水無氧技術在有機化學實驗教學中的研究與應用

俞悅

摘? ? 要：實驗研究工作中經(jīng)常會遇到一些特殊的化合物，有許多是對空氣敏感的物質(zhì)——怕空氣中的水和氧，為了研究這類化合物—合成、分離、純化和分析鑒定，必須使用特殊的儀器和無水無氧操作技術。所以，無水無氧操作技術已在化學中較廣泛的運用。在有機化學實驗教學課程中開設無水無氧實驗操作，使學生接觸并掌握有機合成的高級操作，有助于培養(yǎng)學生的科研思維，激發(fā)學生的研究興趣。

關鍵詞：無水無氧技術;有機化學實驗教學;研究;應用

1? 前言

隨著化學化工領域發(fā)展，對于專業(yè)人才的需求越來越多，對實踐操作技能的要求也越來越高?；瘜W作為一門實驗科學，學生參與各種化學實驗是本科生提高自身綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。為此，一些綜合性大學對化學實驗進行了一系列改革，提出了在本科高年級開設綜合化學實驗，這對實現(xiàn)高素質(zhì)專業(yè)人才培養(yǎng)具有舉足輕重的影響。

無水無氧技術是最近幾十年新興起來的一門技術，在有機化學和無機化學中有著廣泛的應用，已經(jīng)成為一門必須掌握的實驗技術。為了讓學生在本科階段接觸到無水無氧技術，有必要將無水無氧實驗作為化學實驗教學改革的一部分引入到本科教學中來，這對形成更為合理的實驗教學體系有著積極的作用和價值。

2? 無水無氧實驗技術的分類和特點

目前，無水無氧操作技術發(fā)展比較成熟，主要有以下三種類型：（1）高真空線操作（Vacuum-1ine）;（2）手套箱操作（Glove-box）;（3）Schlenk操作。

2.1? 高真空線操作技術（Vacuum-1ine）

高真空線操作技術的要求很高，尤其是對真空度的要求更為苛刻，它要求實驗的整個操作過程都在真空或接近真空的系統(tǒng)中完成，這對于它的應用和推廣有著較大的局限性目前，這種技術只能應用于一些特殊的領域，在有機化學實驗教學中廣泛采用的可行性不大。

2.2? 手套箱操作技術（Glove-box）

手套箱操作技術是在純的惰性氣體環(huán)境中進行，對真空度的要求較高，使用領域較為廣泛相對于下面所介紹的Schlenk操作技術，它存在著一定的不足，尤其是在進行化學反應和將體系抽真空方面，加上裝置本身的特殊性，它在某些領域的使用還是存在著一定的局限。就目前而言，這種技術還不適合推廣到本科的有機化學實驗教學中13Schlenk操作技術。

2.3? Schlenk操作技術

在惰性氣體的保護下，使用特制的玻璃儀器進行操作，它的中心部件是雙排管，所以，Schlenk操作技術有時也被稱為雙排管操作技術。這一技術對真空度有一定的要求，除水和除氧的方法都比手套箱簡單、安全和有效通過Schlenk操作系統(tǒng)，可以進行各種化學實驗，也可以利用雙排管操作技術對產(chǎn)物進行分離純化、轉(zhuǎn)移和儲藏目前，這種技術非常成熟，已經(jīng)被廣泛使用鑒于這種技術的特點和優(yōu)勢，可以將其引入到有機化學實驗教學中來，從而拓寬有機實驗教學的內(nèi)容和范圍。

3? 無水無氧技術在教學實踐中面臨的問題

3.1? 無水無氧裝置精細，熟練掌握需要一定時間

無水無氧裝置十分精細，對實驗操作人員有著很高的要求，需要熟練的操作技術。有時候?qū)嶒灥囊粋€環(huán)節(jié)只要稍有疏忽，就會導致實驗的失敗。因此，實驗操作人員除了要具備一定的實驗基礎之外，還需要對裝置的組成和原理有著清晰的了解和認識，掌握無水無氧裝置的組成。安裝和工作原理，在充分熟悉其操作方法之后才能開展相關實驗，而這一過程需要花費一定的時間和精力。

3.2? 實驗裝置價格較為昂責，管理和維護存在困難

與普通實驗裝置不同，無水無氧裝置價格昂貴和高精密性，購置需要一定的資金投入。在管理和維護上也與其他裝置有所區(qū)別，一般的實驗裝置不需要安排專人負責，而該裝置需要配備專人進行管理和維護，才能確保該裝置安全、有效的使用購置。管理和維護無水無氧裝置都需要資金的投入，這給在有機化學實驗教學中推廣增加了一定困難。

3.3? 無水無氧技術缺少教材，增加了授課難度

由于無水無氧實驗的特殊性，在學生中開展這方面實驗很少，目前在各高校采用的有機化學實驗教材中，很難找到有關無水無氧方面的實驗實例，這與快速發(fā)展的實驗技術極不協(xié)調(diào)。目前，缺少教材是嘗試和推廣無水無氧實驗的一大阻力，也給學生學習帶來了不便。

4? 無水無氧技術在教學實踐中的優(yōu)勢

（1）對于有機化學實驗來說， 傳統(tǒng)的教學方法和模式在一定程度上過于陳舊， 學生所能接觸到的實驗過于單一， 操作技術和實驗能力很難有所提高和突破。無水無氧實驗技術有利于培養(yǎng)學生的動手能力，提高學生的實驗技能;也有利于學生了解實驗領域中特殊的研究方法和研究手段，進而培養(yǎng)學生綜合運用實驗技術的能力;

（2）無水無氧裝置的精密性和復雜性特點，能夠有效地吸引學生注意力，在培養(yǎng)學生學習興趣和科研意識方面將起到橋梁和紐帶作用，同時，這也為學生完成畢業(yè)論文打下堅實的基礎，為大學生科研課題的申請和實施提供了有力的保障。

（3）該實驗基本是三個同學一組進行的，每個實驗根據(jù)實驗情況進行具體分工合作，中間針對出現(xiàn)的問題進行溝通和討論，出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象進行分析，增強了學生的團隊協(xié)作意識。

（4）有機化學實驗教學是化學教學的重要組成部分，是化學教學的核心任務之一。教師的教學思路和方法很容易受到教材內(nèi)容的限制，無法將最先進的實驗技術和方法在教學中呈現(xiàn)出來。在本科有機化學實驗教學中增設無水無氧實驗，可以豐富有機實驗的教學內(nèi)容，有利于改變傳統(tǒng)的、單一的教學思路和模式，增加教師授課的新穎性和趣味性，從而拓寬教師教學的新思路。

5? 結(jié)語

對有機化學實驗內(nèi)容和方法進行改革，符合當今化學發(fā)展的需要，適應時代對人才提出的新要求。在有機化學實驗中增加無水無氧實驗（Schlenk操作），改變目前學生實驗技能的單一性局面，讓學生在較高層次上了解化學實驗領域中的特殊研究方法及手段，提高學生對化學科學的興趣，培養(yǎng)學生的科研意識和創(chuàng)新能力。因此無水無氧技術在有機化學實驗教學中的研究與應用，達到了提高綜合能力和培養(yǎng)綜合素質(zhì)的訓練目的，化學實驗教學質(zhì)量得到進一步提高。

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