摘要 微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是20世紀(jì)80年代崛起、國際公認(rèn)能體現(xiàn)綠色化學(xué)理念的一種化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新技術(shù)和新方法。它具有減少污染、現(xiàn)象明顯、快速、節(jié)約、安全等優(yōu)點(diǎn)，并以其良好的教學(xué)功能和教學(xué)效果，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革等領(lǐng)域扮演著重要的角色，引起世界各國化學(xué)界的高度重視。中學(xué)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要組成部分，更是當(dāng)前中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的熱點(diǎn)。怎樣有效而全面地開展中學(xué)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)？本文筆者將以簡單闡述如何高效的盡量使用少的劑量來做好微型實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞 節(jié)約：劑量；中學(xué)化學(xué)；微型實(shí)驗(yàn)

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是在微型化的儀器裝置中進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，其試劑用量比對應(yīng)的常規(guī)實(shí)驗(yàn)節(jié)約90%以上。從學(xué)校層面考慮，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)所需的藥品多者只需5mL，少則一滴溶液即可。一滴溶液有多少呢？《美國藥典》（The United States Pharmacopeia）官方定義一滴質(zhì)量在45mg～55mg之間，如果對于一種密度約為1g/mL的液體來說，一滴溶液應(yīng)當(dāng)有0.045mL～0.055mL。其實(shí)一滴溶液的量還與所用滴管的直徑密切相關(guān)，也跟液體的粘稠度有關(guān)。滴管直徑大，液體的粘稠度適當(dāng)?shù)拇笮?，一滴液體的體積也就大些，反之則小些。對于中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)來說，一般20滴液體的體積約為1mL，也就是說，1滴液體的體積約為0.05mL。這么一點(diǎn)反應(yīng)物能做怎樣的實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?/p>

一、食鹽水的電解和導(dǎo)電

我們在藥片鋁塑板中滴入一滴飽和食鹽水，將其作為電解對象，采用全活動鉛筆專用筆芯（HB，0.7，截斷為2cm長）作為電極，用導(dǎo)線、夾持電極的鱷魚夾、9V電池與發(fā)光二極管連在一起，將鉛筆芯插入鹽水中，發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管亮起微弱的亮光，同時還聞到微微的氯氣刺激性氣味。

陰極：2H2O+2e- =H2（g）+2OH-

陽極：2C1-=Cl2（g）+2e-

二、酸堿中和中的紫甘藍(lán)指示劑

紫甘藍(lán)，又名紫卷心菜，所含色素的顏色會隨pH改變，而且色澤鮮艷，水溶性好，其汁液在化學(xué)課外活動中常作為酸堿指示劑的生活素材。

我們在表面皿上依次滴加一滴稀鹽酸、一滴NaOH溶液（10%），兩滴之間距離相差5mm左右。再滴加一滴紫甘藍(lán)汁于兩滴溶液之間，發(fā)現(xiàn)紫甘藍(lán)汁與鹽酸相接觸的部位呈現(xiàn)玫紅色，與NaOH溶液相接觸的部位呈現(xiàn)綠色，此時未與酸或堿接觸的甘藍(lán)汁仍保持藍(lán)紫色，此時三滴溶液呈現(xiàn)出紅、紫、綠三色，與“陰陽?！钡淖匀痪坝^頗為相似。

當(dāng)我們用鉛筆芯將三滴溶液攪拌均勻，又恢復(fù)成甘藍(lán)汁原本的紫色，這是因?yàn)殛帢O、陽極產(chǎn)生的新物質(zhì)發(fā)生了反應(yīng)NaOH+HCl=NaCl+H2O。

三、紫甘藍(lán)汁的電解

紫甘藍(lán)汁不僅充當(dāng)酸堿指示劑，還兼作電解對象，能方便地顯現(xiàn)電解過程中兩極的變化，一舉兩得。我們直接在藥片鋁塑板的一個凹槽內(nèi)滴加一滴紫甘藍(lán)汁，再滴加一滴硫酸鈉溶液（僅僅為了增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性），將溶液用鉛筆芯攪勻后作為電解對象，底部襯上白紙便于觀察。仍然采用實(shí)驗(yàn)1的電解裝置，將兩根鉛筆芯電極插入鹽水中，即可觀察到兩極均有大量的細(xì)微氣泡冒出，陽極附近溶液呈現(xiàn)紅色，陰極附近溶液呈現(xiàn)亮綠色，分別預(yù)示著發(fā)生以下電極反應(yīng)：

陽極反應(yīng)式：2 H2O-4e-→O2+4H+；

陰極反應(yīng)式：2H2O+2e-→H2+2OH-；

四、濃鹽酸和一滴濃氨水的反應(yīng)

我們在表面皿上滴加一滴濃鹽酸、一滴濃氨水，兩滴之間距離相差lcm左右。實(shí)驗(yàn)過程中需要小心，不要將二者混合。細(xì)心觀察7～8min，可以看到兩滴之間隱隱有白煙逸出，發(fā)生了如下反應(yīng)：NH3+HCl=NH4Cl。實(shí)驗(yàn)過程中白煙出現(xiàn)位置與濃鹽酸靠得更近，這是因?yàn)镹H3和HCl揮發(fā)時，NH3的相對分子質(zhì)量較小，運(yùn)動速度比HCl快。

五、氫氧化鈉與金屬鋁產(chǎn)生的氫氣

金屬鋁是少數(shù)幾種能和堿反應(yīng)的金屬之一。在表面皿上放置一小片鋁（約5mm×5mm），先滴加一滴洗潔精，再滴加一滴濃NaOH溶液，立即發(fā)生如下反應(yīng)：

2Al+2NaOH+6H2O=2NaAl（OH）4+3H2 ↑

反應(yīng)產(chǎn)生的氣體在洗潔精中生成一兩個氣泡，點(diǎn)燃火柴使火焰接觸氣泡，氣泡炸裂時可以聽見輕微爆鳴聲，偶爾可以看見火光閃動。該實(shí)驗(yàn)由于產(chǎn)生氫氣量少，所以點(diǎn)燃時無須擔(dān)心安全問題，簡單方便。

六、一滴濃硝酸和銅片的反應(yīng)

銅與濃硝酸產(chǎn)生NO2，與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生NO，是中學(xué)化學(xué)典型反應(yīng)。由于產(chǎn)物中有有毒氣體，所以適合采用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)減少環(huán)境污染。我們在表面皿上放置一小塊約5mm×5mm的銅片，滴加一滴濃硝酸，迅速蓋上另一表面皿。通過玻璃可看見有紅棕色氣體生成，且濃硝酸在和銅片反應(yīng)時產(chǎn)生的Cu2+由于溶劑水量少，所以濃度顯得格外大，呈現(xiàn)出綠色，向表面皿中添加三滴水后，可見液體顏色漸漸由綠轉(zhuǎn)藍(lán)，反映出Cu（H20）24+溶劑的顏色。通過以上只用一滴溶液的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)案例分析，可以總結(jié)出以下優(yōu)點(diǎn)：充分體現(xiàn)對學(xué)生鼓勵機(jī)制：因?yàn)槭侵恍枰坏稳芤旱膶?shí)驗(yàn)，即使在家中也可以在短時間內(nèi)完成?？v然是膽小的學(xué)生也將獲得更多接觸化學(xué)的機(jī)會。刺激學(xué)生創(chuàng)造性思維：將常規(guī)實(shí)驗(yàn)縮小為局限的空間和0.05mL的藥品容量來完成。通過對實(shí)驗(yàn)工作的改進(jìn)，他們可以找到一個需要解決方案的問題。通過實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和操作，在一定程度上增加了他們獨(dú)立思考的機(jī)會。增加感性認(rèn)識：微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)人人可以親自動手操作，雖然量少，但現(xiàn)象明顯便于觀察。筆者設(shè)想，一滴溶液的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)尤其適用于那些有顏色變化、氣體釋放、產(chǎn)生沉淀的化學(xué)反應(yīng)，即使再小的反應(yīng)體系，我們?nèi)钥梢越柚糯箸R、顯微鏡去觀察細(xì)小的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，開發(fā)出微型實(shí)驗(yàn)新天地。安全和環(huán)保：實(shí)驗(yàn)對象只需一滴液體，可以很容易地被收集在燒杯、表面皿甚至生活中的一些儀器替代品中。同時，由于實(shí)驗(yàn)中使用了極少的藥品，自然產(chǎn)生的廢氣、廢液也是極少，只需一張衛(wèi)生紙即可將反應(yīng)后的殘液去除。節(jié)省時間：反應(yīng)原料用量少，大大節(jié)省了實(shí)驗(yàn)時間，同時也留下更多的機(jī)會供師生反思、交流，更利于學(xué)生的思維開闊和發(fā)展。