对高中化学实验使用有机萃取剂的建议，本文主要内容关键词为：化学实验论文,高中论文,建议论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、问题的提出
萃取的概念及萃取实验的教学，一直是高中教学的一个重要内容。它不仅仅是让学生了解溶于水中的溶质与水互不相溶的有机溶剂接触后，经过物理或化学作用，部分或几乎全部转移到有机溶剂里的过程。教材安排这样的教学内容，主要是让学生知道萃取是一种分离技术，在工业上用于物质的分离和提纯，更适合于微量或痕量物质的分离与富集。因此，让学生熟悉萃取操作和物质的分离方法是完全必要的。对于学生实验，选择合适的有机萃取剂，显得尤为重要。苯和四氯化碳作为有机萃取剂，早在上个世纪20年代就进入实验室和工业生产。建国后，在中学化学教材里一直把苯、四氯化碳作为有机萃取剂延续使用到现在已经有半个多世纪了。尤其应该指出的是，新的课程改革以后，无论是人教版的还是苏教版的新编化学教材，仍然把苯和四氯化碳作为有机萃取剂。在教材中为什么这么青睐苯和四氯化碳作为萃取剂呢？以四氯化碳为例，主要原因为：①使用安全，不燃烧也不爆炸；②萃取液颜色呈紫色或浅紫色符合碘的颜色；③在水中的溶解度极低，减少了水洗过程中的溶解损失；④其密度为水的1.6倍，易与水分相，不乳化，减少水洗过程中的夹带损失。那么，苯、四氯化碳果真就是最好的有机萃取剂吗？是其他有机溶剂不可替代的吗？事实并非如此。随着科学技术的不断进步，人们对苯、四氯化碳的性质，尤其是对它们毒性和危害性的认识越发深刻。
苯的强毒性，在苏教版的《有机化学基础》[1]中已经有了介绍，本文不再赘述，但四氯化碳的高毒性及危害性在中学教材里并没有提及。
四氯化碳是低沸点、易挥发的、具有难闻的刺激性气味的无色溶液，四氯化碳的毒性以其甲烷氯的取代物为之最。四氯化碳对接触者人体的危害，轻者中毒的一般症状为头痛、疲怠、食欲不振、头昏等。若在高浓度环境中可发生急性中毒，能够抑制中枢神经系统，使人丧失意识，产生麻醉现象，随后会严重损害心脏、肝脏和肾。特别是有肝、肾和器质性神经系统疾患者是不宜接触四氯化碳的。室内四氯化碳的浓度在160mg/
～200mg/即可发生中毒，因此，国家规定室内最高允许浓度为25mg/。
另外，四氯化碳还是消耗臭氧层的罪魁祸首之一，其消耗臭氧的能力为氟利昂的1.1倍。
在实施新课程改革的今天，突出和加强了学生的验证性和探究性实验，从高一到高二安排了多次的萃取实验。我们每次在组织学生进行萃取实验的时候，室内总有一种刺激性很强的难闻气味。我们一直期盼着教材能使用低毒或无毒的有机溶剂作为萃取剂，能让学生在空气不受污染的环境中来完成这样的实验。
二、实验结果与结论
在学生实验中，为了避免或减少苯和四氯化碳挥发的气体可能对师生产生的危害，我们一直在寻找低毒或无毒有机萃取剂来替代苯和四氯化碳。在互联网上查找了各个厂家提供的有机萃取剂的理化性质和毒性的相关资料，根据学校实验室现有的有机溶剂，我们选择了二氯甲烷、乙酸乙酯等有机溶剂作萃取剂进行了探索性实验，这是因为二氯甲烷和乙酸乙酯都属于低毒性物质，二氯甲烷其毒性仅是四氯化碳毒性的0.11%，是一种不燃性有机溶剂。二氯甲烷的缺陷：①它是极性分子，能否微溶于水，说法不一[2]，能否影响它的萃取率还有待于研究；②二氯甲烷的沸点比四氯化碳还要低，易挥发。但是，二氯甲烷释放到到大气中光解的速率很快，几乎不存留在大气中，其最终分解产物为二氧化碳和盐酸。我们按教材安排的萃取实验内容，分别用四氯化碳、苯、二氯甲烷、乙酸乙酯萃取碘水中的碘，溴水中的溴进行了对比实验，其实验结果与现象见下表：
四种有机萃取剂萃取碘和溴的现象及效果比较
操作步骤四氯化碳
苯 二氯甲烷乙酸乙酯
①碘水 上层无色上层浅紫色上层无色上层呈黄色
第一次萃取 下层浅紫色 下层无色 下层浅紫色 下层无色
第二次萃取 上层无色上层浅红棕色 上层无色（无需二次
下层浅紫色 下层五色 下层浅紫色
萃取）
②溴水 上层黄色上层红棕色上层浅黄色 上层深黄色
第一次萃取 下层红棕色 下层浅黄色下层浅红棕 下层无色
色
第二次萃取 上层淡淡黄 上层浅黄色上层无色（无需二次
色 下层无色 下层浅黄色 萃取）
下层浅红棕
色
实验结果表明：①二氯甲烷萃取碘和溴的现象与四绿化碳萃取碘和溴的现象基本相似，其效果优于四氯化碳；②乙酸乙酯萃取碘和溴的萃取率明显优于苯和四氯化碳，无需二次萃取，但萃取液却呈深黄色。
在一次学生实验课中，我们用二氯甲烷代替四氯化碳作萃取剂萃取碘、溴进行了试验，从学生的实验情况看，萃取效果和实验现象与四氯化碳比较没有多少差别；整个室内没有难闻刺激性气味，比使用四氯化碳情况要好得多。
三、我们的建议
我们认为，苯和四氯化碳这样的高毒性、高污染的有机萃取剂在中学化学教材中应该寿终正寝了，类似二氯甲烷等低毒无毒、低污染的有机萃取剂应该走进我们的教材，其理由如下：
第一，从科学发展观的角度看，我们的教材，应该跟随时代的发展，引领科学技术的进步，不能落后于现代化的工业生产。我们知道，有机合成工业有一基本常识：对有机溶剂的使用，必须先考虑其毒性、危险性，而不是先考虑反应产率。我们认为，作为学生实验，也应先考虑其毒性和危害性，然后再考虑其实验效果。在现代一般合成实验当中还有一个惯例，萃取溶剂大多可以用的是：“乙酸乙酯、二氯甲烷、乙醚等低毒无毒溶剂”。“三氯甲烷这种高毒性溶剂尽量不用”，“四氯化碳、苯这类强致癌性溶剂基本不用”。我国为了实现《蒙特利尔公约》的要求，在2010年彻底淘汰四氯化碳的生产和消费，要从源头上“销毁”我国甲烷氯化物企业每年副产的3-5万吨四氯化碳。现代工业化生产企业有的已经把苯、四氯化碳这样的高毒性有机溶剂淘汰了，有的正在研究逐步行将淘汰。国家鼓励企业以四氯化碳为原料生产其他化学品，使四氯化碳实现资源化利用。国家也加大宣传力度，使人们充分认识到四氯化碳淘汰的紧迫性和必要性。作为教材却没有跟随时代的步伐，还延续介绍这种高毒性高污染的萃取剂，这就成了中学是苯、四氯化碳重要的消费市场之一，显然落后于现代工业生产理念，在这个问题上，这就影响教材整体的时代性和前瞻性了。
其二，从对环境污染的角度看，也应该淘汰苯、四氯化碳这样的高毒性有机萃取剂。我们知道，四氯化碳的密度比水大，又能微溶于水，在地表水中或土壤里又很难降解。虽然一个学校每次学生做这样的实验所排出含苯和四氯化碳的废液不算多，但我们可以推想一下，全国将有2500多个县市区，按保守计算，平均每个县市区有两所普通高中，那么，每个年级将有40000多个班级，总共要排出多少污染物？
其三，从人文关怀的角度出发，在教材里也应该取缔苯、四氯化碳这类高毒性的有机溶剂。因为苯、四氯化碳都是低沸点、易挥发的物质，学生做这类实验，必定要与苯、四氯化碳接触，室内总有较强的难闻刺激性气味，其挥发出的蒸气总要通过呼吸道、皮肤（这是人体中毒的主要途径）进入人的体内，另外，学生稍有不慎，苯、四氯化碳直接与皮肤接触，对学生多多少少有所危害。因此，改用低毒无毒的有机溶剂也就势在必行了，否则，这就不在情理之中了。
最后，从萃取实验的教学目标角度看，中学化学的萃取实验，只是一种定性实验，只是让学生懂得萃取的基本原理和熟悉萃取的基本操作。在中学化学里不需要进行萃取定量分析，也没有必要考虑有机溶剂的萃取率，只要选择的萃取剂能达到萃取效果就可以，也不必苛求非要达到苯和四氯化碳那样的萃取现象和效果。因此，选择低毒无毒的有机溶剂来替代苯、四氯化碳高毒性萃取剂，是可以能达到同样或基本相似的萃取效果，这样，既达到我们的教学目的，又能有利于环保，应该是值得我们探讨的课题。
由于笔者的知识水平有限，也许我们建议使用的有机萃取剂还不够理想，也许我们的拙见还不够成熟，不管怎样，我们还是愿意把它作为一个问题提出来。本文的宗旨，只是给我们的教材编写者和广大化学教学工作者提出一个问题作为参考。因为构建绿色化学是我们广大化学教育工作者共同担负的历史责任，其任重而道远。只要我们坚持不懈地努力，就可以实现绿色化学要求，我们才有可能生活在人与自然和谐共存的美好世界里。