有機化學實驗玻璃儀器管理及存放架的研制

徐烜峰， 高 楊， 關 玲， 邊 磊， 田曙堅， 張奇涵

(北京大學 化學基礎實驗教學中心，北京 100871)

有機化學實驗玻璃儀器管理及存放架的研制

徐烜峰， 高 楊， 關 玲， 邊 磊， 田曙堅， 張奇涵

(北京大學 化學基礎實驗教學中心，北京 100871)

介紹了北京大學有機化學教學實驗室的玻璃儀器管理工作，闡述了玻璃儀器在化學實驗，尤其是有機合成實驗中的不可替代性。通過實驗室自行開發設計的玻璃儀器賠償管理系統，對近些年的玻璃儀器管理數據進行了統計、分析和研究，總結出有機實驗玻璃儀器具有數量大、磨口儀器多、儀器賠償統計工作量大的特點，提出了具體的管理措施和使用建議以減少學生實驗過程中的損耗。同時針對存放雜亂、不利于干燥、清點繁瑣等存放問題，研制了適合基礎有機化學實驗的“成套玻璃儀器立體存放架”，取得了良好的效果，受到學生的認可，在一定程度上解決了上述問題，有一定的示范作用。

有機化學教學實驗室； 玻璃儀器管理； 存放架

0 引 言

玻璃儀器在化學科學，尤其是有機化學實驗中具有不可替代的功能和作用，盡管和固定資產相比，每件器皿的單價很低甚至微乎其微，但是對于培養和鍛煉學生獨立動手操作、自行搭建裝置能力效果明顯[1]，畢竟不是所有高校的每個學生都有獨立操作大型儀器設備的機會，而計算機仿真、虛擬儀器實驗不可能達到同樣的教學效果，在有機實驗教學過程中，認識并學會清洗玻璃儀器是其中一個教學環節，對于今后具體從事科研工作是不可或缺的。然而人們往往輕視玻璃儀器管理工作，相關研究文章并不多見，多數是在有機化學實驗室管理中談及一二。

1 基礎有機化學實驗室玻璃儀器管理簡介

化學基礎實驗教學中心有機實驗室承擔著本校化學、生命科學、醫學部等院系的有機化學實驗教學任務，實驗模式為1人1組，可同時容納119名學生進行實驗。

為了避免出現玻璃儀器管理及賠償混亂等問題[2]，實驗室為每個學生都配備了一套專用的有機實驗玻璃儀器，要求學生妥善保管該套玻璃儀器，如有損壞需適當賠償。從實驗前到最后一次實驗結束后都要求學生按照實驗室要求，認真進行清點。在清點儀器時采取學生自查、助教檢查、實驗員抽查結合的方式，既增強了學生的責任心，又有利于全套儀器的良性循環使用。目前學生在用的玻璃儀器數量等信息見表1。

表1 基礎有機實驗室玻璃儀器數量(在用)統計

曾向幾位曾經在國外留學和工作過的教授咨詢，并從國外有機化學教學組人員構成上進行分析，國外大學基礎化學實驗室也有專門的儀器庫房(the Chemistry Storeroom)，并且同樣配備數名管理人員。雖然國情不同，但是在玻璃儀器管理上，和國內的情況大同小異。

2 基礎有機化學實驗室玻璃儀器管理工作特點

玻璃儀器的管理工作對于基礎實驗教學是不可或缺的，相對于化學專業其它二級學科來說，有機化學實驗室的玻璃儀器具有如下特點：

2.1 數量大

雖然種類和其他學科相比，并不是最豐富的(見表2)，但每種儀器庫存量基本維持在 “百”位的數量級上(注：表1是指每位學生柜子里面正在使用的，并不包括庫存量)。

通常提前半年或1年訂購玻璃儀器等消耗品，2014～2015年度購置的玻璃儀器如下：

25 mL錐形瓶100個；熔點管1 500根；19轉14變口200個；125 mL分液漏斗210個；25 mL分液漏斗100個；100 mL燒瓶150個；50 mL燒瓶200個；25 mL燒瓶200個；10 mL燒瓶310個；100 mL錐形瓶50個；75 mm培養皿120個；90 mm培養皿120個；干燥管100個；14口蒸餾頭100個；14口接引管200個；400mL燒杯100個；14口吸濾漏斗200個；燕尾管192個；50 mL量筒304個；40 mm玻璃漏斗227個；25 mL錐形瓶200個；玻璃滴管200個；60 mm瓷漏斗30個；200 mm冷凝管100個；100 mL錐形瓶50個；50 mL錐形瓶100個；14口空心塞100個；干燥管(改)167個；150 ℃溫度計130個；75 mm玻璃漏斗50個；溫度計套管100個；50 mL三口瓶50個；克氏蒸餾頭50個；100燒杯40個；40 mm瓷漏斗30個；10 mL量筒288個。實驗室采購時選擇的玻璃儀器主要供貨商是經過中心教師實地考察，并貨比三家后選擇的，因此質量比較有保障。這里需要說明的是，如果進貨渠道暢通，為了節約實驗室空間，每次進貨量可以不多。

表2 化學各學科實驗室玻璃儀器種類、特點

2.2 磨口儀器多

有機實驗需要的各類易耗標準磨口玻璃儀器多，復雜儀器的價值高[3]。上世紀90年代前后，實驗室老師研制成功了小量-半微量有機合成儀，容積為5～25 mL，標準磨口口徑為14 mm，通過組合可裝配成回流、常壓蒸餾、減壓蒸餾、分餾、水蒸汽蒸餾、萃取、過濾、減壓過濾、分水反應等裝置[4]，并在國內有機化學實驗課程中率先開設相關實驗內容。該項工作于1994年獲得北京大學第二屆實驗技術成果獎，并榮獲1997年北京市普通高校教學成果二等獎。后來國內很多高校也開設小量-半微量實驗，開設這類實驗應根據自身實驗課程需要，合理選擇小量-半微量合成儀，畢竟如果一所學校使用常量儀器多年，要是一下子改成微量，還可能有一定阻力和困難[5]。

2.3 儀器賠償統計工作量大

在實驗期間，如果學生損壞玻璃儀器，可到值班室找實驗人員進行賠償后領取新品，每領取一件新儀器就會產生一條賠償記錄。2014至2015學年，有機化學實驗室學生刷卡領取儀器賠償記錄為4 808條，比其他二級學科實驗室的總和還多(見表3)。基于該特點，我們實驗室在10年前開發了一套玻璃儀器賠償系統[6]，經過不斷改進，中心一體化建設，目前已經形成了一套比較成熟的玻璃儀器管理系統(本文所有統計數據均來源與該系統)。

表3 2014-2015學年學生儀器賠償刷卡記錄

圖1是2014-2015年度部分玻璃儀器等耗材的賠償消耗數據統計，可見在有機實驗過程中，量筒類、塞子類、瓶類是消耗比較多的儀器；而滴管、手套等耗材由于限量供應，學生也常常會來領取。另外需要說明的是，薄層色譜(TLC)被譽為有機化學的眼睛[7]，機制硅膠板在實驗過程中也被大量消耗，平均一年要使用2 856片。

圖1 年度玻璃儀器等耗材消耗數量前十二名

從2013年開始，為了校園安全和保護環境，除對傳統的化學實驗室三廢進行分類回收以外，化學學院開始對破碎的玻璃儀器進行專項回收，這是因為碎玻璃儀器屬于固體危險廢物，如果同普通垃圾一起回收，容易造成事故[8-10]。

3 玻璃儀器在使用和管理過程中的問題

大量地使用玻璃儀器給實驗室管理工作帶來不小的挑戰和問題：玻璃儀器使用頻繁是有機化學實驗一個重要的特點，尤其是化學學院的學生，需完成兩個學期的實驗，要使用到90多件玻璃儀器，破損、打碎、丟失等情況時有發生。比如每年損耗量比較大的量筒，如果站立式放置，學生在進行操作過程時往往會在無意間碰倒而損壞；燒瓶類儀器則容易在臺面上滾動而掉下打碎[11]。

實驗室為每位學生提供一個專用柜子存放玻璃儀器。在實驗過程中，學生常常因為將儀器遺忘在邊臺、實驗臺、烘干器上或者通風柜和烘箱內；或在實驗結束后沒有鎖好柜門，造成儀器丟失。

這就要求實驗室加強對學生玻璃儀器的管理：對于非人為因素導致的玻璃儀器出現裂痕，由實驗室免費給學生更換；提醒學生使用玻璃儀器輕拿輕放，如量筒不用時最好不要站立式放置；給學生提供燒瓶托用于臨時放置圓底瓶類儀器；實驗完成以后，一定將玻璃儀器放回自己的專用柜子里，鎖好柜門，避免遺失；實驗結束后安排值日生對柜子進行檢查；學生將自己的柜子號碼寫在玻璃儀器表面，避免相互之間拿錯。

4 玻璃儀器存放架的研制

以前實驗室給每位學生提供兩個塑料筐，用于存放實驗需要的全部玻璃儀器(圖2)。

這種存放方式有以下幾個缺點：① 不利于尋找需要的玻璃儀器，從雜亂無章的筐里尋找需要的儀器比較困難，尤其當瓶子被壓在最下面時，一不小心還容易被破損的玻璃儀器劃破手指；② 不利于儀器的干燥；③ 不易察覺儀器是否損壞或有殘留污垢；④ 存在碰撞造成損壞的可能；⑤ 另外在清點儀器過程中，要讓學生將儀器擺放在臺面上逐件檢查(圖3)，然后再放回筐里，部分學生認為比較麻煩。

圖3 逐件清點玻璃儀器

國內有一些關于實驗室用玻璃儀器放置架的實用新型專利[12-14]，但結構比較簡單，難以適應本實驗室要求。據此，本實驗室技術人員根據有機化學玻璃儀器數量眾多等特性，研究設計了三維數模盒，并制定技術要求，委托相關公司制作完成基礎有機化學實驗“成套玻璃儀器立體存放整理架”(見圖4，以下簡稱“存放架”)。該存放架采用ABS工程塑料，耐有機溶劑，能將《有機化學實驗A》中絕大部分常用玻璃儀器整齊有序、一目了然地收納其中。“存放架”有如下幾個顯著優點和功能：

(1) 科學合理的布局使儀器分類清晰、擺放整齊，學生能夠快速放置或準確查找所需要的儀器。比如找一個14口的空心塞或者具彎管塞，以前要在一整筐儀器里面翻找，現在很容易取用。

(2) 安全穩定的結構讓玻璃儀器避免碰撞，減少了損壞的幾率。以前近30件儀器放在一個筐里，儀器之間難免磕碰，造成損壞，給學生帶來一些不必要的經濟損失。

(3) 上下兩層的設計有效地利用了立體空間，節省了實驗儀器柜的空間。

(4) 溝槽里面排水孔、墊高梁、圍邊的挖空設計讓儀器更容易干燥，提高自然風干的效率。

(5) “存放架”結實耐用，不會出現原先用筐存放玻璃儀器時，由于塑料老化造成整筐儀器摔壞的情況。

(6) 便于查缺檢損，減少了實驗員在每一輪實驗結束以后清點儀器的工作量，提高實驗室的管理水平，原先逐個清點每件玻璃儀器，要花2～3 min，現在20～30 s就能清楚缺少哪些玻璃儀器。

該“存放架”已在實驗室投入使用已1年，學生反響效果良好，該“存放架”便于尋找和清點儀器，儀器擺放更加整齊有序，可降低破損概率，有利于干燥。由于歷史遺留問題，有些玻璃儀器無法完全合適地放進架子的槽內，因此在不影響使用的情況下，我們從避免浪費的角度考慮繼續留用玻璃儀器；另外該“存放架”體積稍大，從柜子里取用不是很方便，這需要我們在后續工作中予以解決。

雖然不同高校玻璃儀器規格數量不可能一樣，但其他高校的有機化學實驗室可以參照這個模式來制作適合自己實驗室需求的“存放架”。很多來本實驗室參觀的外校教師對此表示贊賞，起到了一定的輻射示范作用。

5 結 語

據不完全統計,在有機化學實驗期間，50%的學生到值班室找老師是因為玻璃儀器賠償問題，平時實驗室20%的工作量與玻璃儀器有關，因此繁瑣的玻璃儀器管理事務在有機實驗室是相當重要的。

打鐵還需自身硬，在實驗教學改革的新形勢下，作為實驗室建設和管理的直接參與者，化學實驗室的技術人員應該積極調整工作狀態，不能滿足現狀，被動地訂購缺少的玻璃儀器，而應該研究玻璃儀器使用和管理的規律和特點，培育和踐行精細化管理的理念，解決工作中存在的問題，提高工作效率，以便在實驗教學和實驗室管理中發揮更加重要的作用，為本科化學教育的教學創新和人才培養做出積極貢獻[15-17]。

[1] 江文輝,羅一鳴,唐瑞仁,等．有機化學實驗教學改革的探索與實踐[J].實驗室研究與探索,2009,28(12):115-118.

[2] 梁 起,傅維華,黃華診,等.實驗室資源共享的探索[J].實驗室研究與探索，2008，27(6)：319-321.

[3] 馬衛興, 程青芳, 陳 軍,等.關于節約型有機化學實驗教學的幾點建議[J]. 實驗室研究與探索，2007，26(2)：87-88.

[4] 關燁第,葛樹豐,李翠娟,等. 小量-半微量有機化學實驗[M]. 北京：北京大學出版社，1995.5.

[5] Martin,C. B.; Schmidt, M.; Soniat, M. A Survey of the Practices, Procedures, and Techniques in Undergraduate Organic Chemistry Teaching Laboratories[J]. J.Chem.Educ，2011,88, 1630-1638.

[6] 呂明泉,王中琰,李翠娟,等.實驗室儀器賠償管理系統[J].實驗技術與管理，2005，22(8)：68-69.

[7] Dickson, H.; Kittredge, K. W.; Sarquis, A. M. J. Chem. Educ. 2004, 81, 1023.

[8] LaGrega,M.D.，Buckingham,P.L., Evans,J.C. 危險廢物管理[M].2版,李金惠主譯.北京：清華大學出版社，2010.

[9] 王 琪主編.危險廢物及其鑒別管理[M].北京：中國環境科學出版社，2008.

[10] Bell, Charles E.Jr. Organic Chemistry Laboratory with Qualitative Analysis: Standard and Microscale Experiments[M]. 3rd edition，2001.

[11] 謝嘉霖. 降低有機化學實驗中玻璃儀器破損的探索[J]. 實驗室科學，2015,15(2):179-181.

[12] 張亞魯, 朱美霞, 全先高,等. 實驗室用玻璃儀器放置架:中國，CN202044968U[P]. 2011-11-23.

[13] 朱白青,張學俊,吳云龍,等. 一種小型玻璃儀器干燥支撐架: 中國，CN203400737U[P].2014-01-22.

[14] 楊 毅,梁 敏,楊喆云. 一種玻璃儀器放置實驗柜: 中國，CN203955239U[P].2014-11-26.

[15] 李 田,徐金榮,楊 玲,等. 實驗技術人員如何在實驗教學中發揮作用[J].實驗技術與管理，2015,32(6):143-145.

[16] 吳 迪,朱昌平,鐘 漢,等．精細化管理促進高校實驗教師隊伍建設[J].實驗室研究與探索，2014,33(10):242-245.

[17] 陳小娟,李 潔,陳六平,等.化學實驗教學中心精細化管理體系的構建與實踐[J].實驗室研究與探索,2014,33(6):132-138.

Glassware Management and Application of Storage Racks in Organic Chemistry Experiment

XUXuan-feng,GAOYang,GUANLing,BIANLei,TIANShu-jian,ZHANGQi-han

(Experimental Chemistry Center, Peking University, Beijing 100871, China)

We herein introduce the glassware management of undergraduate organic chemistry teaching laboratory in colleges and universities, briefly review the irreplaceability of glassware in chemical experiment, especially the organic synthesis experiment. By the self-developed glassware compensation management system we make statistics and analysis the data of glassware management in recent years, sum up three features: large number, large grinding apparatus number and large compensation number. In order to reduce the loss of experiment, we propose the management measures and advice. Aiming at the existing store problems such as disorderly, insufficient dry and verbose etc, we recommend and apply a set of glassware “three-dimensional storage rack” for organic chemistry experiment, it solves the above problems to a certain extent, and is approved by most of the students, achieves good results and demonstration effect.

organic chemistry teaching lab; glassware management; storage rack

2016-06-10

徐烜峰(1980-)，男，浙江江山人，本科，工程師，主要從事有機化學實驗室管理和技術工作。

Tel.:13691077828/010-62754077；E-mail：xuan@pku.edu.cn

O 6-339

A

1006-7167(2017)01-0273-04