溴苯制取實驗的綠色化設計研討

◇ 山東 侯光明

溴苯制取實驗的綠色化設計研討

◇ 山東 侯光明

1 溴苯制取實驗過程

1.1 實驗準備工作

實驗中需要的物品包括苯、液溴、注射器、燒杯、氫氧化鈉溶液和細鐵粉等,實驗之前要先在通風櫥中用注射器從試劑瓶中分別吸取液溴、苯和四氯化碳試劑,再依次將吸取的試劑注射進粉針瓶中,粉針瓶具有較好的封閉性,在取藥時不需要接觸空氣,用注射器吸取試劑即可,可以防止試劑揮發和泄漏,具有較好的密封性和環保性,但注意粉針瓶內的試劑不能長期保存.在通風櫥內往小燒杯中加入少量的細鐵粉并注射2mL的苯試劑,苯試劑和鐵粉混合之后再用較粗的針管將混有細鐵粉的苯抽出來,注射進粉針瓶內,留做后期實驗準備.用輸液器的軟膠管連接針頭代替實驗需要的膠管和彎管,將輸液器的滴斗從一側剪開用來吸收氫溴酸氣體,實驗裝置如圖1所示.

圖1

硝酸銀溶液可以吸收并檢測氫溴酸氣體,因此需要準備1個普通的藥瓶,裝入硝酸銀溶液,同時要另外準備1個粉針瓶并注入氫氧化鈉溶液,可以用來洗滌實驗中的溴苯.由于苯和溴在鐵粉的催化下發生劇烈的化學反應,導致反應瓶內溫度升高,并產生大量的溴蒸汽和苯蒸汽,苯和溴屬于易揮發物質,在實驗操作中容易泄露造成環境污染,在本次溴苯的制取實驗中對實驗儀器進行了改進和更替,提高了制取實驗的封閉性,有較好的綠色環保效果.

1.2 實驗過程

按照圖1設置好實驗裝置,先用針頭較細的注射器從粉針瓶中吸收一定量的液溴,并將吸取的液溴分別滴入裝有苯和細鐵粉的粉針瓶內,滴入液溴時要注意緩慢逐滴滴入,由于液溴具有一定的污染性,在注射完液溴時要從氫氧化鈉試劑瓶中吸取氫氧化鈉洗滌注射器,防止注射器中的液溴殘液揮發污染環境.

待裝有細鐵粉和苯試劑的粉針瓶內反應完畢后,用注射器像粉針瓶內注射一定量的水,經過充分的震蕩用水除去瓶內的溴化鐵和氫溴酸以及少量的液溴殘渣,若用氫氧化鈉洗滌反應瓶,容易和瓶內的殘渣發生化學反應,生成其他物質導致粉針瓶內出現膠狀物質沉淀,影響實驗效果.清水洗滌雖然能夠除去一部分的溴苯殘渣,但洗滌效果不夠顯著,需要將溴苯轉移到氫氧化鈉試劑瓶內進行第2次洗滌,在氫氧化鈉作用下進一步除去溴,轉移溴苯的方法有2種:1)利用注射器,將空氣注射進用水洗過的粉針瓶內,并將溴苯轉移進氫氧化鈉試劑中進行洗滌;2)用注射器直接抽出反應后的溴苯,然后再將溴苯注射進氫氧化鈉試劑中,經過充分的震蕩洗滌后,可以得到無色透明的溴苯,但注意使用后的粉針瓶和注射器要用氫氧化鈉試劑進行充分洗滌,徹底去除裝置上的溴苯殘渣,將此次的實驗裝備保存以備下次使用.

2 溴苯制取實驗綠色化設計優點

不同地區的溴苯制取實驗教學的內容存在細微的差距,有些實驗中溴苯使用的制取工具存在一些不足,使用的長導管針對溴蒸汽冷凝的效果較差,操作時容易發生蒸汽泄漏,在導管口附近能夠看到溴的反應,且無色溴苯容易揮發,污染教室內的空氣質量;很多課堂實驗中對溴苯的使用量沒有明確的規定,使用的溴苯試劑過量,增加了無色溴苯的分離難度,需要經過反復的萃取和洗滌,同時也增加了溴苯的揮發.本次實驗的綠色化設計重點在藥品用量控制和反應儀器改進方面,使用的常規儀器操作簡單,具有較好的環保性和安全性.

本次實驗中設計的制取裝置簡便易操作,將實驗儀器微型化,可以更好地控制藥品用量,提高實驗過程的安全性和環保性.粉針瓶和輸液器、注射器等設備屬于醫療器材,具有較好的封閉性可以防止溴苯實際揮發,減少實驗操作帶來了污染,且輸液器和粉針瓶不需要額外的打孔操作,可以防止藥品的泄漏和揮發,較好的體現了綠色化學的實驗理念.

隨著環保理念的推廣,化學實驗對綠色環保的重視程度越來越高,在實驗操作中減少有毒物質的產生和擴散,對保護實驗室的空氣質量,貫徹綠色環保理念具有重要意義,如今綠色化實驗設計已經成為了化學實驗操作中的重要理念之一,除了溴苯制取實驗以外,還有很多化學實驗具有一定的污染性,需要教師將綠色化學理念貫徹到教學工作中,引導學生主動探討綠色實驗操作,做好實驗中的“三廢”處理,進一步貫徹落實綠色化學的理念.

山東省青島市黃島區第二中學)