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食用色拉油作萃取劑的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

點(diǎn)擊次數(shù):2182 發(fā)布時(shí)間:2016-07-12

萃取是一種常用的分離和提純物質(zhì)的基本方法,在工業(yè)生產(chǎn)、制藥、科研中有著重要的、廣泛的應(yīng)用。萃取實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)教學(xué)中的一個(gè)非常重要的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。正因如此,近30年來,人教版高中化學(xué)教材雖然更換了幾個(gè)版本,而教材中的萃取實(shí)驗(yàn)卻一直保留著。但令人遺憾的是,該實(shí)驗(yàn)所用的萃取劑是易揮發(fā)、有毒的四氯化碳,對(duì)師生的健康和環(huán)境都會(huì)造成不利的影響。

我們以詞條“萃取實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)”在中國(guó)知網(wǎng)和中國(guó)國(guó)家數(shù)字圖書館進(jìn)行查詢,希望能找到一種無毒無害、獲取容易的四氯化碳的替代品。結(jié)果共搜索到五篇利用煤油或汽油[3~5]、無味煤油[6]、正己烷[7]代替四氯化碳進(jìn)行萃取實(shí)驗(yàn)的文章。

通過對(duì)這些文獻(xiàn)進(jìn)行認(rèn)真的研讀,了解其核心內(nèi)容后,我們按照文中介紹的方法進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn),煤油和汽油雖然容易獲得,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也很明顯,但卻比四氯化碳更容易揮發(fā),對(duì)人體也有一定的傷害。在使用的過程中還有一股難聞的氣味,不僅污染環(huán)境,還會(huì)分散學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)的注意力;無味煤油和正己烷也易揮發(fā),也有毒,對(duì)人體的傷害比煤油和汽油還大,而且一般中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室均沒有這種藥品。因此可以說,這些文獻(xiàn)并沒有從根本上解決中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的實(shí)際問題。

針對(duì)上述問題,我們用白酒、食醋、醬油、碘酒、紅辣椒油和食用色拉油等日常生活用品來進(jìn)行了反復(fù)的試驗(yàn)??芍^是工夫不負(fù)有心人,我們終發(fā)現(xiàn),用學(xué)生熟悉的日常生活用品注射器、碘酒和食用色拉油來演示,是該實(shí)驗(yàn)的佳選擇。不僅現(xiàn)象明顯、無色無味、清潔環(huán)保,而且由于材料來源于生活,學(xué)生倍感親切,所以對(duì)教學(xué)內(nèi)容更容易接受?,F(xiàn)介紹如下,供同行參考。

1 實(shí)驗(yàn)用品

20mL一次性塑料注射器1支,一次性塑料水杯2個(gè)。

碘酒,食用色拉油(無色或淡黃色的菜籽油、大豆油、花生油等均可)。

2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

(1)用鉗子將注射器針頭上的不銹鋼針管拔掉,將塑料針頭帽焊接針管處用打火機(jī)火焰加熱熔化后進(jìn)行密封,用于實(shí)驗(yàn)時(shí)封閉注射器。

(2)用注射器抽取2mL褐色的碘酒注入一個(gè)水杯中,加水稀釋至溶液呈黃色或淺黃褐色(約100mL),即得到實(shí)驗(yàn)所需的碘水。另取一個(gè)水杯,倒半杯色拉油(約100mL),以方便取用和實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行對(duì)比。

3 實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象及解釋

(1)取1支20mL一次性塑料注射器,先抽取5mL左右食用色拉油,再抽取15mL左右碘水,用步驟2(1)中加工好的針頭帽封住注射器出口(不要晃動(dòng)和顛倒,以免影響后續(xù)的實(shí)驗(yàn)效果)。

(2)先讓學(xué)生觀察振蕩前兩種液體的顏色和分布情況:淡黃色的色拉油處于上層,黃色(或淺黃褐色)的碘水在下層(因?yàn)樯偷拿芏缺鹊馑男。?;充分振蕩后靜置,讓學(xué)生再次觀察此時(shí)(振蕩后)兩種液體的顏色和分布情況:原處于上層淡黃色的色拉油變?yōu)樽霞t色,原在下層黃色或淺黃褐色的碘水變?yōu)闊o色(因?yàn)榈庠谏椭械娜芙舛缺人械娜芙舛却?,碘水中的碘單質(zhì)轉(zhuǎn)移到了色拉油中)。再引導(dǎo)學(xué)生將水杯中剩余的碘水和色拉油的顏色進(jìn)行對(duì)比,可觀察到兩種液體的顏色前后變化非常大,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常明顯。

(3)觀察完畢,取下針頭帽,講解演示分液操作:推動(dòng)注射器活塞,分別將水層和溶有碘單質(zhì)的色拉油層注入另兩個(gè)水杯中,留待課后進(jìn)行回收處理,剩余碘水倒入棕色或黑色藥瓶中密封避光保存,留待其他班級(jí)使用。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明,食用色拉油能夠代替四氯化碳萃取碘水中的碘。

5 實(shí)驗(yàn)的點(diǎn)

5.1 綠色化

食用色拉油不易揮發(fā),對(duì)環(huán)境無污染,整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程符合*和*的綠色化學(xué)理念。

5.2 生活化

所有實(shí)驗(yàn)材料均為日常生活用品,不僅獲取容易,而且實(shí)驗(yàn)成本極低,容易推廣,還可以指導(dǎo)學(xué)生在家中開展家庭實(shí)驗(yàn),使課堂實(shí)驗(yàn)生活化,從而讓學(xué)生親身體會(huì)身邊的化學(xué),深刻認(rèn)識(shí)化學(xué)與日常生活的密切關(guān)系。學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容也容易接受,有利于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和精神。實(shí)驗(yàn)改進(jìn)成功后,我們不僅在自己的教學(xué)班級(jí)進(jìn)行演示,還給其他教師,在其他班級(jí)進(jìn)行演示,均取得了令人滿意的實(shí)驗(yàn)效果。

5.3 低成本

每瓶碘酒100mL,售價(jià)4元,而每次實(shí)驗(yàn)所用碘水為2mL碘酒加水稀釋到100mL后,再取15mL進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。成本為:4÷100×2÷100×15= 0.012(元);每桶色拉油5L,售價(jià)40元左右,每次實(shí)驗(yàn)取用量為5mL,成本為:40÷5×5÷1000= 0.04(元);實(shí)驗(yàn)所用裝置——塑料注射器每支售價(jià)2元,但因其為PVC塑料材質(zhì),抗酸堿腐蝕、抗氧化,不易損壞,可反復(fù)使用。每次實(shí)驗(yàn)總成本僅約為5分錢。

6 問題和討論

(1)除了使學(xué)生了解萃取的原理外,該實(shí)驗(yàn)的另一教學(xué)目的是使學(xué)生了解分液漏斗的用途和學(xué)會(huì)分液漏斗的使用方法,掌握萃取實(shí)驗(yàn)的基本操作。但因我校是一所新建學(xué)校,實(shí)驗(yàn)室目前還在建設(shè)之中,沒有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)儀器,用注射器來做該實(shí)驗(yàn)是不得已而為之,并不是為了嘩眾取寵。為了實(shí)現(xiàn)教材設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)的上述目的,在用色拉油代替四氯化碳作萃取劑時(shí),還是用分液漏斗來演示該實(shí)驗(yàn)。

(2)色拉油的粘度太大,實(shí)驗(yàn)過程中存在一定的乳化現(xiàn)象,靜置分層所需時(shí)間較長(zhǎng)。由于條件所限,雖然我們作了很多努力,但仍然沒有找到一種合適的試劑。

(3)我們撰文的另一目的,也是為了拋磚引玉,誠(chéng)心希望同行們對(duì)此實(shí)驗(yàn)作進(jìn)一步的研究,在綠色環(huán)保的前提下,找到一種實(shí)驗(yàn)效果更好的萃取劑,在保護(hù)環(huán)境和自身健康的同時(shí),取得更好的實(shí)驗(yàn)效果。

7 本實(shí)驗(yàn)研究的意義

(1)從根本上解決了污染的問題,不僅能避免對(duì)實(shí)驗(yàn)者的人身傷害,同時(shí)還防止了對(duì)環(huán)境的污染。

(2)加強(qiáng)了學(xué)生的環(huán)保意識(shí),培養(yǎng)了學(xué)生的精神。這對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高和社會(huì)責(zé)任感的增強(qiáng)有極大的作用。

(3)本實(shí)驗(yàn)研究是基于從根本上解決問題的理念而展開的。通過這一案例,為我們中學(xué)化學(xué)教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)研究工作提供了一種思路和方法,對(duì)不具備實(shí)驗(yàn)條件的邊遠(yuǎn)的農(nóng)村中學(xué),其意義顯得尤為突出。

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