綠葉中色素的提取和分離實驗的創新

舒孝和

摘要：綠葉中色素的提取和分離實驗的創新設計：一是根據細小狹縫具有毛細現象能吸收液體的原理，將兩塊不銹鋼保險刀片重合形成細小狹縫，設計制作色素點樣器；二是根據活性炭能吸附有毒氣體原理，用透明管道和活性炭等材料設計制作管式色素分離器。該創新教具方便易操作，環保耐用。

關鍵詞：改進創新；色素點樣器；管式色素分離器；方便易操作；環保耐用

新人教版高中生物必修1第五章第四節光與光合作用的“綠葉中色素的提取與分離實驗”，是用毛細玻璃管畫濾液細線和用試管進行色素分離。在學生實驗操作過程中，用毛細玻璃管很難畫出“細、齊、直”的色素濾液細線，導致分離后的色素帶彎曲、重疊，難以觀察；而且毛細玻璃管易斷裂、易劃傷濾紙條。將綠葉中的色素進行濾紙層析分離的層析液，其成分為石油醚、丙酮和苯，都具有毒性、易揮發。實驗原型用試管盛裝層析液進行色素分離，有毒的層析液揮發氣體易泄漏，導致實驗室毒氣彌漫，破壞環境，危害師生身體健康。為了使色素的分離實驗快捷、方便、易操作并獲得更佳實驗效果，以及保護環境、保護師生身體健康，筆者經過不斷的思考和深入探索，對原實驗做了一些改進創新，設計并制作了色素點樣器和管式色素分離器。

1 實驗創新原理

①根據細小狹縫具有毛細現象，能吸收液體的原理，將兩塊不銹鋼保險刀片重合形成細小狹縫，設計并制作了色素點樣器。

②根據活性炭能吸附有毒氣體的原理，改進用試管進行色素分離實驗，用透明有機玻璃管和活性炭，設計并制作了封閉的管式色素分離器。

2 色素點樣器

2.1 制作材料及工具

透明有機玻璃板，保險刀片，螺絲釘，螺絲刀，膠水，鋼鋸，鉗子，挫刀等材料和工具。

2.2 制作過程和結構功能

制作過程：如圖1所示，準備2塊長方形透明有機玻璃片、3塊不銹鋼保險刀片、2顆螺絲釘和膠水等材料和工具。將兩塊刀片的一側刀刃切去兩角；再將1塊刀片裁剪，截取兩小片，放在一刀片上如下圖1-b箭頭所示的兩側位置，在其上在蓋一刀片做成組合刀片（兩刀片間有狹縫）；再將組合刀片夾在兩塊長方形有機玻璃片中間（一側露出刀刃），在側面打兩孔并用螺絲釘固定，將兩塊重合的有機玻璃片的側邊縫隙用膠密封，并在長側邊中央箭頭標記處留一小孔，即完成制作。

結構功能：如圖1-c所示，加樣孔用于滴加色素濾液；儲液室用于儲存一定量的色素濾液；點樣刀可在濾紙條上點出“細、齊、直”的濾液細線。

2.3 使用方法和對照測試

使用方法：先用吸管吸取色素濾液，在加樣孔加入幾滴色素濾液，然后在濾紙條適當位置快速點樣。待濾液細線干后，重復兩到三次。

對照測試：

① 使用毛細玻璃管畫濾液細線，取液一次，最多只能畫6次，且難以操作，易傷濾紙條，器材易損壞。

② 使用色素點樣器點濾液細線，取液一次，可點樣60次，方便、快捷、易操作，且樣線標準，滿足“細、齊、直”的要求，不傷濾紙條，器材經久耐用。

3 管式色素分離器

3.1 制作材料及工具

透明有機玻璃板，透明有機玻璃管，透明三通管，透明彎管，自來水三通管，3.2 制作過程和結構功能

制作過程：如圖2所示，準備活性炭顆粒、有機玻璃板、透明有機玻璃管及三通、透明彎管、自來水管三通、醫用輸液管等材料和工具。將管道按如圖連接好，用膠固定在有機玻璃板上，然后在不透明管道中裝填好活性炭顆粒，再在三個透明管管口用海綿材料制作內蓋，中間留一狹縫，蓋上塑料蓋即制作完成。

結構功能：如圖2-b和2-c所示，儲液管用于儲存層析液，連接加液管。活性炭管裝填活性炭，用于吸附層析液（其成分石油醚、丙酮和苯都具有毒性）的揮發氣體，活性炭可更換。分離管是進行色素分離的場所，其頂端的外側有封閉蓋，防止有毒氣體逸出；其內側有狹縫，可調整濾紙條的插入長度并防止有毒氣體逸出。

3.3 使用方法和對照測試

使用方法：

① 用注射器吸取層析液。

② 通過加液孔往裝置中緩緩注入適量的層析液。

③ 將點好濾液細線的濾紙條通過分離管頂端的狹縫插入，調整濾紙條插入長度，不能讓層析液觸及濾液線，并蓋上封閉蓋。

④ 待層析液上緣擴散至接近頂端狹縫時，將濾紙條取出，觀察濾紙條上所出現的色素帶及其顏色，并做好記錄。

⑤ 用注射器將余下的層析液吸回。

對照測試：

① 教科書用試管進行色素分離實驗，每完成50次濾紙層析分離，需消耗12 ml層析液，且揮發進入實驗室。（層析液揮發氣體有毒，危害師生身體健康。）

② 創新教具用自制管式色素分離器進行色素分離，每完成50次濾紙層析分離，需消耗8ml層析液，且幾乎被活性炭吸附。

根據活性炭對層析液飽和氣體的吸附值約為0.27g/g，層析液密度為0.5g/ml，管式色素分離器裝填150g活性炭，可知每完成約500次色素分離后需更換活性炭管的活性炭，并對廢棄活性炭進行焚燒或回收處理。

4 創新點

①用色素點樣器點濾液細線：方便、快捷、易操作，且樣線標準，不傷濾紙條；器材經久耐用。

②用管式色素分離器進行色素分離：方便易操作，安全而環保；器材經久耐用。

參考文獻：

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中國教育裝備行業協會教育裝備研究院2018年度課題

《縣域中小學實驗教學管理信息化研究》CEFR18014R9