Краткое введение в содержание НОП

Краткое введение в содержание НОП
http://www.oc-praktikum.de
Текстовая и базовая информация
База данных НОП предлагает информацию по многим темам современного химического
образования в области органической химии в виде кратких текстов. Эти тексты можно
использовать для независимого изучения, или как основу для лекций. Следующие
категории содержат статьи на данные темы: Устойчивое развитие, НОП - как? и
Методики:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Устойчивое развитие
Правила и инструкции
Методика оценки химических веществ, реакций и загрязнений
Физические, химические, токсикологические и экотоксикологические дескрипторы
Источники информации по темам защиты окружающей среды и безопасности на
рабочем месте
Управление отходами (например, утилизация отходов)
Содержание и составление экологического баланса
Применение энергии в химических реакциях (например, микроволновое излучение)
Измерение энергии и показатели энергии
• Оптимизация реакций и снижение загрязнений до минимума.
В дополнение к обычным источникам информации на английском языке, которые можно
найти в большинстве научных библиотек, и которые применяют во многих лабораторных
курсах, в настоящем пособии дополнительно имеются сведения о следующих базовых
темах классического лабораторного курса:
•
•
•
Методы работы в лаборатории,
Хроматография,
Спектроскопия.
Глоссарий, который содержит функцию поиска, обеспечивает краткие определения
терминов, а также связи с более содержательными текстами, например, по вопросам
энергетической эффективности, тепловым эффектам реакции, или токсичным примесным
загрязнителям, таким, как диоксины или полихлорированные бифенилы (ПХБ).
Технические характеристики химических веществ
Только человек, который хорошо изучил известные свойства и воздействия химических
веществ, может осуществлять «зеленые» эксперименты с химическими веществами. Так,
если вы выбрали строчку в меню «вещества» для конкретного эксперимента, вы
обнаружите ссылку доступность данных для каждого химического вещества, данные
представлены в графической форме. Вы можете увидеть из приведенных данных,
насколько подробные данные о свойствах и воздействии каждого химического вещества
можно в настоящее время найти в литературе. В заголовке меню факторы воздействия
приведен обзор потенциальной опасности (для здоровья человека) всех химических
веществ, которые используются или получаются в результате эксперимента. Если нажать
на название вещества в списке, вы можете найти под заголовком предельные допустимые
концентрации, классификацию, если это вещество содержится в списке MAK-Werte Liste
(список величин ПДК) (здоровье и безопасность на производстве). Также если Германское
экологическое агентство для Населения и Окружающей среды (German Umweltbundesamt)
классифицировало это вещество как загрязняющее воду, относящееся к
соответствующему классу загрязнения воды < (water pollution class), вы также найдете эту
информацию в этом разделе (защита природы). Прямая ссылка на свойства и данные о
воздействии данного вещества без использования страниц лабораторного эксперимента
обеспечивается из раздела «Вещества» на заглавной странице НОП. Конкретные вещества
можно найти, используя функцию поиска. В пособии содержится список ссылок на
Интернет-страницы или базы данных , которые, как мы считаем, будут полезными для
независимого поиска свойств и воздействий химических веществ.
Для веществ, содержащихся в базе данных НОП, можно непосредственно воспроизвести
их физико-химические, токсикологические и экотоксикологические свойства. Таким
образом становятся понятными принципы, на которых базируется классификация веществ
(фразы о безопасности, ПДК и класс загрязнения воды). Классификации и инструкции по
безопасности даны в соответствии с этим. Однако к настоящему времени полный набор
данных имеется только о некоторых веществах. Для некоторых веществ необходимые
экспериментальные исследования еще не проводились, для других не все данные можно
найти в открытой литературе. В этих случаях мы приводим только расшифровку названия,
объемную структуру и предельные величины (классификацию) для соответствующих
веществ. Это должно вдохновлять пользователей НОП начать независимый поиск более
подробных данных. В качестве отправной точки мы приводим под заголовком –
названием данного вещества номер CAS данного вещества. Дополнительные подсказки
для успешного поиска можно найти в параграфе Оценка опасности химических веществ в
разделе НОП - Как?.
Лабораторные эксперименты
Как и во всех других лабораторных курсах, эксперименты являются центральной частью
НОП. Поле Экспериментальные задачи приводит на стартовую страницу, на которой
можно выбрать конкретные эксперименты в соответствии с различными критериями
поиска. Эти критерии включают классы веществ, типы реакций, методы работы и степень
сложности. Вы можете также найти список всех доступных в данном курсе синтезов
(примерно 75). Коллекция НОП включает две группы лабораторных работ. Эти работы в
образовательном модуле НОП были широко оптимизированы, проанализированы и
оценены. Эти лабораторные работы можно применять как стандартные, они показывают
пути оптимизации химических реакций и оценки в образовательном аспекте. Названия
всех экспериментальных работ в обучающем модуле НОП приведены на сером фоне с
целью легкой идентификации. Для всех других экспериментов приведены данные,
необходимые для безопасного проведения экспериментов, а также полная методика
анализа продуктов, но они не были широко оптимизированы и оценены. Студентам и
преподавателям дается возможность оптимизировать эти реакции при выполнении
собственных проектов.
Для каждого эксперимента обзорная страница показывает уравнение реакции, тип
реакции, классы веществ, которые применяют в реакции, и наиболее важные методы
работы. Некоторые реакции можно проводить различными путями или в различных
вариантах, например, с использованием классического лабораторного оборудования или с
помощью микроволновой печи. Если альтернативный способ проведения реакции
доступен, его номер показан ниже текущего номера эксперимента в НОП. Этот номер
непосредственно связан с соответствующим экспериментом.
Страница инструкций показывает подробные инструкции по проведению синтеза для
различных размеров загрузки (от одного до трех вариантов) в экспериментах основного
обучающего модуля НОП, обычно при размерах загрузки 10 и 100 ммоль. Методики
проведения реакции, очистки и повторного применения веществ являются
составляющими частями данного раздела. Также упоминается среднее время,
необходимое для проведения эксперимента, возможные места, в которых можно сделать
перерыв, и методика утилизации отходов. Комментарии иллюстрируют используемые
методики и химические вещества. Для всех экспериментов имеются инструкции для всех
размеров загрузки в виде файлов pdf, а также аналитические данные, дополнительные
комментарии, краткие методики утилизации отходов и полный список требуемых
веществ. Документ pdf можно распечатать и использовать на рабочем месте, поскольку на
рабочих местах зачастую отсутствуют компьютеры с доступом в Интернет.
В схеме работы, которая приводится для всех экспериментов, показан общий поток
продуктов, а также поток всех отдельных материалов. Графическая схема работы дает
хорошее представление для того, чтобы найти возможные цели оптимизации синтеза,
например, в повторном использовании или обработке отходов, или при идентификации
побочных продуктов.
Раздел меню «Вещества» обсуждался в подробностях выше.
Следующий раздел меню «Оборудование». В разделе перечислено все необходимое
лабораторное оборудование для экспериментальной работы с фотографиями, что поможет
начинающим студентам и особенно иностранным студентам познакомиться с новым или
неизвестным им лабораторным оборудованием.
Раздел меню «Оценка» включает наиболее важные показатели реакции, например, выход,
атомная экономия, массовая эффективность, затраты реактивов и массы получаемых
продуктов.
Некоторые из экспериментов содержат также оценочный текст, в котором сделана
попытка объединить различные критерии оценки, например, токсичность используемых
или получаемых веществ, выход, затраты энергии, количество образующихся
загрязнителей и др. с целью более полной оценки экологических и «зеленых» показателей
процесса. Примерная оценка также показана с использованием сигналов светофора.
Зеленым цветом помечены лабораторные работы, в которых и массовая, и энергетическая
эффективность высокие, а использование опасных веществ сведено к минимуму. Желтым
цветом помечены эксперименты, которые создают некоторую опасность для здоровья
человека и/или для окружающей среды, и которые необходимо проводить с
осторожностью, принимая соответствующие меры безопасности. Красный цвет
показывает, что лабораторная работа более опасна. При проведении этих экспериментов
следует предпринимать значительные меры безопасности, и кроме того, эти лабораторные
работы нуждаются в оптимизации, или, может быть, их даже следует заменять на менее
опасные. Если сигнал светофора показывает знак вопроса, этот эксперимент можно
применять в соответствии с критериями НОП (например, в данном эксперименте не
используются и не образуются высокотоксичные, экотоксичные или устойчивые
вещества, массовая и энергетическая эффективность поддаются оптимизации, причем
эксперимент иллюстрирует важный тип реакций органической химии). Потенциальная
опасность для здоровья человека или окружающей среды оценена с учетом доступности
данных и классификации в соответствии с факторами воздействия, фразами,
обозначающими риск и безопасность, величинами ПДК и классами загрязнения воды. Для
веществ, которые пока не включены в обучающий модуль НОП, дополнительные данные
должны найти студенты. Эта работа даст им возможность тренировки навыков
самостоятельной оценки потенциальной опасности химических веществ. Все
эксперименты, помеченные красным огнем светофора, и те, которые не содержат полной
оценки (знак вопроса), можно применять в лабораторном курсе, однако их проведение
требует, чтобы были приняты необходимые меры безопасности.
Пункт в меню «анализ продуктов» содержит в большинстве случаев хроматограмму
(полученную методом газовой хроматографии или жидкостной хроматографии высокого
разрешения) сырого и очищенного продукта, а также хроматографические данные. Для
спектроскопической идентификации приводятся спектры протонного магнитного
резонанса и 13С ЯМР, а также инфракрасные спектры. Эти спектры обычно представлены
для сырого и очищенного продукта. Спектры в обучающем модуле НОП в большинстве
своем приведены в интерактивном виде, рядом с трехмерной моделью продукта.
Пункт меню «технические указания» подразделяется на общие указания (в соответствии с
инструкцией по безопасности) для лабораторий и конкретные для данного эксперимента
технические указания (только на немецком) в соответствии с параграфом 20 Указаний по
безопасности (Германия) в виде pdf файла.