樊志文

《绿叶中色素的提取和分离》实验是人教版高中生物的重点内容之一。教材实验中运用研磨法提取色素，用毛细吸管画滤液细线，用纸层析法分离色素。学生在使用原层析装置进行层析分离操作时，滤纸条经常脱落或贴壁，滤液线易没入层析液，分离效果较差。层析液的用量较难控制，且层析液易挥发，对操作者的身体有害。

教材中的实验层析环节是在试管或烧杯中进行的，存在两点不足：首先，不能调控实验节奏，装置气密性不佳，层析液具有挥发性和毒性，易逸散，造成环境污染;其次，实验完成后无法回收和净化层析残留液。我改进后的实验装置不仅简化了实验步骤，让实验现象更鲜明，还能逐步增强学生的环保意识。

一、器材准备

铁架台及配件、玻璃管、橡皮塞、一次性注射器、一次性输液器、挂针、注射针、针头护帽、输液软管、流速调节器、瓶塞打孔器、空气过滤器、大试管、穿孔的软胶塞、铜线（或按实际情况选用其他金属线或曲别针）、锥子。

二、设计原理

输液器上端有一个气孔与空气相通，滴瓶内的压力相当于1标准大气压。液体柱的水压输液器的下端连着玻璃管的胶塞，在大气压的作用下，大试管内的气体顺着输液软管进入滴瓶，当大试管内的压力大于滴瓶内压时，滴瓶内的气体顺着输液软管进入尾气处理装置。注射器与一次性输液器相连，输液器的针头与玻璃管下端的胶塞相连，可以随时注射层析液，实验完成后还可回收剩余液体。

三、设计过程

1.如何解决反应可视化、连续化问题

我采用容积为20 mL（50 mL、100 mL等）的注射器盛放层析液，注射器内的玻璃活塞可控制反应液体的用量。集气瓶口装有双孔橡皮塞，其中一个孔与另一只注射器、输液管连接，用于吸收玻璃瓶中的层析液气体，降低大试管内的气压，另一个孔装导气管，用于排放大试管内的气体，并用流速调节器控制气流。

2.如何代替止水夹控制气流

将大试管底部加工成开口状，在大试管两端加装橡胶活塞，确保大试管底部塞入的橡皮塞层析液不渗漏。由于进入大试管的液体位于该试管底端管口部位，层析液挥发现象是在大试管的表面产生的，所以部分挥发气体通过连通器原理被吸入输液器，最后进入废气处理容器中。

3.如何避免毒气在更换滤纸条时外逸

我对仪器所有出口进行了安全处理，防止有毒气体逸出，简化实验装置和实验步骤。用酸碱滴定夹法简化实验步骤，即在酸碱滴定夹上夹取多支大试管。同时考虑到本实验中使用的层析液易挥发且有毒的情况，在层析过程中采用“多试管、一注射器、一输液器、一通风管道”的实验设计。

四、使用方法

1.拔出塞子，用钩子勾住画好滤液线的滤纸，调好高度装入玻璃管，塞好。

2.握住铜丝顶端缓慢向下按压，使试管中的滤纸下移，直到滤纸的尖端碰触到层析液即可，再将软胶塞孔处的铜丝弯折，即可轻松固定滤纸条的位置，也可以按压注射器加入适量的层析液。注意动作要轻缓，不要让层析液没入滤液线。

3.待色素层析分离后，先将铜丝上拉，使滤纸向上离开层析液，再拔出塞子，取下滤纸后迅速将试管塞子塞紧。

五、原装置与改进装置的对比

1.气密性

层析液是有一定毒性的有机物，在常温下易挥发。教材中原有的装置使用的培养皿气密性差，有毒气体易逸出。在叶绿素提取的教学实验过程中，实验者难免吸入有毒气体，有损身体健康。改进后的一体化绿叶层析装置密封性好，能有效防止有毒气体逸出，保障师生的安全。

2.实验成功率

使用原装置进行实验时，滤纸条经常脱落或贴壁。一体化绿叶层析装置改用铜丝悬吊滤纸，固定效果良好，滤纸不易掉落，能有效提高实验的成功率。

3.层析液用量

原有裝置滤纸掉落易造成层析液污染变色，一次实验结束后层析液会被废弃，造成浪费。一体化绿叶层析装置让层析液可被重复利用，降低了实验成本。

六、装置改进的意义与反思

改进后的一体化绿叶层析装置结构简单，大小适中，经济实用，操作便捷，解决了原有装置中滤纸掉落造成滤纸条上无色素带、导致层析液变色等问题。该装置能连续实现层析过程的可视化，反应可控，装置集成度高，实验能在7分钟左右完成，适用于课堂演示，实验效果好，有利于学生学习相关内容。本装置使用密闭的大容积输液器，让毒气能被充分密封，解决有毒层析液外漏的问题，有利于培养学生的绿色环保意识。

使用改进后的装置开展实验教学时，设置实验消耗的时间过多，实验设计对教师的综合素质要求较高，若学生的基础知识不牢固、不积极思考，往往难以达到预期的教学效果。因此，教师在实验开展前要做好准备工作。