元素性質實驗的微型化研究

黃運瑞，李 錦

(南陽師范學院 化學與制藥工程學院，河南 南陽 473061)

化學作為以實驗為基礎的自然科學，實驗教育是實施全面化教育的有效形式[1-2]。實驗可以為學習者提供豐富的感性認識，有助于學習者完成對化學由理論認識到實踐認識的轉變，從而更立體、更直接的獲取相關化學原理及其化學知識。與此同時，親自進行實驗研究操作，不僅對學習者的學習能力、觀察能力、思維能力和探究能力等的培養有極其重要的作用，也有益于其培養良好的科學素養、形成正確的價值觀。因此，實驗對化學學習的重要性可見一斑。然凡事有利有弊。大量的實驗自然會用到相當多的化學試劑，稍不注意就會造成極大的資源浪費和環境污染。而傳統實驗教材中，有關元素性質的常規實驗所選用試劑量較多，實驗步驟也很難保證不違背綠色化學思想。因此，想辦法在不影響實驗結果的前提下節省試劑格外重要。而微型化學實驗技術興起于20世紀80年代，美籍華裔化學家馬祖圣曾對微型化學實驗這樣定義：“微型化實驗是以盡可能少的試劑，獲取所需化學信息的實驗原理和技術”。作為一種新興的技術和方法，在減少實驗試劑用量、降低試驗費用、減少污染、提高實驗安排的靈活性和實驗室的利用率、提高學生的動手能力和培養認真細致的科學作風等方面均具有顯著的效果[3-7]。而且隨著試劑用量的減少，燃燒、爆炸、中毒等事故隱患可以部分消除，為操作的安全提供了有力的保障[8]。

1 實驗部分

1.1 主要實驗儀器

點滴板，膠頭滴管，玻璃棒等。

1.2 主要藥品試劑

碘化鉀、硫酸等均為分析純試劑。

1.3 實驗內容和過程

參照高等教育出版社出版的《無機化學實驗》(第四版)教材，主要包含以下實驗改進內容：

(1) P區非金屬元素、主族金屬元素、ds區金屬性質實驗；

(2)鉻、錳及其化合物的性質研究。

1.4 實驗方法

表1 實驗改進前后實際用量的對比

表1(續)

參照教材，在基本不影響實驗現象的前提下，根據常規實驗內容，改用微型化實驗儀器，用點滴板代替試管，精確控制各個試劑的濃度及用量，實現儀器設備精準量化，通過實驗探索，比較常規實驗與微型化實驗的結果。具體試劑用量變化見表1。

2 實驗結果

實行微型化后，試劑用量減少，用量控制更方便，反應時間也相應縮短。可以減少試管使用，同時減少污物，這樣不僅節約試劑用量，而且從源頭上減少了污染。例如：

(1)常見陽離子的鑒定實驗及主族金屬的性質研究實驗中，將所需用到的化合物的量均降低到原來的1/20，大大節省了資源。而且對比常規實驗，結果不受影響。倘若所有的類似實驗均采用微型化處理，所節省的能源必定相當可觀。

(2)ds區金屬的性質研究中，采用微型化試驗后，常用試劑

和用量較大的試劑節省最多。 鋅、鎘、汞的硫化物在酸性溶液中的溶解性越來越弱，尤其是硫化汞就算是在王水中也必須通過水浴加熱才能溶解。減少試劑用量后，沉淀量減少，自然溶解所產生沉淀所用的時間也相應減少。

(3)探究鉻、錳及其化合物的性質實驗所涉及的重金屬離子超過一定濃度時，都對人體有極大的損害，也可能引起中毒。而進行微型化實驗后，不但減少了試劑用量，而且有效地降低了師生中毒的可能性，此外還有利于試驗環境的改善。

3 結論

實驗微型化后，在所需試劑的最低限度內對實驗進行探究，并不會影響實驗結果。借助點滴板進行實驗，實驗現象也較常規實驗明顯?？梢杂蒙倭慷喾莸姆椒ㄔ谕粋€點滴板上做相關試驗的對比，避免了實驗過程中沉淀分成幾份的麻煩，實驗效率得到了極大的提高。所用試劑量的減少，減少了資源浪費，也減少了污染。

綜上所述，相對于常規實驗，微型實驗更具優勢。因此，推廣微型實驗是不可抗拒的潮流。

[1]北京師范大學無機化學教研室.無機化學實驗[M].北京:高等教育出版社,2001:1-4.

[2]吳茂英,肖楚民.微型無機化學實驗[M].北京:化學工業出版社,2006:1-4.

[3]白 林,陳明凱.綠色化學實驗[J].化學教育,2002(7-8):51-53.

[4]王麗輝,徐 玲.無機微型化實驗教學現狀分析及對策[J].中國現代教育裝備2015(19):46-48.

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[6]潘春陽,李 軍.基于創新人才培養的微型無機化學實驗改革芻議[J].教育教學論壇,2016(46):273-274.

[7]劉迎春,段麗穎.藥學專業無機化學實驗教學的改革與實踐[J].大學化學,2016,31(12):17-20.

[8]劉品禎,李紅梅.淺談綠色化學理念在無機化學試驗中的應用與研究[J].廣州化工,2016,44(12):226-228.