煤油代替四氯化碳萃取碘的研究

倪小娜

【摘要】中學化學實驗的污染問題已受重視并逐漸在進行改進。用煤油代替四氯化碳萃取碘實驗中，選取碘的濃度在0.005g·L-1—0.040g·L-1之間的I2溶液，利用7.00mL—8.00mL煤油進行萃取即可得到中學中“碘萃取實驗”的實驗目的。以煤油代替四氯化碳作為萃取劑具有安全、毒性小，取材方便等優點。

【關鍵詞】煤油；碘；萃取

【中圖分類號】G633.81 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）34-0203-01

1.中學化學實驗污染問題的現狀

總體上看，近幾年來，人們對化學實驗污染問題已有所重視，在許多演示實驗中都把有毒尾氣的處理作為一個重點來考慮，并出現了一些封閉型實驗裝置和方案。如2NO2與N2O4反應的平衡移動裝置；Cl2的制取、干燥、收集、性質、尾氣處理方案等。在各級各類考試中也出現了以實驗為載體的環保試題。但是，如果我們仔細分析不難發現，這些實驗和試題大都涉及的是廢氣處理，而環境污染的另外兩個方面———廢液、廢渣則很少涉及，并且處理廢氣又增加了廢液的排放。實驗室排放出的廢液、廢渣恰好是實驗室污染的主要方面。每天都有大批學生在做各種化學實驗，雖然每次排放污染物的量不大，但由于實驗日復一日、年復一年地進行，累積的污染仍然相當嚴重。并且，與工業固定生產方式不同，學生實驗所用化學試劑變化多，一個普通中學生在校期間用于實驗的化學藥品種類繁多，造成排放的污染物成分相當復雜，有許多物質有毒，有些物質在自然界難以降解（如苯），如不及時采取應對措施，其后果將難以預料。

據統計現行的初、高中化學課程教材中大約有60%的知識是通過實驗引入、理解或檢驗的。但是，在化學實驗中，卻較少地體現綠色化學的內容，而僅在CO還原CuO、Fe2O3的實驗中采用燃燒的方法除去有毒氣體CO；在制取Cl2的實驗中用堿液吸收尾氣（Cl2），效果也不甚理想。現行教材中的實驗設計都重視操作方便、裝置簡單、現象明顯，卻少顧及環境污染問題，更談不上對實驗進行綠色設計。對現行高中化學教材（普遍高中課程標準實驗教科書·化學）進行統計，發現大部分實驗未能做到對實驗中有毒物質作妥善處理，均屬需進行綠色化設計的內容。

2.問題的提出

苯和四氯化碳作為有機萃取劑，早在上個世紀20年代就進入實驗室和工業生產。建國后，在中學化學教材里一直把四氯化碳作為有機萃取劑延續使用到現在，已經有半個多世紀了。尤其應該指出的是，新的課程改革以后，無論是魯科版的還是蘇教版的新編化學教材，仍然把四氯化碳作為鹵素的有機萃取劑。在教材中為什么這么青睞四氯化碳作為萃取劑呢？主要原因為：①使用安全，不燃燒也不爆炸；②萃取液顏色呈紫色或淺紫色符合碘在有機溶劑中的顏色；③在水中的溶解度極低，減少了水洗過程中的溶解損失；④其密度為水的1.6倍，易與水分相，不乳化，減少水洗過程中的夾帶損失[1]。那么，四氯化碳果真就是最好的有機萃取劑嗎？是其他有機溶劑不可替代的嗎？事實并非如此。隨著科學技術的不斷進步，人們對四氯化碳等有機萃取劑的性質，尤其是對它們毒性和危害性的認識越發深刻。

四氯化碳的高毒性及危害性在中學教材里并沒有提及。四氯化碳是低沸點、易揮發的，具有難聞的刺激性氣味的無色溶液，四氯化碳的毒性是甲烷氯的取代物為之最。四氯化碳對接觸者人體的危害，輕度中毒的一般癥狀為頭痛、疲怠、食欲不振、頭昏等。若在高濃度環境中可發生急性中毒，能夠抑制中樞神經系統，使人喪失意識，產生麻醉現象，隨后會嚴重損害心臟、肝臟和腎。特別是有肝、腎和器質性神經系統疾患者是不宜接觸四氯化碳。室內四氯化碳的濃度在160mg/m3-200mg/m3即可發生中毒，因此，國家規定室內最高允許濃度為25mg/m3.四氯化碳還是消耗臭氧層的罪魁禍首之一，其消耗臭氧的能力為氟利昂的1.1倍。

3.煤油代替四氯化碳萃取碘實驗

萃取的概念及萃取實驗的教學，一直是高中教學的一個重要內容。它不僅僅是讓學生了解溶于水中的溶質和與水互不相溶的有機溶劑接觸后，經過物理或化學作用，部分或幾乎全部轉移到有機溶劑里的過程。教材安排這樣的教學內容，主要是讓學生知道萃取是一種分離技術，在工業上用于物質的分離和提純.更適合于微量或痕量物質的分離與富集。因此，讓學生熟悉萃取操作和物質的分離方法是完全必要的。對于學生實驗，選擇合適的有機萃取劑，顯得尤為重要。

4.結果分析

由表5可知當碘的濃度在0.005g·L-1—0.020g·L-1之間時，碘的煤油溶液基本呈紫紅色，且萃取現象明顯，萃取率較高。

由表6、表7、表8可知，當煤油在7mL—8mL之間時，煤油對碘的萃取現象基本相同，且萃取率都較高。

所以從實驗現象和節約藥品兩角度出發，在中學碘的萃取實驗中選取碘的濃度在0.005g·L-1—0.020g·L-1之間的I2溶液（萃取時取溶液10mL），利用7.00mL—8.00mL煤油進行萃取即可得到中學中“碘萃取實驗”的實驗目的，即讓學生知道碘溶于有機溶劑中的現象，了解溶于水中的溶質和與水互不相溶的有機溶劑接觸后，經過物理或化學作用，部分或幾乎全部轉移到有機溶劑里的過程，以及熟悉萃取操作和物質的分離方法。

5.結論

尋找新的萃取劑的理由：

①從科學發展觀的角度看，我們的教材，應該跟隨時代的發展，引領科學技術的進步，不能落后于現代化的工業生產。我國為了實現《蒙特利爾公約》的要求，在2010年將徹底淘汰四氯化碳的生產和消費，現代工業化生產企業有的已經把苯、四氯化碳這樣的高毒性有機溶劑淘汰了。

②從對環境污染的角度看，四氯化碳的密度比水大，又能微溶于水，在地表水中或土壤里又很難降解。

③從人文關懷的角度出發，苯、四氯化碳都是低沸點、易揮發的物質，室內會有較強的難聞刺激性氣味，其揮發出的蒸氣會通過呼吸道、皮膚（這是人體中毒的主要途徑）進入人的體內。

④從萃取實驗的教學目標角度看，中學化學的萃取實驗，只是一種定性實驗，只是讓學生懂得萃取的基本原理和熟悉萃取的基本操作。在中學化學里不需要進行萃取定量分析，也沒有必要考慮有機溶劑的萃取率.只要選擇的萃取劑能達到萃取效果就可以，即不必苛求非要達到苯和四氯化碳那樣的萃取現象和效果。因此，選擇低毒無毒的有機溶劑來替代苯、四氯化碳高毒性萃取劑，可以達到同樣或基本相似的萃取效果，這樣，既達到我們的教學目的，又能有利于環保。

所以建議以煤油代替四氯化碳來進行碘的萃取實驗。

參考文獻

[1]馬志成.中學化學實驗教學綠色化實踐.學科教育，2003，第四期.