有机化学实验玻璃仪器管理及存放架的研制

徐烜峰， 高 杨， 关 玲， 边 磊， 田曙坚， 张奇涵

(北京大学 化学基础实验教学中心，北京 100871)

有机化学实验玻璃仪器管理及存放架的研制

徐烜峰， 高 杨， 关 玲， 边 磊， 田曙坚， 张奇涵

(北京大学 化学基础实验教学中心，北京 100871)

介绍了北京大学有机化学教学实验室的玻璃仪器管理工作，阐述了玻璃仪器在化学实验，尤其是有机合成实验中的不可替代性。通过实验室自行开发设计的玻璃仪器赔偿管理系统，对近些年的玻璃仪器管理数据进行了统计、分析和研究，总结出有机实验玻璃仪器具有数量大、磨口仪器多、仪器赔偿统计工作量大的特点，提出了具体的管理措施和使用建议以减少学生实验过程中的损耗。同时针对存放杂乱、不利于干燥、清点繁琐等存放问题，研制了适合基础有机化学实验的“成套玻璃仪器立体存放架”，取得了良好的效果，受到学生的认可，在一定程度上解决了上述问题，有一定的示范作用。

有机化学教学实验室； 玻璃仪器管理； 存放架

0 引 言

玻璃仪器在化学科学，尤其是有机化学实验中具有不可替代的功能和作用，尽管和固定资产相比，每件器皿的单价很低甚至微乎其微，但是对于培养和锻炼学生独立动手操作、自行搭建装置能力效果明显[1]，毕竟不是所有高校的每个学生都有独立操作大型仪器设备的机会，而计算机仿真、虚拟仪器实验不可能达到同样的教学效果，在有机实验教学过程中，认识并学会清洗玻璃仪器是其中一个教学环节，对于今后具体从事科研工作是不可或缺的。然而人们往往轻视玻璃仪器管理工作，相关研究文章并不多见，多数是在有机化学实验室管理中谈及一二。

1 基础有机化学实验室玻璃仪器管理简介

化学基础实验教学中心有机实验室承担着本校化学、生命科学、医学部等院系的有机化学实验教学任务，实验模式为1人1组，可同时容纳119名学生进行实验。

为了避免出现玻璃仪器管理及赔偿混乱等问题[2]，实验室为每个学生都配备了一套专用的有机实验玻璃仪器，要求学生妥善保管该套玻璃仪器，如有损坏需适当赔偿。从实验前到最后一次实验结束后都要求学生按照实验室要求，认真进行清点。在清点仪器时采取学生自查、助教检查、实验员抽查结合的方式，既增强了学生的责任心，又有利于全套仪器的良性循环使用。目前学生在用的玻璃仪器数量等信息见表1。

表1 基础有机实验室玻璃仪器数量(在用)统计

曾向几位曾经在国外留学和工作过的教授咨询，并从国外有机化学教学组人员构成上进行分析，国外大学基础化学实验室也有专门的仪器库房(the Chemistry Storeroom)，并且同样配备数名管理人员。虽然国情不同，但是在玻璃仪器管理上，和国内的情况大同小异。

2 基础有机化学实验室玻璃仪器管理工作特点

玻璃仪器的管理工作对于基础实验教学是不可或缺的，相对于化学专业其它二级学科来说，有机化学实验室的玻璃仪器具有如下特点：

2.1 数量大

虽然种类和其他学科相比，并不是最丰富的(见表2)，但每种仪器库存量基本维持在 “百”位的数量级上(注：表1是指每位学生柜子里面正在使用的，并不包括库存量)。

通常提前半年或1年订购玻璃仪器等消耗品，2014～2015年度购置的玻璃仪器如下：

25 mL锥形瓶100个；熔点管1 500根；19转14变口200个；125 mL分液漏斗210个；25 mL分液漏斗100个；100 mL烧瓶150个；50 mL烧瓶200个；25 mL烧瓶200个；10 mL烧瓶310个；100 mL锥形瓶50个；75 mm培养皿120个；90 mm培养皿120个；干燥管100个；14口蒸馏头100个；14口接引管200个；400mL烧杯100个；14口吸滤漏斗200个；燕尾管192个；50 mL量筒304个；40 mm玻璃漏斗227个；25 mL锥形瓶200个；玻璃滴管200个；60 mm瓷漏斗30个；200 mm冷凝管100个；100 mL锥形瓶50个；50 mL锥形瓶100个；14口空心塞100个；干燥管(改)167个；150 ℃温度计130个；75 mm玻璃漏斗50个；温度计套管100个；50 mL三口瓶50个；克氏蒸馏头50个；100烧杯40个；40 mm瓷漏斗30个；10 mL量筒288个。实验室采购时选择的玻璃仪器主要供货商是经过中心教师实地考察，并货比三家后选择的，因此质量比较有保障。这里需要说明的是，如果进货渠道畅通，为了节约实验室空间，每次进货量可以不多。

表2 化学各学科实验室玻璃仪器种类、特点

2.2 磨口仪器多

有机实验需要的各类易耗标准磨口玻璃仪器多，复杂仪器的价值高[3]。上世纪90年代前后，实验室老师研制成功了小量-半微量有机合成仪，容积为5～25 mL，标准磨口口径为14 mm，通过组合可装配成回流、常压蒸馏、减压蒸馏、分馏、水蒸汽蒸馏、萃取、过滤、减压过滤、分水反应等装置[4]，并在国内有机化学实验课程中率先开设相关实验内容。该项工作于1994年获得北京大学第二届实验技术成果奖，并荣获1997年北京市普通高校教学成果二等奖。后来国内很多高校也开设小量-半微量实验，开设这类实验应根据自身实验课程需要，合理选择小量-半微量合成仪，毕竟如果一所学校使用常量仪器多年，要是一下子改成微量，还可能有一定阻力和困难[5]。

2.3 仪器赔偿统计工作量大

在实验期间，如果学生损坏玻璃仪器，可到值班室找实验人员进行赔偿后领取新品，每领取一件新仪器就会产生一条赔偿记录。2014至2015学年，有机化学实验室学生刷卡领取仪器赔偿记录为4 808条，比其他二级学科实验室的总和还多(见表3)。基于该特点，我们实验室在10年前开发了一套玻璃仪器赔偿系统[6]，经过不断改进，中心一体化建设，目前已经形成了一套比较成熟的玻璃仪器管理系统(本文所有统计数据均来源与该系统)。

表3 2014-2015学年学生仪器赔偿刷卡记录

图1是2014-2015年度部分玻璃仪器等耗材的赔偿消耗数据统计，可见在有机实验过程中，量筒类、塞子类、瓶类是消耗比较多的仪器；而滴管、手套等耗材由于限量供应，学生也常常会来领取。另外需要说明的是，薄层色谱(TLC)被誉为有机化学的眼睛[7]，机制硅胶板在实验过程中也被大量消耗，平均一年要使用2 856片。

图1 年度玻璃仪器等耗材消耗数量前十二名

从2013年开始，为了校园安全和保护环境，除对传统的化学实验室三废进行分类回收以外，化学学院开始对破碎的玻璃仪器进行专项回收，这是因为碎玻璃仪器属于固体危险废物，如果同普通垃圾一起回收，容易造成事故[8-10]。

3 玻璃仪器在使用和管理过程中的问题

大量地使用玻璃仪器给实验室管理工作带来不小的挑战和问题：玻璃仪器使用频繁是有机化学实验一个重要的特点，尤其是化学学院的学生，需完成两个学期的实验，要使用到90多件玻璃仪器，破损、打碎、丢失等情况时有发生。比如每年损耗量比较大的量筒，如果站立式放置，学生在进行操作过程时往往会在无意间碰倒而损坏；烧瓶类仪器则容易在台面上滚动而掉下打碎[11]。

实验室为每位学生提供一个专用柜子存放玻璃仪器。在实验过程中，学生常常因为将仪器遗忘在边台、实验台、烘干器上或者通风柜和烘箱内；或在实验结束后没有锁好柜门，造成仪器丢失。

这就要求实验室加强对学生玻璃仪器的管理：对于非人为因素导致的玻璃仪器出现裂痕，由实验室免费给学生更换；提醒学生使用玻璃仪器轻拿轻放，如量筒不用时最好不要站立式放置；给学生提供烧瓶托用于临时放置圆底瓶类仪器；实验完成以后，一定将玻璃仪器放回自己的专用柜子里，锁好柜门，避免遗失；实验结束后安排值日生对柜子进行检查；学生将自己的柜子号码写在玻璃仪器表面，避免相互之间拿错。

4 玻璃仪器存放架的研制

以前实验室给每位学生提供两个塑料筐，用于存放实验需要的全部玻璃仪器(图2)。

这种存放方式有以下几个缺点：① 不利于寻找需要的玻璃仪器，从杂乱无章的筐里寻找需要的仪器比较困难，尤其当瓶子被压在最下面时，一不小心还容易被破损的玻璃仪器划破手指；② 不利于仪器的干燥；③ 不易察觉仪器是否损坏或有残留污垢；④ 存在碰撞造成损坏的可能；⑤ 另外在清点仪器过程中，要让学生将仪器摆放在台面上逐件检查(图3)，然后再放回筐里，部分学生认为比较麻烦。

图3 逐件清点玻璃仪器

国内有一些关于实验室用玻璃仪器放置架的实用新型专利[12-14]，但结构比较简单，难以适应本实验室要求。据此，本实验室技术人员根据有机化学玻璃仪器数量众多等特性，研究设计了三维数模盒，并制定技术要求，委托相关公司制作完成基础有机化学实验“成套玻璃仪器立体存放整理架”(见图4，以下简称“存放架”)。该存放架采用ABS工程塑料，耐有机溶剂，能将《有机化学实验A》中绝大部分常用玻璃仪器整齐有序、一目了然地收纳其中。“存放架”有如下几个显著优点和功能：

(1) 科学合理的布局使仪器分类清晰、摆放整齐，学生能够快速放置或准确查找所需要的仪器。比如找一个14口的空心塞或者具弯管塞，以前要在一整筐仪器里面翻找，现在很容易取用。

(2) 安全稳定的结构让玻璃仪器避免碰撞，减少了损坏的几率。以前近30件仪器放在一个筐里，仪器之间难免磕碰，造成损坏，给学生带来一些不必要的经济损失。

(3) 上下两层的设计有效地利用了立体空间，节省了实验仪器柜的空间。

(4) 沟槽里面排水孔、垫高梁、围边的挖空设计让仪器更容易干燥，提高自然风干的效率。

(5) “存放架”结实耐用，不会出现原先用筐存放玻璃仪器时，由于塑料老化造成整筐仪器摔坏的情况。

(6) 便于查缺检损，减少了实验员在每一轮实验结束以后清点仪器的工作量，提高实验室的管理水平，原先逐个清点每件玻璃仪器，要花2～3 min，现在20～30 s就能清楚缺少哪些玻璃仪器。

该“存放架”已在实验室投入使用已1年，学生反响效果良好，该“存放架”便于寻找和清点仪器，仪器摆放更加整齐有序，可降低破损概率，有利于干燥。由于历史遗留问题，有些玻璃仪器无法完全合适地放进架子的槽内，因此在不影响使用的情况下，我们从避免浪费的角度考虑继续留用玻璃仪器；另外该“存放架”体积稍大，从柜子里取用不是很方便，这需要我们在后续工作中予以解决。

虽然不同高校玻璃仪器规格数量不可能一样，但其他高校的有机化学实验室可以参照这个模式来制作适合自己实验室需求的“存放架”。很多来本实验室参观的外校教师对此表示赞赏，起到了一定的辐射示范作用。

5 结 语

据不完全统计,在有机化学实验期间，50%的学生到值班室找老师是因为玻璃仪器赔偿问题，平时实验室20%的工作量与玻璃仪器有关，因此繁琐的玻璃仪器管理事务在有机实验室是相当重要的。

打铁还需自身硬，在实验教学改革的新形势下，作为实验室建设和管理的直接参与者，化学实验室的技术人员应该积极调整工作状态，不能满足现状，被动地订购缺少的玻璃仪器，而应该研究玻璃仪器使用和管理的规律和特点，培育和践行精细化管理的理念，解决工作中存在的问题，提高工作效率，以便在实验教学和实验室管理中发挥更加重要的作用，为本科化学教育的教学创新和人才培养做出积极贡献[15-17]。

[1] 江文辉,罗一鸣,唐瑞仁,等．有机化学实验教学改革的探索与实践[J].实验室研究与探索,2009,28(12):115-118.

[2] 梁 起,傅维华,黄华诊,等.实验室资源共享的探索[J].实验室研究与探索，2008，27(6)：319-321.

[3] 马卫兴, 程青芳, 陈 军,等.关于节约型有机化学实验教学的几点建议[J]. 实验室研究与探索，2007，26(2)：87-88.

[4] 关烨第,葛树丰,李翠娟,等. 小量-半微量有机化学实验[M]. 北京：北京大学出版社，1995.5.

[5] Martin,C. B.; Schmidt, M.; Soniat, M. A Survey of the Practices, Procedures, and Techniques in Undergraduate Organic Chemistry Teaching Laboratories[J]. J.Chem.Educ，2011,88, 1630-1638.

[6] 吕明泉,王中琰,李翠娟,等.实验室仪器赔偿管理系统[J].实验技术与管理，2005，22(8)：68-69.

[7] Dickson, H.; Kittredge, K. W.; Sarquis, A. M. J. Chem. Educ. 2004, 81, 1023.

[8] LaGrega,M.D.，Buckingham,P.L., Evans,J.C. 危险废物管理[M].2版,李金惠主译.北京：清华大学出版社，2010.

[9] 王 琪主编.危险废物及其鉴别管理[M].北京：中国环境科学出版社，2008.

[10] Bell, Charles E.Jr. Organic Chemistry Laboratory with Qualitative Analysis: Standard and Microscale Experiments[M]. 3rd edition，2001.

[11] 谢嘉霖. 降低有机化学实验中玻璃仪器破损的探索[J]. 实验室科学，2015,15(2):179-181.

[12] 张亚鲁, 朱美霞, 全先高,等. 实验室用玻璃仪器放置架:中国，CN202044968U[P]. 2011-11-23.

[13] 朱白青,张学俊,吴云龙,等. 一种小型玻璃仪器干燥支撑架: 中国，CN203400737U[P].2014-01-22.

[14] 杨 毅,梁 敏,杨喆云. 一种玻璃仪器放置实验柜: 中国，CN203955239U[P].2014-11-26.

[15] 李 田,徐金荣,杨 玲,等. 实验技术人员如何在实验教学中发挥作用[J].实验技术与管理，2015,32(6):143-145.

[16] 吴 迪,朱昌平,钟 汉,等．精细化管理促进高校实验教师队伍建设[J].实验室研究与探索，2014,33(10):242-245.

[17] 陈小娟,李 洁,陈六平,等.化学实验教学中心精细化管理体系的构建与实践[J].实验室研究与探索,2014,33(6):132-138.

Glassware Management and Application of Storage Racks in Organic Chemistry Experiment

XUXuan-feng,GAOYang,GUANLing,BIANLei,TIANShu-jian,ZHANGQi-han

(Experimental Chemistry Center, Peking University, Beijing 100871, China)

We herein introduce the glassware management of undergraduate organic chemistry teaching laboratory in colleges and universities, briefly review the irreplaceability of glassware in chemical experiment, especially the organic synthesis experiment. By the self-developed glassware compensation management system we make statistics and analysis the data of glassware management in recent years, sum up three features: large number, large grinding apparatus number and large compensation number. In order to reduce the loss of experiment, we propose the management measures and advice. Aiming at the existing store problems such as disorderly, insufficient dry and verbose etc, we recommend and apply a set of glassware “three-dimensional storage rack” for organic chemistry experiment, it solves the above problems to a certain extent, and is approved by most of the students, achieves good results and demonstration effect.

organic chemistry teaching lab; glassware management; storage rack

2016-06-10

徐烜峰(1980-)，男，浙江江山人，本科，工程师，主要从事有机化学实验室管理和技术工作。

Tel.:13691077828/010-62754077；E-mail：xuan@pku.edu.cn

O 6-339

A

1006-7167(2017)01-0273-04