado acordes a las condiciones locales. La enseñanza experimental de química orgánica debe adoptar diferentes estrategias para diferentes estudiantes. Se deben establecer diferentes objetivos para los estudiantes de química y los estudiantes de especialidades relacionadas, y no se puede generalizar, de lo contrario, la clase experimental de química orgánica tendrá un gran impacto en los estudiantes que tienen poco. Estudio teórico básico. Una gran carga. La educación de pregrado se centra en una educación de calidad, por lo que se centra en cultivar su entusiasmo experimental. Sólo sentando las bases del entusiasmo podrán experimentar más y realizar estudios de posgrado.

5 Estrategias para reformar la enseñanza experimental de la química orgánica básica.

(1) El concepto y los objetivos de la reforma de la enseñanza experimental. El problema esencial en los experimentos de química orgánica a nivel universitario es la desviación entre los conceptos y objetivos de la enseñanza. Por lo tanto, el Departamento de Educación debe reformar completamente el sistema educativo existente y no puede aplicar los objetivos y conceptos de hace veinte años al presente. Los conceptos y objetivos formulados deben combinarse con la situación real de los estudiantes y las escuelas, así como con las necesidades del mercado social. El autor cree que el concepto y objetivo de la enseñanza experimental de química orgánica básica a nivel universitario debería ser: centrarse en cultivar el entusiasmo experimental de los estudiantes y mejorar la calidad de la educación.

(2) Mejorar los métodos y equipos experimentales según las necesidades sociales. En esta etapa, los experimentos universitarios de química orgánica en nuestro país no pueden seguir el ritmo de los tiempos y no han seguido la tendencia de las necesidades sociales. Por lo tanto, se deben introducir los experimentos que son necesarios en el trabajo social y se deben eliminar los experimentos que la sociedad no necesita ni utiliza. El requisito previo para mejorar los métodos experimentales es tener fondos suficientes para comprar equipos experimentales. Se puede adoptar con las empresas Las empresas invierten en la introducción de equipos y, al mismo tiempo, excluyen a los profesionales para brindar orientación y llevar a los estudiantes a visitar la empresa. Sólo comprendiendo la utilidad de los conocimientos adquiridos se puede estimular el entusiasmo de los estudiantes por aprender. y al mismo tiempo se puede garantizar el empleo de los estudiantes. Al mismo tiempo, debemos hacer todo lo posible para utilizar métodos y medios modernos de síntesis orgánica para aumentar la practicidad de los experimentos. También podemos encontrar algunos experimentos que tienen fenómenos obvios, son fáciles de lograr y pueden aumentar significativamente el interés de los estudiantes por reemplazarlos. Experimentos peligrosos y malolientes.

(3) Plan de formación docente por fases. La etapa de pregrado se divide principalmente en las siguientes tres etapas de estrategias de capacitación: primero, cultivar el entusiasmo de los estudiantes por el aprendizaje. Esto lo pueden hacer los maestros que los llevan a visitar empresas de aplicaciones químicas o grandes institutos de investigación científica, o los maestros pueden inspirar las manos de los estudiantes. -sobre el entusiasmo a través de experimentos sencillos. En segundo lugar, los estudiantes que estén entusiasmados con las operaciones experimentales pueden ingresar al equipo de investigación científica del maestro para ampliar los horizontes de los estudiantes y al mismo tiempo mejorar sus habilidades de diseño, operación e investigación experimentales. Finalmente, se dan diferentes sugerencias basadas en las propias situaciones de los estudiantes. Por ejemplo, los estudiantes con un espíritu de trabajo duro pueden ser considerados candidatos para estudios de posgrado, y los estudiantes con fuertes habilidades prácticas pueden ser recomendados a las empresas cooperantes.

6Conclusión