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有机化学实验及其分类

时间:2023-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:有机化学是一门以实验为基础的科学。在高校,有机化学实验课始终与有机化学理论课并存。有机化学实验课的基本任务在于:培养初步的科研能力,即根据原料及产物的性质正确选择反应路线和分离纯化路线,正确控制反应条件,准确记录实验数据,对实验结果进行综合整理分析的能力。制备实验在有机化学实验中占多数。因此,基本操作能力训练是有机化学实验课程的核心任务。

有机化学是一门以实验为基础的科学。它的理论是在大量实验的基础上产生,并接受实验的检验而得到发展和逐步完善的。在高校,有机化学实验课始终与有机化学理论课并存。很难想象,一个不具备实验技能的人能在有机化学的科学研究和有机化工的生产指导中做出重大成就。有机化学实验课的基本任务在于:

(1)验证有机化学理论并加深对理论的理解。

(2)训练有机化学实验的基本操作能力。

(3)培养理论联系实际、严谨求实的实验作风和良好的实验习惯。

(4)培养初步的科研能力,即根据原料及产物的性质正确选择反应路线和分离纯化路线,正确控制反应条件,准确记录实验数据,对实验结果进行综合整理分析的能力。

有机化学实验种类很多,有不同的分类方法,若从实验目的考虑,可分为以下四大类:

(1)有机分析实验。它又可分为:

① 常数测定实验,以确定化合物的某项物理常数为目的,一般不发生化学反应。

② 化合物性质实验,以确定化合物是否具有某种性质或某种官能团为目的。

③ 元素定性分析实验,以确定化合物中是否含有某种元素为目的。

④ 元素定量分析实验,以确定化合物中某种元素的含量多少为目的。

⑤ 波谱实验,通过测定化合物的某种特征吸收或化合物分子受到高能量电子束轰击时裂解出的碎片,来确定化合物的结构特征。

化合物性质实验、元素定性分析实验和元素定量分析实验三类实验中都有化学反应发生,但都不以获取反应产物为目的。元素定性和定量分析实验都是通过观察化学反应的伴随现象(如颜色的变化、沉淀的生成或消失)得出结论的,而且一般是在试管中进行的,所以也合称试管实验。元素定量分析实验的操作要求严格,一般列入专业课实验。波谱实验由于发展迅速,已有许多精深的专著,并逐渐形成了独立的学科,故本书中对波谱实验、元素定性和定量分析实验不再介绍。

(2)有机合成实验,以通过化学反应获取反应产物为目的。

(3)分离纯化实验,以从混合物中获得某种预期成分为目的,一般不发生化学变化。被分离的混合物可以来自矿物(如石油)、动物、植物或微生物发酵液,但多数情况下是化学反应后得到的反应混合物。

(4)理论探讨性实验,如对反应动力学、反应机理、催化机理、反应过渡态的研究等。此类实验在基础课教学实验中涉及较少。

以上第二、三类实验有时合称为制备实验。制备实验在有机化学实验中占多数。但一次具体的实验往往涉及两类或三类实验,例如,通过有机合成得到的是产物、副产物、未反应的原料、溶剂、催化剂等的混合物,需进行分离纯化才能得到较纯净的产物,最后还需通过适当的有机分析实验来鉴定产物。

有机化学实验中所用到的操作技能是多种多样的,其中一些反复使用的、具有固定规程和要点的操作单元称为基本操作。复杂的实验是基本操作的不同组合。因此,基本操作能力训练是有机化学实验课程的核心任务。为训练学生的基本操作能力而专门设计的实验称为基本操作实验,其中多数是分离纯化实验。

有机实验的成功与否包括两个方面,一是实验结果(如预期的现象是否出现,预期的产品是否得到,以及产品的质量和收率等);二是实验过程中操作条件控制的准确性和记录的完整性。一般说来后者更为重要,因为实验结果不理想,可以通过改变实验条件而逐步达到成功;而条件控制不准确则是一笔糊涂账,无法再现实验结果。

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