對高中化學實驗使用有機萃取劑的建議

文章編號：1005－6629(2008)06－0009－02中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：C

1問題的提出

萃取的概念及萃取實驗的教學，一直是高中教學的一個重要內容。它不僅僅是讓學生了解溶于水中的溶質與水互不相溶的有機溶劑接觸后，經過物理或化學作用，部分或幾乎全部轉移到有機溶劑里的過程。教材安排這樣的教學內容，主要是讓學生知道萃取是一種分離技術，在工業上用于物質的分離和提純，更適合于微量或痕量物質的分離與富集。因此，讓學生熟悉萃取操作和物質的分離方法是完全必要的。對于學生實驗，選擇合適的有機萃取劑，顯得尤為重要。苯和四氯化碳作為有機萃取劑，早在上個世紀20年代就進入實驗室和工業生產。建國后，在中學化學教材里一直把苯、四氯化碳作為有機萃取劑延續使用到現在已經有半個多世紀了。尤其應該指出的是，新的課程改革以后，無論是人教版的還是蘇教版的新編化學教材，仍然把苯和四氯化碳作為有機萃取劑。在教材中為什么這么青睞苯和四氯化碳作為萃取劑呢？以四氯化碳為例，主要原因為：①使用安全，不燃燒也不爆炸；②萃取液顏色呈紫色或淺紫色符合碘的顏色；③在水中的溶解度極低，減少了水洗過程中的溶解損失；④其密度為水的1.6倍，易與水分相，不乳化，減少水洗過程中的夾帶損失。那么，苯、四氯化碳果真就是最好的有機萃取劑嗎？是其他有機溶劑不可替代的嗎？事實并非如此。隨著科學技術的不斷進步，人們對苯、四氯化碳的性質，尤其是對它們毒性和危害性的認識越發深刻。

苯的強毒性，在蘇教版的《有機化學基礎》[1]中已經有了介紹，本文不再贅述，但四氯化碳的高毒性及危害性在中學教材里并沒有提及。

四氯化碳是低沸點、易揮發的、具有難聞的刺激性氣味的無色溶液，四氯化碳的毒性以其甲烷氯的取代物為之最。四氯化碳對接觸者人體的危害，輕者中毒的一般癥狀為頭痛、疲怠、食欲不振、頭昏等。若在高濃度環境中可發生急性中毒，能夠抑制中樞神經系統，使人喪失意識，產生麻醉現象，隨后會嚴重損害心臟、肝臟和腎。特別是有肝、腎和器質性神經系統疾患者是不宜接觸四氯化碳的。室內四氯化碳的濃度在160mg/m³～200mg/m³即可發生中毒，因此，國家規定室內最高允許濃度為25mg/m³。

另外，四氯化碳還是消耗臭氧層的罪魁禍首之一，其消耗臭氧的能力為氟利昂的1.1倍。

在實施新課程改革的今天，突出和加強了學生的驗證性和探究性實驗，從高一到高二安排了多次的萃取實驗。我們每次在組織學生進行萃取實驗的時候，室內總有一種刺激性很強的難聞氣味。我們一直期盼著教材能使用低毒或無毒的有機溶劑作為萃取劑，能讓學生在空氣不受污染的環境中來完成這樣的實驗。

2 實驗結果與結論

在學生實驗中，為了避免或減少苯和四氯化碳揮發的氣體可能對師生產生的危害，我們一直在尋找低毒或無毒有機萃取劑來替代苯和四氯化碳。在互聯網上查找了各個廠家提供的有機萃取劑的理化性質和毒性的相關資料，根據學校實驗室現有的有機溶劑，我們選擇了二氯甲烷、乙酸乙酯等有機溶劑作萃取劑進行了探索性實驗，這是因為二氯甲烷和乙酸乙酯都屬于低毒性物質，二氯甲烷其毒性僅是四氯化碳毒性的0.11%，是一種不燃性有機溶劑。二氯甲烷的缺陷：①它是極性分子，能否微溶于水，說法不一[2]，能否影響它的萃取率還有待于研究；②二氯甲烷的沸點比四氯化碳還要低，易揮發。但是，二氯甲烷釋放到到大氣中光解的速率很快，幾乎不存留在大氣中，其最終分解產物為二氧化碳和鹽酸。我們按教材安排的萃取實驗內容，分別用四氯化碳、苯、二氯甲烷、乙酸乙酯萃取碘水中的碘，溴水中的溴進行了對比實驗，其實驗結果與現象見下表：

四種有機萃取劑萃取碘和溴的現象及效果比較

實驗結果表明：①二氯甲烷萃取碘和溴的現象與四綠化碳萃取碘和溴的現象基本相似，其效果優于四氯化碳；②乙酸乙酯萃取碘和溴的萃取率明顯優于苯和四氯化碳，無需二次萃取，但萃取液卻呈深黃色。

在一次學生實驗課中，我們用二氯甲烷代替四氯化碳作萃取劑萃取碘、溴進行了試驗，從學生的實驗情況看，萃取效果和實驗現象與四氯化碳比較沒有多少差別；整個室內沒有難聞刺激性氣味，比使用四氯化碳情況要好的多。

3我們的建議

我們認為，苯和四氯化碳這樣的高毒性、高污染的有機萃取劑在中學化學教材中應該壽終正寢了，類似二氯甲烷等低毒無毒、低污染的有機萃取劑應該走進我們的教材，其理由如下：

第一，從科學發展觀的角度看，我們的教材，應該跟隨時代的發展，引領科學技術的進步，不能落后于現代化的工業生產。我們知道，有機合成工業有一基本常識：對有機溶劑的使用，必須先考慮其毒性、危險性，而不是先考慮反應產率。我們認為，作為學生實驗，也應先考慮其毒性和危害性，然后再考慮其實驗效果。在現代一般合成實驗當中還有一個慣例，萃取溶劑大多可以用的是：“乙酸乙酯、二氯甲烷、乙醚等低毒無毒溶劑”，“三氯甲烷這種高毒性溶劑盡量不用”，“四氯化碳、苯這類強致癌性溶劑基本不用”。我國為了實現《蒙特利爾公約》的要求，在2010年徹底淘汰四氯化碳的生產和消費，要從源頭上“銷毀”我國甲烷氯化物企業每年副產的3-5萬噸四氯化碳。現代工業化生產企業有的已經把苯、四氯化碳這樣的高毒性有機溶劑淘汰了，有的正在研究逐步行將淘汰。國家鼓勵企業以四氯化碳為原料生產其他化學品，使四氯化碳實現資源化利用。國家也加大宣傳力度，使人們充分認識到四氯化碳淘汰的緊迫性和必要性。作為教材卻沒有跟隨時代的步伐，還延續介紹這種高毒性高污染的萃取劑，這就成了中學是苯、四氯化碳重要的消費市場之一，顯然落后于現代工業生產理念，在這個問題上，這就影響教材整體的時代性和前瞻性了。

其二，從對環境污染的角度看，也應該淘汰苯、四氯化碳這樣的高毒性有機萃取劑。我們知道，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難降解。雖然一個學校每次學生做這樣的實驗所排出含苯和四氯化碳的廢液不算多，但我們可以推想一下，全國將有2500多個縣市區，按保守計算，平均每個縣市區有兩所普通高中，那么，每個年級將有40000多個班級，總共要排出多少污染物？

其三，從人文關懷的角度出發，在教材里也應該取締苯、四氯化碳這類高毒性的有機溶劑。因為苯、四氯化碳都是低沸點、易揮發的物質，學生做這類實驗，必定要與苯、四氯化碳接觸，室內總有較強的難聞刺激性氣味，其揮發出的蒸氣總要通過呼吸道、皮膚(這是人體中毒的主要途徑)進入人的體內，另外，學生稍有不慎，苯、四氯化碳直接與皮膚接觸，對學生多多少少有所危害。因此，改用低毒無毒的有機溶劑也就勢在必行了，否則，這就不在情理之中了。

最后，從萃取實驗的教學目標角度看，中學化學的萃取實驗，只是一種定性實驗，只是讓學生懂得萃取的基本原理和熟悉萃取的基本操作。在中學化學里不需要進行萃取定量分析，也沒有必要考慮有機溶劑的萃取率，只要選擇的萃取劑能達到萃取效果就可以，也不必苛求非要達到苯和四氯化碳那樣的萃取現象和效果。因此，選擇低毒無毒的有機溶劑來替代苯、四氯化碳高毒性萃取劑，是可以能達到同樣或基本相似的萃取效果，這樣，既達到我們的教學目的，又能有利于環保，應該是值得我們探討的課題。

由于筆者的知識水平有限，也許我們建議使用的有機萃取劑還不夠理想，也許我們的拙見還不夠成熟，不管怎樣，我們還是愿意把它作為一個問題提出來。本文的宗旨，只是給我們的教材編寫者和廣大化學教學工作者提出一個問題作為參考。因為構建綠色化學是我們廣大化學教育工作者共同擔負的歷史責任，其任重而道遠。只要我們堅持不懈地努力，就可以實現綠色化學要求，我們才有可能生活在人與自然和諧共存的美好世界里。

參考文獻：

[1]王祖浩主編.有機化學基礎[M].江蘇教育出版社.

[2]王積濤，胡青眉，張寶申，王永梅編著.有機化學[M]. 天津: 南開大學出版社， 1993.9.

[3]孫元清.新課程背景下的化學創新教育[J]. 化學教學， 2007.9.