元素性质实验的微型化研究

黄运瑞，李 锦

(南阳师范学院 化学与制药工程学院，河南 南阳 473061)

化学作为以实验为基础的自然科学，实验教育是实施全面化教育的有效形式[1-2]。实验可以为学习者提供丰富的感性认识，有助于学习者完成对化学由理论认识到实践认识的转变，从而更立体、更直接的获取相关化学原理及其化学知识。与此同时，亲自进行实验研究操作，不仅对学习者的学习能力、观察能力、思维能力和探究能力等的培养有极其重要的作用，也有益于其培养良好的科学素养、形成正确的价值观。因此，实验对化学学习的重要性可见一斑。然凡事有利有弊。大量的实验自然会用到相当多的化学试剂，稍不注意就会造成极大的资源浪费和环境污染。而传统实验教材中，有关元素性质的常规实验所选用试剂量较多，实验步骤也很难保证不违背绿色化学思想。因此，想办法在不影响实验结果的前提下节省试剂格外重要。而微型化学实验技术兴起于20世纪80年代，美籍华裔化学家马祖圣曾对微型化学实验这样定义：“微型化实验是以尽可能少的试剂，获取所需化学信息的实验原理和技术”。作为一种新兴的技术和方法，在减少实验试剂用量、降低试验费用、减少污染、提高实验安排的灵活性和实验室的利用率、提高学生的动手能力和培养认真细致的科学作风等方面均具有显著的效果[3-7]。而且随着试剂用量的减少，燃烧、爆炸、中毒等事故隐患可以部分消除，为操作的安全提供了有力的保障[8]。

1 实验部分

1.1 主要实验仪器

点滴板，胶头滴管，玻璃棒等。

1.2 主要药品试剂

碘化钾、硫酸等均为分析纯试剂。

1.3 实验内容和过程

参照高等教育出版社出版的《无机化学实验》(第四版)教材，主要包含以下实验改进内容：

(1) P区非金属元素、主族金属元素、ds区金属性质实验；

(2)铬、锰及其化合物的性质研究。

1.4 实验方法

表1 实验改进前后实际用量的对比

表1(续)

参照教材，在基本不影响实验现象的前提下，根据常规实验内容，改用微型化实验仪器，用点滴板代替试管，精确控制各个试剂的浓度及用量，实现仪器设备精准量化，通过实验探索，比较常规实验与微型化实验的结果。具体试剂用量变化见表1。

2 实验结果

实行微型化后，试剂用量减少，用量控制更方便，反应时间也相应缩短。可以减少试管使用，同时减少污物，这样不仅节约试剂用量，而且从源头上减少了污染。例如：

(1)常见阳离子的鉴定实验及主族金属的性质研究实验中，将所需用到的化合物的量均降低到原来的1/20，大大节省了资源。而且对比常规实验，结果不受影响。倘若所有的类似实验均采用微型化处理，所节省的能源必定相当可观。

(2)ds区金属的性质研究中，采用微型化试验后，常用试剂

和用量较大的试剂节省最多。 锌、镉、汞的硫化物在酸性溶液中的溶解性越来越弱，尤其是硫化汞就算是在王水中也必须通过水浴加热才能溶解。减少试剂用量后，沉淀量减少，自然溶解所产生沉淀所用的时间也相应减少。

(3)探究铬、锰及其化合物的性质实验所涉及的重金属离子超过一定浓度时，都对人体有极大的损害，也可能引起中毒。而进行微型化实验后，不但减少了试剂用量，而且有效地降低了师生中毒的可能性，此外还有利于试验环境的改善。

3 结论

实验微型化后，在所需试剂的最低限度内对实验进行探究，并不会影响实验结果。借助点滴板进行实验，实验现象也较常规实验明显。可以用少量多份的方法在同一个点滴板上做相关试验的对比，避免了实验过程中沉淀分成几份的麻烦，实验效率得到了极大的提高。所用试剂量的减少，减少了资源浪费，也减少了污染。

综上所述，相对于常规实验，微型实验更具优势。因此，推广微型实验是不可抗拒的潮流。

[1]北京师范大学无机化学教研室.无机化学实验[M].北京:高等教育出版社,2001:1-4.

[2]吴茂英,肖楚民.微型无机化学实验[M].北京:化学工业出版社,2006:1-4.

[3]白 林,陈明凯.绿色化学实验[J].化学教育,2002(7-8):51-53.

[4]王丽辉,徐 玲.无机微型化实验教学现状分析及对策[J].中国现代教育装备2015(19):46-48.

[5]姜德立,陈 敏.医学类专业无机化学实验绿色化教学探索[J].教育教学论坛,2016(47):133-134.

[6]潘春阳,李 军.基于创新人才培养的微型无机化学实验改革刍议[J].教育教学论坛,2016(46):273-274.

[7]刘迎春,段丽颖.药学专业无机化学实验教学的改革与实践[J].大学化学,2016,31(12):17-20.

[8]刘品祯,李红梅.浅谈绿色化学理念在无机化学试验中的应用与研究[J].广州化工,2016,44(12):226-228.