環(huán)境保護背景下微型化學(xué)實驗探討

何麗針

【摘 要】微型化學(xué)實驗是指以盡可能少的試劑而獲得所需的化學(xué)原理和技術(shù)。本文提出基于環(huán)境保護理念下的微型化學(xué)實驗的意義和設(shè)計原則。結(jié)合案例，探討微型化學(xué)實驗的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】環(huán)保；微型實驗；化學(xué)

人們把以用盡可能少的試劑而獲得所需的化學(xué)原理和技術(shù)稱為微型化學(xué)實驗。微型化學(xué)實驗其試劑用量不抵常規(guī)實驗的90%，它不是常規(guī)實驗的壓縮、微化，而是基于環(huán)境保護理念下對化學(xué)實驗進行創(chuàng)新性設(shè)計。微型化學(xué)實驗?zāi)芗ぐl(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

1 微型化學(xué)實驗的發(fā)展和意義

化學(xué)源于實驗，重在實驗?；瘜W(xué)實驗在化學(xué)發(fā)展和化學(xué)教學(xué)中的地位已被人們所重視?；瘜W(xué)實驗過程中，往往涉及某些藥品昂貴，易燃易爆的危險實驗，產(chǎn)生污染環(huán)境的“三廢”（廢液、廢氣、廢渣）。針對一系列問題，上世紀(jì)八十年代美國的Mayo和Pike等在基礎(chǔ)有機化學(xué)實驗中以mmol量級試劑的微型制備實驗取得成功，從而掀起了探究微型化學(xué)實驗的熱潮。1989年，我國高等學(xué)?；瘜W(xué)教育研究中心首次將微型化學(xué)實驗課題列入科研計劃，由華東師范大學(xué)和杭州師范大學(xué)牽頭成立微型化學(xué)實驗研究課題組，完成微型化學(xué)實驗儀器研發(fā)任務(wù)，為微型化學(xué)在中國的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。1992年，我國出版第一本有關(guān)微型化學(xué)實驗的專著?，F(xiàn)在已愈800所大中院校開展微型化學(xué)實驗研究，其應(yīng)用從有機化學(xué)到無機化學(xué)，再擴展到普通化學(xué)和中學(xué)化學(xué)。與常規(guī)實驗相比，微型化學(xué)實驗具有以下特點：實驗儀器微型化，化學(xué)試劑微量化；減少污染；實驗安全性增加；節(jié)約藥品儲存空間；縮短實驗時間等。新時期我國以環(huán)境保護為民生國計，對學(xué)生加強綠色化學(xué)教育必不可少。教師和學(xué)生共同設(shè)計和應(yīng)用微型化學(xué)實驗方案，在微型化學(xué)實驗教學(xué)中增強學(xué)生的環(huán)保意識、資源意識、安全意識和創(chuàng)新意識。

2 微型化學(xué)實驗設(shè)計的原則

2.1 科學(xué)性

微型實驗設(shè)計要遵循科學(xué)規(guī)律，科學(xué)性是實驗的前提。實驗的各個環(huán)節(jié)如實驗原理、實驗方法和手段、實驗結(jié)果等不能違背科學(xué)規(guī)律。要不然，實驗結(jié)果會偏離、曲解化學(xué)理論和實踐知識，甚至造成安全隱患或事故，危及實驗人員生命安全。如氫氣還原氧化銅的實驗，實驗操作順序是“先通氣，再加熱”，先通氫氣排除空氣再加熱，若操作順序相反“先加熱，再通氣”，則試管里空氣中的氧氣與通入的氫氣在加熱條件下容易發(fā)生爆炸。

2.2 安全性

化學(xué)實驗的儀器設(shè)備、藥品、操作過程都存在安全隱患。設(shè)計微型化學(xué)實驗時，首先要考慮實驗的安全性。實驗裝置的選擇與組裝應(yīng)該安全、簡易，不用或少用危險品，實驗中減少“三廢”的產(chǎn)生，盡可能對“三廢”進行處理。實驗教學(xué)中，教師要對學(xué)生進行安全教育，杜絕操作不當(dāng)帶來的危害。如金屬鈉的使用。不能用手去拿，而應(yīng)用鑷子夾取綠豆大小的鈉與水反應(yīng)。稀釋濃硫酸時，應(yīng)該將濃硫酸在玻棒引流下沿?zé)诰従徸⑷胨?，并輕輕攪拌。

2.3 環(huán)保性

環(huán)境污染直接影響人們的身心健康。環(huán)境保護理念下的微型化學(xué)實驗設(shè)計，應(yīng)充分考慮實驗器材微型化，實驗藥品微量化，實驗室“三廢”綠色化，消除或減少化學(xué)污染物的排放。在實驗教學(xué)中，對學(xué)生進行環(huán)保教育，使學(xué)生“從我做起”，增強環(huán)保意識。如鑒別實驗以點滴板代替試管，取樣由原來的1毫升（20滴）降為1滴，苯、甲苯、甘油、羧酸的鑒別反應(yīng)效果明顯，產(chǎn)生的廢液少。制備實驗以具支試管、注射器等代替常規(guī)試驗的主要儀器，例如氯氣的制備實驗。，因產(chǎn)生的氯氣有毒，實驗在通風(fēng)廚中進行。

2.4 創(chuàng)新性

化學(xué)是一門與人們生活和生產(chǎn)密切相關(guān)的科學(xué)，化學(xué)就在生活中，化學(xué)就在我們身邊?；瘜W(xué)實驗不局限于實驗室，它在我們的生活中的各個方面都有應(yīng)用。很多現(xiàn)象都可以用化學(xué)原理來解釋，燒水的壺用的時間長了，里面會有一層水垢，最簡單的方法就是滴食醋。就地取材，儀器和試劑生活化。如在藥片的塑料板中滴白醋，再加入小蘇打，可觀測到有二氧化碳氣泡生成。pH試紙測試可樂、牛奶、礦泉水和食醋的pH值。用毛筆蘸硝酸鉀溶液寫字，字跡干后，用留有火星的火柴輕點，便能完成火龍寫字實驗。

3 微型化學(xué)實驗示例

3.1 乙炔的制備及乙炔的性質(zhì)

實驗儀器和藥品：青霉素瓶、吸管、注射器、食鹽水、電石、酸性高錳酸鉀溶液、溴水

組裝乙炔制備儀器，在青霉素瓶中加入電石，注入食鹽水，生成乙炔氣體。將乙炔分別通入酸性高錳酸鉀溶液和溴水中，實驗現(xiàn)象為高錳酸鉀溶液的紫色褪去和溴水褪色。

3.2 趣味指紋鑒定實驗

實驗儀器和藥品：試管、白紙、藥片的塑料板、凡士林、酒精燈、酒精溶液、淀粉溶液、注射器

碘有升華現(xiàn)象。抹有凡士林的食指在白紙上按一下。取一支試管盛1粒碘，置白紙于試管口，加熱試管，觀察到固體碘變成紫紅色碘蒸氣，白紙上出現(xiàn)指紋印跡。將碘溶于酒精制成碘酒，可用于消毒。用注射器取碘液滴入淀粉溶液，實驗現(xiàn)象為藍色。

4 微型化學(xué)實驗存在問題

微型化學(xué)實驗所用試劑量少，儀器小巧且易得，每個學(xué)生都可親自動手實驗，深受學(xué)生喜愛，但不利于教師示教和演示實驗。對于定量分析化學(xué)、合成實驗如四大滴定、乙酸乙酯的蒸餾實驗等很難微型化，因為常規(guī)實驗現(xiàn)象明顯，而微型化之后實驗現(xiàn)象難以觀察。微型化學(xué)實驗生活化易激發(fā)學(xué)生積極性，但有些實驗設(shè)計不夠嚴謹，不夠科學(xué)。由于微型化學(xué)實驗與常規(guī)實驗儀器差別很大，教師在設(shè)計微型化學(xué)實驗時一定要注意探索實驗條件。

總之，化學(xué)實驗是化學(xué)課程的重要組成部分，通過實驗教學(xué)，可以幫助學(xué)生理解和鞏固化學(xué)基本理論知識，掌握基本操作技能。微型化學(xué)實驗消耗藥品很少，它能避免或減少實驗引起的爆炸、中毒等危險，使師生得以安全實驗。微型化學(xué)實驗還能節(jié)約實驗儀器、藥品所需費用，增強學(xué)生動手操作能力， 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、環(huán)保意識和嚴謹?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。

【參考文獻】

[1]周懷宇.微型無機無機實驗[M].北京：科學(xué)出版社，2000.

[2]宮煥霞.淺談微型化學(xué)實驗在教學(xué)中的應(yīng)用[J].遼寧師專學(xué)報，1999（4）：25-27.

[責(zé)任編輯：田吉捷]