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做實(shí)驗(yàn)必須知道的一些事

點(diǎn)擊: 次 時(shí)間:2019-04-20 13:55

    按照一套標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行操作,對(duì)于新進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的同學(xué)更為重要。因?yàn)槭∈切率謧兊某J拢绻覀儾荒鼙WC我們?cè)囼?yàn)試劑的純度以及無(wú)水要求是否滿足等等,那么一旦實(shí)驗(yàn)失敗了,我們?nèi)绾螌ふ以??到底是操作失誤還是其他?
一、 溶劑處理


A、溶劑無(wú)水處理前,一定要預(yù)處理
        對(duì)于低沸點(diǎn)的溶劑,如乙醚,正戊烷等一定要先用干燥劑預(yù)先干燥,然后再加入鈉絲進(jìn)行回流,并且加熱不能過(guò)快過(guò)高。因?yàn)?,一旦溶劑里面的含水量過(guò)大,那么生成氫氣很劇烈的話,溶劑極易沖出體系,然后遇見(jiàn)明火或正在加熱的電阻絲,發(fā)生爆炸。這一點(diǎn)在有機(jī)所是有先例的,當(dāng)時(shí)的慘狀是,爆炸的沖擊波從三樓沖到頂樓,把通風(fēng)裝置炸的粉碎。包括對(duì)面實(shí)驗(yàn)室的整扇窗都被推倒。
        對(duì)于醚類溶劑,如果生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng),或者久置不用的話,一定不要震動(dòng),同時(shí)要加入還原劑,除掉生成的過(guò)氧化合物。也是一個(gè)博士生,在處理久置不用的處理THF的裝置的時(shí)候,剛一拔磨口活塞,就發(fā)生爆炸,滿臉血肉模糊。 
        用鈉處理的溶劑和鹵代烷溶劑處理裝置不能公用一個(gè)與大氣相連的裝置。有些同學(xué)為省事或節(jié)約空間,把所有溶劑處理裝置中保證與大氣相通的的裝置相連,這樣做的危險(xiǎn)是很可能如果鹵代烷,特別是二氯甲烷,加熱的時(shí)候溫度較高,無(wú)法冷凝下來(lái),這樣,有可能密度較大的鹵代烷就會(huì)順著相同的管道,進(jìn)入用鈉絲干燥的溶劑的體系。一旦出現(xiàn)這樣的事情,肯定是爆炸。大家知道,鹵代烷在金屬鈉的作用下的偶聯(lián)反應(yīng)非常劇烈。
B、廢溶劑的處理,絕對(duì)不要發(fā)生酸性液體和堿性液體,氧化性液體和還原性液體的混裝,這樣非常危險(xiǎn)。在有機(jī)所,廢液桶爆炸不是一次兩次。對(duì)于SOCl2, PCl5,PCl3絕對(duì)不能未經(jīng)處理就放入廢液桶,后果也很危險(xiǎn)。
 
二、 實(shí)驗(yàn)操作


1、對(duì)于加熱、生成氣體的反應(yīng),一定要小心不要成了封閉體系。 
2、應(yīng)該小心滴加、冷卻的反應(yīng),一定要嚴(yán)格遵守,不要圖省事。 
3、反應(yīng)前,一定要檢查儀器有無(wú)裂痕。對(duì)于反應(yīng)體系氣壓變化大的反應(yīng),大家一般都會(huì)注意。但是,有些問(wèn)題就是在你想不到的時(shí)候出現(xiàn)。我在一次萃取的時(shí)候,量在2升左右,發(fā)現(xiàn)分液漏斗有一個(gè)裂痕,以為沒(méi)有問(wèn)題。結(jié)果,在手中剛一搖晃時(shí),就炸開(kāi)了。20%的KOH溶液噴了我一臉,更可怕的是,溶液順著桌面進(jìn)入插座,引起電源短路,然后引發(fā)火災(zāi)。 
4、對(duì)于容易爆炸的反應(yīng)物,如過(guò)氧化合物,疊氮化合物,重氮化合物,無(wú)水高 人 鹽,在使用的時(shí)候一定要小心,加熱小心,量取小心,處理小心。不要因?yàn)檎饎?dòng)引起爆炸。舉三個(gè)例子如下:
        某副教授在有機(jī)所進(jìn)修時(shí),加壓蒸餾一容易分解的化合物,由于加熱沒(méi)有控制好,發(fā)生爆炸,場(chǎng)面極其血腥。胸口的洞縫了五十多針!
        某研究生,在做關(guān)于過(guò)氧化合物的實(shí)驗(yàn)時(shí),用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮含有過(guò)氧化合物的溶液,完畢,不是小心地把空氣放入,而是一下子就通氣,結(jié)果由于空氣的撞擊引發(fā)爆炸,甲級(jí)甲等殘廢。我們今天看到的現(xiàn)場(chǎng)的照片是:一截手指頭血淋淋地沾在玻璃上。
(這也是加壓蒸餾通氣時(shí)為什么要慢慢來(lái)的原因)。
        某工作人員,在做疊氮化合物的實(shí)驗(yàn)室,反應(yīng)都處理好了,他覺(jué)得反應(yīng)容器要處理一下,結(jié)果在打開(kāi)瓶塞的時(shí)候,一用力,爆炸。
最后是一句忠告,不清楚的實(shí)驗(yàn),不了解化合物性質(zhì)的實(shí)驗(yàn),精神狀態(tài)不好時(shí),一定要當(dāng)心。 
 
該怎么做呢? 


1、首先,你從現(xiàn)在起,有時(shí)間就泡在實(shí)驗(yàn)室,觀察你的師兄們是如何操作的,每一個(gè)細(xì)節(jié)都不要放過(guò)。仔細(xì)想一想,為什么要這樣操作,不懂就問(wèn),直到你弄清楚了為什么要這樣操作。你也可以想清楚原因后,再去和其他師兄交換意見(jiàn),看看別人的想法。當(dāng)然,剛進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,你肯定要當(dāng)當(dāng)下手,多跑跑腿,這樣才能和師兄們套近乎,他們也才愿意和你多交流。
2、其次,進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后,失敗是經(jīng)常的,但是你一定要弄清楚失敗的原因。不要在沒(méi)有弄清楚原因的情況下,盲目再進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn)操作。記住,分析好原因后,再做試驗(yàn),做一次試驗(yàn),就要排除一個(gè)可能的因素。不要因?yàn)榕聦?dǎo)師說(shuō)你反應(yīng)開(kāi)得少,就開(kāi)一大堆試驗(yàn)。這樣的結(jié)果是讓你陷于大量的體力勞動(dòng),沒(méi)有時(shí)間思考,總結(jié)提高。
在做每一個(gè)實(shí)驗(yàn)之前,不要查到一篇文獻(xiàn),就馬上按照文獻(xiàn)方法去試。反復(fù)調(diào)研文獻(xiàn),看一看,要得到目標(biāo)產(chǎn)物,有哪些方法,每種方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是什么,經(jīng)過(guò)反復(fù)比較,選擇最方便的開(kāi)始。這不但是提高工作效率的捷徑,而且是在培養(yǎng)你的判斷能力,也是在積累你的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。你想,一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)憔涂梢苑e累一系列資料,一個(gè)學(xué)期下來(lái),你將有多大的收獲?這種方法累,但是絕對(duì)有效。我相信,只要堅(jiān)持,畢業(yè)的時(shí)候,你會(huì)脫胎換骨。
3、對(duì)于你所采用方法的文獻(xiàn),實(shí)驗(yàn)步驟的每一個(gè)細(xì)節(jié),要問(wèn)問(wèn)什么這么做?如果不這樣做,后果是什么?能不能用其他方法代替?參考其他合成相同產(chǎn)物的文獻(xiàn),看看別人的實(shí)驗(yàn)步驟又是如何?他們做了什么改動(dòng)?為什么要這樣改動(dòng)?因?yàn)閷?shí)驗(yàn)是相通的,這些問(wèn)題你一旦掌握了,堅(jiān)持一個(gè)月的時(shí)間,其他問(wèn)題也就迎刃而解了。
        有時(shí)候試劑中的一些微量雜質(zhì)的存在,往往會(huì)使反應(yīng)有出人意料的結(jié)果。在我所知道的范圍(上海有機(jī)所)內(nèi),就有兩個(gè)這樣的例子:李安虎博士(戴立信小組)在首例通過(guò)葉立德途徑實(shí)現(xiàn)的高立體選擇性的氮雜環(huán)丙烷的反應(yīng)中,使用的是未處理的國(guó)產(chǎn)分析純CH3CN溶劑。文章在Angew.Chem. Int. Ed上發(fā)表后,引起了一位法國(guó)科學(xué)家的注意,但是他在重復(fù)該試驗(yàn)的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)直接使用商業(yè)化的分析純CH3CN溶劑 不能重復(fù)反應(yīng)結(jié)果,只有在反應(yīng)體系添加一定量的水后才能重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果,于是專門(mén)撰文指正。我們分析原因,認(rèn)為是國(guó)產(chǎn)試劑的含水量比進(jìn)口試劑的要高;第二個(gè)例子是:袁宇博士小組)在雜DA反應(yīng)中,發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果不能重復(fù),而且所用的苯甲醛越純,反應(yīng)結(jié)果越差。從而想到了最初使用的苯甲醛可能有部分被氧化成苯甲酸,進(jìn)而發(fā)現(xiàn)使用酸為添加劑可以大大改善反應(yīng)的結(jié)果(文章發(fā)表在Chem. Eur. J)。 
        但是,這并不意味著我們的試驗(yàn)不需要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)方法。特別是當(dāng)我們?cè)谶M(jìn)行未知域的探索時(shí),需要對(duì)反應(yīng)成功(或者失?。┑脑蜻M(jìn)行總結(jié)。如果我們反應(yīng)所使用的試劑或溶劑含有少量的雜質(zhì),那我們?nèi)绾伪WC試驗(yàn)的可重復(fù)性?我們又如何根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)分析,設(shè)計(jì)下一步的實(shí)驗(yàn)方案,改進(jìn)試驗(yàn)結(jié)果?
        按照一套標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行操作,對(duì)于新進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的同學(xué)更為重要。因?yàn)槭∈切率謧兊某J?,如果我們不能保證我們?cè)囼?yàn)試劑的純度以及無(wú)水要求是否滿足等等,那么一旦實(shí)驗(yàn)失敗了,我們?nèi)绾螌ふ以颍康降资遣僮魇д`還是其他?
        我很慶幸我剛進(jìn)實(shí)驗(yàn)室時(shí),接受了一位師姐的忠告,即一切溶劑、試劑嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)方法處理,哪怕他再繁瑣。這個(gè)方法就是我推薦給大家的書(shū)《Purification of Laboratory Chemicals》,Edited by W. L. F. Armarego and D. D. Perrin, 4th Edition,這也是我們上海有機(jī)所每個(gè)課題組的導(dǎo)師要求學(xué)生嚴(yán)格執(zhí)行的。因?yàn)檫@本書(shū)是 不斷綜合文獻(xiàn)中的最新處理方法,和對(duì)各種方法的不足之處的最新發(fā)現(xiàn)而修訂的。 
        有同學(xué)提到,他們的處理方法是參照某某文獻(xiàn)的,事實(shí)上,很多文獻(xiàn)的處理方法是不完善的,也在不斷變化的。所以才會(huì)有專門(mén)的叢書(shū)來(lái)總結(jié)。我想進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室時(shí)間較長(zhǎng)的人,都會(huì)發(fā)現(xiàn)有些文獻(xiàn)的結(jié)果是很難重復(fù)的,仔細(xì)研究他們的實(shí)驗(yàn)方法,你會(huì)發(fā)現(xiàn)有些操作是完全沒(méi)有必要的,有些是錯(cuò)誤的,當(dāng)然也有可能作者有所保留。
        所以說(shuō),提高我們的化學(xué)素養(yǎng),其中之一就在于根據(jù)自己的知識(shí),去判斷文獻(xiàn)的正確與否,而不是盲從哦。


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