樊志文

《綠葉中色素的提取和分離》實(shí)驗(yàn)是人教版高中生物的重點(diǎn)內(nèi)容之一。教材實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用研磨法提取色素，用毛細(xì)吸管畫(huà)濾液細(xì)線，用紙層析法分離色素。學(xué)生在使用原層析裝置進(jìn)行層析分離操作時(shí)，濾紙條經(jīng)常脫落或貼壁，濾液線易沒(méi)入層析液，分離效果較差。層析液的用量較難控制，且層析液易揮發(fā)，對(duì)操作者的身體有害。

教材中的實(shí)驗(yàn)層析環(huán)節(jié)是在試管或燒杯中進(jìn)行的，存在兩點(diǎn)不足：首先，不能調(diào)控實(shí)驗(yàn)節(jié)奏，裝置氣密性不佳，層析液具有揮發(fā)性和毒性，易逸散，造成環(huán)境污染;其次，實(shí)驗(yàn)完成后無(wú)法回收和凈化層析殘留液。我改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置不僅簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)步驟，讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更鮮明，還能逐步增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。

一、器材準(zhǔn)備

鐵架臺(tái)及配件、玻璃管、橡皮塞、一次性注射器、一次性輸液器、掛針、注射針、針頭護(hù)帽、輸液軟管、流速調(diào)節(jié)器、瓶塞打孔器、空氣過(guò)濾器、大試管、穿孔的軟膠塞、銅線（或按實(shí)際情況選用其他金屬線或曲別針）、錐子。

二、設(shè)計(jì)原理

輸液器上端有一個(gè)氣孔與空氣相通，滴瓶?jī)?nèi)的壓力相當(dāng)于1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。液體柱的水壓輸液器的下端連著玻璃管的膠塞，在大氣壓的作用下，大試管內(nèi)的氣體順著輸液軟管進(jìn)入滴瓶，當(dāng)大試管內(nèi)的壓力大于滴瓶?jī)?nèi)壓時(shí)，滴瓶?jī)?nèi)的氣體順著輸液軟管進(jìn)入尾氣處理裝置。注射器與一次性輸液器相連，輸液器的針頭與玻璃管下端的膠塞相連，可以隨時(shí)注射層析液，實(shí)驗(yàn)完成后還可回收剩余液體。

三、設(shè)計(jì)過(guò)程

1.如何解決反應(yīng)可視化、連續(xù)化問(wèn)題

我采用容積為20 mL（50 mL、100 mL等）的注射器盛放層析液，注射器內(nèi)的玻璃活塞可控制反應(yīng)液體的用量。集氣瓶口裝有雙孔橡皮塞，其中一個(gè)孔與另一只注射器、輸液管連接，用于吸收玻璃瓶中的層析液氣體，降低大試管內(nèi)的氣壓，另一個(gè)孔裝導(dǎo)氣管，用于排放大試管內(nèi)的氣體，并用流速調(diào)節(jié)器控制氣流。

2.如何代替止水夾控制氣流

將大試管底部加工成開(kāi)口狀，在大試管兩端加裝橡膠活塞，確保大試管底部塞入的橡皮塞層析液不滲漏。由于進(jìn)入大試管的液體位于該試管底端管口部位，層析液揮發(fā)現(xiàn)象是在大試管的表面產(chǎn)生的，所以部分揮發(fā)氣體通過(guò)連通器原理被吸入輸液器，最后進(jìn)入廢氣處理容器中。

3.如何避免毒氣在更換濾紙條時(shí)外逸

我對(duì)儀器所有出口進(jìn)行了安全處理，防止有毒氣體逸出，簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)步驟。用酸堿滴定夾法簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)步驟，即在酸堿滴定夾上夾取多支大試管。同時(shí)考慮到本實(shí)驗(yàn)中使用的層析液易揮發(fā)且有毒的情況，在層析過(guò)程中采用“多試管、一注射器、一輸液器、一通風(fēng)管道”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

四、使用方法

1.拔出塞子，用鉤子勾住畫(huà)好濾液線的濾紙，調(diào)好高度裝入玻璃管，塞好。

2.握住銅絲頂端緩慢向下按壓，使試管中的濾紙下移，直到濾紙的尖端碰觸到層析液即可，再將軟膠塞孔處的銅絲彎折，即可輕松固定濾紙條的位置，也可以按壓注射器加入適量的層析液。注意動(dòng)作要輕緩，不要讓層析液沒(méi)入濾液線。

3.待色素層析分離后，先將銅絲上拉，使濾紙向上離開(kāi)層析液，再拔出塞子，取下濾紙后迅速將試管塞子塞緊。

五、原裝置與改進(jìn)裝置的對(duì)比

1.氣密性

層析液是有一定毒性的有機(jī)物，在常溫下易揮發(fā)。教材中原有的裝置使用的培養(yǎng)皿氣密性差，有毒氣體易逸出。在葉綠素提取的教學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)者難免吸入有毒氣體，有損身體健康。改進(jìn)后的一體化綠葉層析裝置密封性好，能有效防止有毒氣體逸出，保障師生的安全。

2.實(shí)驗(yàn)成功率

使用原裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，濾紙條經(jīng)常脫落或貼壁。一體化綠葉層析裝置改用銅絲懸吊濾紙，固定效果良好，濾紙不易掉落，能有效提高實(shí)驗(yàn)的成功率。

3.層析液用量

原有裝置濾紙掉落易造成層析液污染變色，一次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后層析液會(huì)被廢棄，造成浪費(fèi)。一體化綠葉層析裝置讓層析液可被重復(fù)利用，降低了實(shí)驗(yàn)成本。

六、裝置改進(jìn)的意義與反思

改進(jìn)后的一體化綠葉層析裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大小適中，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，操作便捷，解決了原有裝置中濾紙掉落造成濾紙條上無(wú)色素帶、導(dǎo)致層析液變色等問(wèn)題。該裝置能連續(xù)實(shí)現(xiàn)層析過(guò)程的可視化，反應(yīng)可控，裝置集成度高，實(shí)驗(yàn)?zāi)茉?分鐘左右完成，適用于課堂演示，實(shí)驗(yàn)效果好，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容。本裝置使用密閉的大容積輸液器，讓毒氣能被充分密封，解決有毒層析液外漏的問(wèn)題，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綠色環(huán)保意識(shí)。

使用改進(jìn)后的裝置開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，設(shè)置實(shí)驗(yàn)消耗的時(shí)間過(guò)多，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)教師的綜合素質(zhì)要求較高，若學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)不牢固、不積極思考，往往難以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。因此，教師在實(shí)驗(yàn)開(kāi)展前要做好準(zhǔn)備工作。