溴苯制取实验的绿色化设计研讨

◇ 山东 侯光明

溴苯制取实验的绿色化设计研讨

◇ 山东 侯光明

1 溴苯制取实验过程

1.1 实验准备工作

实验中需要的物品包括苯、液溴、注射器、烧杯、氢氧化钠溶液和细铁粉等,实验之前要先在通风橱中用注射器从试剂瓶中分别吸取液溴、苯和四氯化碳试剂,再依次将吸取的试剂注射进粉针瓶中,粉针瓶具有较好的封闭性,在取药时不需要接触空气,用注射器吸取试剂即可,可以防止试剂挥发和泄漏,具有较好的密封性和环保性,但注意粉针瓶内的试剂不能长期保存.在通风橱内往小烧杯中加入少量的细铁粉并注射2mL的苯试剂,苯试剂和铁粉混合之后再用较粗的针管将混有细铁粉的苯抽出来,注射进粉针瓶内,留做后期实验准备.用输液器的软胶管连接针头代替实验需要的胶管和弯管,将输液器的滴斗从一侧剪开用来吸收氢溴酸气体,实验装置如图1所示.

图1

硝酸银溶液可以吸收并检测氢溴酸气体,因此需要准备1个普通的药瓶,装入硝酸银溶液,同时要另外准备1个粉针瓶并注入氢氧化钠溶液,可以用来洗涤实验中的溴苯.由于苯和溴在铁粉的催化下发生剧烈的化学反应,导致反应瓶内温度升高,并产生大量的溴蒸汽和苯蒸汽,苯和溴属于易挥发物质,在实验操作中容易泄露造成环境污染,在本次溴苯的制取实验中对实验仪器进行了改进和更替,提高了制取实验的封闭性,有较好的绿色环保效果.

1.2 实验过程

按照图1设置好实验装置,先用针头较细的注射器从粉针瓶中吸收一定量的液溴,并将吸取的液溴分别滴入装有苯和细铁粉的粉针瓶内,滴入液溴时要注意缓慢逐滴滴入,由于液溴具有一定的污染性,在注射完液溴时要从氢氧化钠试剂瓶中吸取氢氧化钠洗涤注射器,防止注射器中的液溴残液挥发污染环境.

待装有细铁粉和苯试剂的粉针瓶内反应完毕后,用注射器像粉针瓶内注射一定量的水,经过充分的震荡用水除去瓶内的溴化铁和氢溴酸以及少量的液溴残渣,若用氢氧化钠洗涤反应瓶,容易和瓶内的残渣发生化学反应,生成其他物质导致粉针瓶内出现胶状物质沉淀,影响实验效果.清水洗涤虽然能够除去一部分的溴苯残渣,但洗涤效果不够显著,需要将溴苯转移到氢氧化钠试剂瓶内进行第2次洗涤,在氢氧化钠作用下进一步除去溴,转移溴苯的方法有2种:1)利用注射器,将空气注射进用水洗过的粉针瓶内,并将溴苯转移进氢氧化钠试剂中进行洗涤;2)用注射器直接抽出反应后的溴苯,然后再将溴苯注射进氢氧化钠试剂中,经过充分的震荡洗涤后,可以得到无色透明的溴苯,但注意使用后的粉针瓶和注射器要用氢氧化钠试剂进行充分洗涤,彻底去除装置上的溴苯残渣,将此次的实验装备保存以备下次使用.

2 溴苯制取实验绿色化设计优点

不同地区的溴苯制取实验教学的内容存在细微的差距,有些实验中溴苯使用的制取工具存在一些不足,使用的长导管针对溴蒸汽冷凝的效果较差,操作时容易发生蒸汽泄漏,在导管口附近能够看到溴的反应,且无色溴苯容易挥发,污染教室内的空气质量;很多课堂实验中对溴苯的使用量没有明确的规定,使用的溴苯试剂过量,增加了无色溴苯的分离难度,需要经过反复的萃取和洗涤,同时也增加了溴苯的挥发.本次实验的绿色化设计重点在药品用量控制和反应仪器改进方面,使用的常规仪器操作简单,具有较好的环保性和安全性.

本次实验中设计的制取装置简便易操作,将实验仪器微型化,可以更好地控制药品用量,提高实验过程的安全性和环保性.粉针瓶和输液器、注射器等设备属于医疗器材,具有较好的封闭性可以防止溴苯实际挥发,减少实验操作带来了污染,且输液器和粉针瓶不需要额外的打孔操作,可以防止药品的泄漏和挥发,较好的体现了绿色化学的实验理念.

随着环保理念的推广,化学实验对绿色环保的重视程度越来越高,在实验操作中减少有毒物质的产生和扩散,对保护实验室的空气质量,贯彻绿色环保理念具有重要意义,如今绿色化实验设计已经成为了化学实验操作中的重要理念之一,除了溴苯制取实验以外,还有很多化学实验具有一定的污染性,需要教师将绿色化学理念贯彻到教学工作中,引导学生主动探讨绿色实验操作,做好实验中的“三废”处理,进一步贯彻落实绿色化学的理念.

山东省青岛市黄岛区第二中学)