微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

耿　濤，徐基貴，朱　軍，周丹紅，劉　超

（宿州學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，安徽宿州234000）

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微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

耿濤，徐基貴，朱軍，周丹紅，劉超

（宿州學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，安徽宿州234000）

摘要：根據(jù)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的特點(diǎn)和要求，對(duì)部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與改革。通過(guò)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的改革，提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的基本操作能力和應(yīng)用實(shí)踐能力，同時(shí)激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的興趣和學(xué)習(xí)積極主動(dòng)性，提高了教學(xué)效果。通過(guò)微型化實(shí)驗(yàn)有效減少試劑的用量，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本，同時(shí)降低能耗和污染排放，符合有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)“綠色化”的理念。

關(guān)鍵詞：微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)；應(yīng)用能力；教學(xué)改革

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是我校應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)工程與工藝、食品質(zhì)量與安全、生物技術(shù)等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，在常規(guī)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中通常消耗試劑量較大，并且多數(shù)試劑有毒有害。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)后反應(yīng)產(chǎn)物及副產(chǎn)物等污染物成分復(fù)雜，不易處理，會(huì)造成環(huán)境的污染［1-2］。如何有效降低有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境的污染，成為各高校急需解決的任務(wù)。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外迅速發(fā)展起來(lái)的一種化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新理念、新方法［3］。微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法相比可以有效減少試劑的用量，同時(shí)減少反應(yīng)時(shí)間，降低能耗和污染排放。

一、微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的應(yīng)用

在應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)中，選用對(duì)氨基苯磺酸的制備、乙酰水楊酸的制備這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓兩組學(xué)生分別按照常規(guī)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)完成以上實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

（一）對(duì)氨基苯磺酸的制備

1.常規(guī)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)

在50 mL單頸圓底燒瓶中加入6 g新蒸餾的苯胺，置于冰水中，逐滴加入10.2 mL濃硫酸。安裝上冷凝管后，利用油浴180～190℃，加熱1.5 h［4］。冷卻至室溫后，將混合物倒入50 mL冷水中，冷卻后，抽濾，用蒸餾水洗滌三次得到粗產(chǎn)品。用熱水重結(jié)晶，得到最終產(chǎn)品，干燥后，稱重得4.86 g，產(chǎn)率為32.6%。

2.微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)

在5 mL單頸圓底燒瓶中加入1 g新蒸餾的苯胺，置于冰水中，利用移液槍準(zhǔn)確量取1.7 mL濃硫酸，逐滴加入單頸圓底燒瓶中。安裝上冷凝管后，利用油浴180～190℃，加熱1 h，檢查反應(yīng)完成。冷卻至室溫后，將混合物倒入20 mL冷水中，冷卻后，抽濾、洗滌得到粗產(chǎn)品。用熱水重結(jié)晶，得到最終產(chǎn)品，干燥后，稱重的0.79 g，產(chǎn)率為31.8%。

（二）乙酰水楊酸的制備

1.常規(guī)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)

在100 mL單頸圓底燒瓶中加入6.9 g水楊酸、18 mL乙酸酐，然后加入0.5 mL濃硫酸，混勻后將圓底燒瓶置于水浴中，在60～70℃條件下，加熱20 min［5］。冷卻至室溫后，在攪拌下將混合物倒入50 mL冷水中，冷卻15 min后，抽濾，用冷水洗滌三次得到產(chǎn)品。干燥后，稱重得5.6 g，產(chǎn)率為63.2%。

2、微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)

在5 mL單頸圓底燒瓶中加入0.35 g水楊酸，用移液槍加入0.9 mL乙酸酐和0.025 mL濃硫酸，混勻后，組裝成回流裝置，在90℃條件下水浴加熱，回流10 min。將混合物倒入20 mL冷水中，冷卻后，得到白色沉淀，抽濾，用冷水洗滌、干燥后，稱重得0.25 g產(chǎn)品，產(chǎn)率為55.6%。

（三）兩種實(shí)驗(yàn)方法的比較

表1 對(duì)氨基苯磺酸的制備常規(guī)實(shí)驗(yàn)與微型實(shí)驗(yàn)的比較

表2 乙酰水楊酸的制備常規(guī)實(shí)驗(yàn)與微型實(shí)驗(yàn)的比較

從表1和表2中可以看出，在微型有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中試劑的用量分別減少80%和95%的情況下，微型實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率與常規(guī)實(shí)驗(yàn)相比只有少量下降，實(shí)驗(yàn)所用學(xué)時(shí)數(shù)與比常規(guī)實(shí)驗(yàn)相比，分別減少2學(xué)時(shí)和1學(xué)時(shí)。微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以有效節(jié)約試劑及溶劑的用量，降低了對(duì)環(huán)境的污染，減少了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高了學(xué)習(xí)效率。

二、微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)

根據(jù)不同專業(yè)的特點(diǎn)，在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)一些常規(guī)實(shí)驗(yàn)做了微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的改革，在進(jìn)五年的微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中，通過(guò)相同專業(yè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)比，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)踐動(dòng)手能力等方面有明顯的提高，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

對(duì)新知識(shí)、新技能領(lǐng)悟能力增強(qiáng)。微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)踐創(chuàng)新知識(shí)的結(jié)合，不斷地將有機(jī)化學(xué)發(fā)展過(guò)程中新的實(shí)驗(yàn)方法和新的科研成果引進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中，拓寬了學(xué)生的知識(shí)面。

突出學(xué)生主體地位，實(shí)驗(yàn)積極主動(dòng)。在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生自己查找相關(guān)實(shí)驗(yàn)資料，自主設(shè)計(jì)微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案，在多步的微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中，不斷地實(shí)踐鍛煉，并在每一步反應(yīng)后做分析與對(duì)比，統(tǒng)籌兼顧，加強(qiáng)合作，順利完成實(shí)驗(yàn)方案。

實(shí)踐操作能力加強(qiáng)。微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)所用試劑量少，反應(yīng)時(shí)間短，試驗(yàn)過(guò)程不易觀察，這就要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要更加細(xì)心觀察和熟練操作，從而提高了學(xué)生們觀察、分析和解決問(wèn)題的能力。

三、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革，取得了較好的實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)效果，有效減少試劑的用量，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本，提高了實(shí)驗(yàn)效率。同時(shí)降低能耗和污染排放，部分實(shí)現(xiàn)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)“綠色化”的理念。微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，進(jìn)一步加強(qiáng)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的基本操作能力和應(yīng)用實(shí)踐能力的鍛煉，也激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的興趣和自主學(xué)習(xí)的能力，為培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才打下了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

［1］周雄.微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐與思考［J］.實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2008，（6）∶49-50.

［2］杜鵑.高校實(shí)驗(yàn)室污染現(xiàn)狀調(diào)查及排污管理方案研究［J］.四川環(huán)境，2006，25（4）∶7-9.

［3］翁晴.微型實(shí)驗(yàn)在高校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)踐與思考［J］.化學(xué)工程與裝備，2013，（11）∶212-213.

［4］馬軍營(yíng).有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)［M］.北京∶化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

［5］黃濤，張泊民.有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)［M］.北京∶高等教育出版社，1998（2）.

（責(zé)任編輯：葉麗娜）

A Research on Microscale Chemistry Experiment Applied in Organic Chemistry Experiment

GENG Tao，XU Jigui，ZHU Jun，ZHOU Danhong，LIU Chao

（SchooL of Chemistry & ChemicaL Engineering，Suzhou Uniersity，Suzhou，Anhui 234000）

Abstract:According to the characteristics of organic chemistry experiment course，design and reform micro chemicaL experiment on the part of the experimentaL teaching content. Through the micro chemicaL experiments reform，we can improve the students' basic skiLLs of experimentaL operations and appLication of practicaL abiLity，increase the students' interest in organic chemistry experiment and Learning initiative，and improve the teaching effect. Through miniaturization experimentaL saves the experiment cost，we effectiveLy reduce the amount of reagent，at the same time reducing energy consumption and poLLution emissions，and keep it in accordance with the concept of " green" in organic chemistry experiment.

Key words:microscaLe organic chemistry experiment；appLication abiLity；teaching reform

中圖分類號(hào)：G420

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-2109（2016）03-0099-03

收稿日期：2015-08-22

基金項(xiàng)目：宿州學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃（szxyzyjh201401）；宿州學(xué)院教學(xué)研究項(xiàng)目∶應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革（szxyjyxm201132）；化學(xué)工程與工藝專業(yè)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)（szxypycx201302）；應(yīng)用能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐（szxyjyxm201225）。

作者簡(jiǎn)介：耿濤（1976-），男，漢族，副教授，主要從事功能材料研究。