摘要:本文介紹了泰國目前廣泛應用的一套微型化學實驗儀器，并與我國自主研發(fā)的具有代表性的兩套微型試驗儀器進行比對分析。通過比較分析說明了泰國的微型化學試驗的發(fā)展現(xiàn)狀及其優(yōu)點，并簡要討論了我國微型化學實驗發(fā)展存在的不足及今后的改進方向。

關鍵詞:微型實驗;化學儀器

文章編號:1005-6629(2010)09-0006-03 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:C

第13屆亞洲化學會議于2009年9月在中國上海舉行，會上亞洲各國化學工作者向與會人員展示了本國化學學科的最新研究進展。微型化學實驗的相關展示是本次會議的一大亮點。其中由泰國朱拉隆功大學的Supawan Tantayanon 教授和馬來西亞國民大學的Zuriati Zakaria教授共同研發(fā)的整套微型實驗裝置[1]，以及利用這套裝置所演示的微型實驗獲得與會人員的一致好評。而我國參會人員也展示了中國微型實驗最新成果。本文將詳細介紹泰國的這套微型實驗儀器，并與我國現(xiàn)在廣泛使用的相似功能的儀器進行比對，以期能為我國化學微型實驗的發(fā)展提供一定的借鑒作用。

1泰國微型實驗儀器的介紹

由泰國學者研發(fā)的這套裝置與其他化學微型實驗儀器的設計目的一致，是為了在實施化學實驗的過程中減少試劑、水、電的用量，節(jié)約成本，減省時間，簡化操作，降低危險系數(shù)，減少環(huán)境污染。這套儀器的設計科學合理，基本達到了上述這些目的，值得我國化學工作者借鑒學習。

如圖1所示，整套微型儀器放置在一個長40 cm×20 cm×6 cm的小木箱中，由多個玻璃儀器和一套多用加熱裝置組成，所有玻璃儀器用黑色泡沫底板固定，既保證其穩(wěn)定又便于取用。

這套裝置中的一些玻璃儀器是由常規(guī)化學儀器直接微型化得到，例如微型冷凝管、微型圓底燒瓶、刻度試管等。還有部分儀器則是研發(fā)人員對傳統(tǒng)儀器進行改進得到的，如真空接收管、錐底反應瓶等。使用這套玻璃儀器，所有的實驗操作規(guī)范可基本保持不變，而試劑用量卻比常量實驗降低1～3個數(shù)量級。

儀器主要特點分析:

(1)儀器微小且體積精確，可減少藥品和試劑的使用量。化學工作者利用這套微型化學儀器，可以完成主試劑1 mmol左右的有機制備、無機合成等實驗，還可分離出餾分量在50 mL左右的餾液和升華提純數(shù)毫克的固體。由于微型實驗處理的物料量少，使用普通計量裝置誤差太大，本套儀器采用預先校準液滴體積的毛細滴管來進行液體計量和轉移，以滿足試驗的精準度要求。

(2)獨特的加熱裝置可滿足多種需要。該套儀器配備了獨特的電熱板加熱裝置，包括加熱爐、圓形鋁熱板、鐵架臺三部分。加熱爐可以快速準確的調節(jié)溫度，而鋁熱板則具有良好的傳熱性能，并且鋁熱板上具有大小不一的圓形卡槽，可以方便的固定各種尺寸的圓底玻璃器皿。另外，在鋁熱板邊緣還有一個圓柱形鋁合金盒，可以用來測量不同藥品的熔點或沸點。在鋁合金盒內(nèi)裝好待測藥品后將其固定在鋁熱板上，加熱后通過附帶的溫度計的讀數(shù)就可以知道待測藥品的熔點、沸點或升華溫度，使用起來方便快捷。

(3)其微型真空裝置可節(jié)約能源。在這套微型實驗儀器中搭配了一個手泵真空過濾裝置(如圖2)，安裝好實驗裝置后，先排出洗耳球內(nèi)空氣，再將癟的洗耳球出氣口對準燒瓶的支管就能將支管內(nèi)的空氣抽出，在瓶內(nèi)形成低壓，從而可以進行減壓過濾。這種方法，不需要外接動力裝置抽走空氣，節(jié)約能源，簡單易行。

(4)適用范圍廣，設計合理精確。雖然這套儀器的部件較少，構造簡單，但是它適用范圍廣泛，不同的部件可以搭配出不同的裝置，滿足不同實驗的需要。它可以實施大部分的無機實驗，如:常(減)壓蒸餾、回流、分餾、升華、熔點及沸點測定等基本操作。以及大部分的有機反應，如:水解、酯化、縮合等。另外，這套儀器的玻璃器件的接口都采用標準磨砂接口和球形接口，安裝方便，使用穩(wěn)定。

(5)其便攜性和通用性可以滿足不同的要求。該套裝置體積小，方便攜帶，安裝簡單，可以在不同場合快速進行實驗。在泰國的推廣過程中，由于它的趣味性和簡單易行受到學生的廣泛歡迎。

2 我國和泰國微型實驗儀器的對比

自20世紀八十年代開始，微型實驗所倡導的綠色化、微量化、創(chuàng)新性等思想被我國的化學工作者青睞。隨著新課程倡導的“以生為本”“讓學生自己動手主動參與實驗”等觀念的提出，越來越多的教育工作者在中學化學實驗中開始嘗試使用微型實驗代替由教師演示的常規(guī)實驗。微型實驗由于具有能減少藥品用量、節(jié)約時間、減少污染、降低危險系數(shù)、成本低及多功能性、組合靈活性等特點，尤其是基本符合在中學課堂讓學生人手一套儀器進行試驗的要求，因此得到廣泛的重視。在新一輪課程改革所編寫的新教材中也引用了一系列微型實驗，如:人教版選修教材6《實驗化學》第一單元“從實驗走進化學”中的實驗1-2《氯氣的生成及其性質的微型實驗》[2]。

隨著我國微型化學試驗的快速發(fā)展，科研人員也研發(fā)出多種配套的儀器裝置。其中最具有代表性的是杭州師范大學研發(fā)的——塑料微型化學實驗儀器(如圖3a所示)和湛江師范學院研發(fā)的——微型實驗儀器箱[3、4](如圖3b所示)。

由杭州師范大學研發(fā)的這套儀器裝置最大的特點是所有配件全部由塑料制成，整套裝置輕巧、不怕摔、成本低。這套裝置配備了獨具特色的由彈性聚乙烯吹塑制成的微型多用滴管和多孔板，可以滿足不同劑量的化學反應需要。而且這套裝置是根據(jù)我國中學化學現(xiàn)行教學大綱基本要求研制，可以實施中學大部分學生實驗，還能做部分演示實驗，也適用于開展化學課外實驗。與常規(guī)實驗相比， 在做pH測定、乙烯氣體制備和性質檢驗、微量滴定、原電池及電解反應、反應系數(shù)測定、探究物質成分等中學基礎實驗時藥品用量少、現(xiàn)象明顯、步驟簡化、具有趣味性，獲得了很多學校師生的一致好評。但是塑料材料的特性也限制了整套裝置的使用范圍，不能加強熱，不宜使用一些特殊的試劑等。

由湛江師范學院研發(fā)的微型試驗裝置多數(shù)部件都是由玻璃制成。這套儀器最大的特點是研發(fā)了一套小巧精致，多功能性的微型玻璃儀器，可以用種類和數(shù)量都不多的儀器組合成類型繁多的實驗裝置，不僅能滿足中學化學實驗的需要，而且能滿足學生自我創(chuàng)新的需要。

通過將三套不同微型實驗裝置的詳細比對，從中可以發(fā)現(xiàn)我國和泰國化學試驗研究發(fā)展方向的相似點與不同點。中國和泰國都是致力于微型實驗發(fā)展的國家，在這方面的發(fā)展歷史和水平基本相當。中泰兩國因學制和教學內(nèi)容的差別，所研發(fā)的儀器應用的側重點不同，泰國的這套微型實驗儀器側重于一些有機的分離、合成實驗，而我國的微型實驗儀器則是根據(jù)各個學制階段的具體要求研發(fā)的針對性較強的儀器。

通過對三套不同實驗裝置對比分析，我們感到我國微型實驗研究工作者在以下幾個方面還可以進一步地嘗試改進:

(1)我國微型實驗儀器一直以來都由于無穩(wěn)定且持續(xù)的加熱裝置而不易在所有實驗中普及(使用微型酒精燈不易控溫且易受空氣流動的影響)，泰國的這套多用電熱板加熱裝置給了我們很好的啟示，我們以后可以進行類似的模仿和創(chuàng)新。

(2)我國的微型實驗儀器大多來源于傳統(tǒng)儀器的直接微型化，部分是在傳統(tǒng)儀器的基礎上進行改進或是借鑒外國儀器，自主研發(fā)能力有待加強，在保證儀器的普遍適用性的基礎上，我們還要開發(fā)諸如錐底反應瓶，真空接受管等微型實驗儀器，滿足特殊試驗需求。

(3)我國當前的微型實驗儀器只覆蓋到一些普通實驗，儀器功能尚有欠缺。例如泰國這套儀器巧妙地使用了微型水泵，使得需要回流水的實驗不受實驗場地限制。而我國暫時沒有類似的裝置，在很多時候就不能滿足需要。例如我們在做“石油分餾”演示實驗時經(jīng)常由于缺少相似的動力裝置，不能進行完整的實驗流程，影響了學生的理解，如果能運用像小水泵這樣的動力裝置我們就可以演示這個實驗了。

(4)相比泰國這套裝置的通用、易用、好用，我國目前開發(fā)的微型實驗儀器目的性單一，通用性欠佳。這需要我國的科研人員集思廣益，進一步加強合作，提升產(chǎn)品的通用性。

3總結

微型化學實驗符合在中學課堂讓學生人手一套儀器進行實驗的要求。當前，新一輪課程改革提出進一步提高學生綜合素質，這就要求加大學生親自動手的機會。目前，國內(nèi)已有部分中學嘗試利用微型實驗進行課堂教學，從學生的課堂反應和和教師測評結果來看，大部分都取得了較好的效果。所以，以后微型化學實驗會更多的走進課堂面向學生。為此，需要化學工作者不斷推陳出新，吸收國外的先進經(jīng)驗，研制出更多更實用的儀器裝置，為提高學生科學素養(yǎng)創(chuàng)造條件。

參考文獻:

[1]SupawanTantayanon. Small Scale Organic Laboratory [M].The 13th Asian Chemical Congress， 2009:337～338.

[2] 人民教育出版社課程教材研究所.普通高中課程標準實驗教科書(選修⑥)[M].北京:人民教育出版社，2005.，8～10

[3] 陳均洪.化學活動課及微型實驗設計與實踐[M] .北京:北京民主與建設出版社，1999:10～11.

[4] 周懷寧.淺談第四屆微型化學研討會[J] .內(nèi)蒙古:內(nèi)蒙古民族大學學報，2009，(4):5～6.