一种无容器超微量化学反应观察装置的制作方法

本发明涉及化学反应装置领域，具体涉及一种无容器超微量化学反应观察装置。

背景技术：

传统的化学实验教学中，观察溶解、变色、产生沉淀、产生气体等现象时往往采用烧杯、试管等装置进行，往往需要消耗较多的化学试剂。这种情况下，一方面实验成本较高，使得部分贵重试剂无法应用于实验教学之中；另一方面反应后的产物较多不易处理，容易造成环境污染，不符合绿色化学的理念。部分厂家已开发了微量化学反应的仪器，但往往观察效果较差，且未在教学中得到普遍推广。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种无容器超微量化学反应观察装置，该观察装置由底座、防护罩、防护罩顶盖、试剂加入器、清洗器和废液收集器组成；其中，所述防护罩安装在所述底座上，所述防护罩顶盖安装在防护罩顶部，所述防护罩顶盖的表面设有若干孔位，所述孔位用于安装所述试剂加入器和所述清洗器；所述废液收集器设置在所述试剂加入器和所述清洗器的下方，用于接收反应产物或清洗后的废液。

其中，防护罩安装在底座上，用于防止实验中化学试剂溅出。

优选地，所述孔位上还设置锁定装置，用于固定所述试剂加入器和所述清洗器。

优选地，所述试剂加入器支数为2～4支；所述试剂加入器的尖端应保持在同一平面，并互相接近在1毫米距离之内。

优选地，所述清洗器一般为1～2支，其尖端稍高于试剂加入器尖端2～3毫米。

优选地，所述试剂加入器均为微量进样针，或，所述试剂加入器为用于承载固体的承托装置。

优选地，所述观察装置还包括视频采集装置，所述视频采集装置的摄像头正对所述放大镜。

优选地，所述底座上还安装有夹具，用于固定所述视频采集装置。

更优选地，所述视频采集装置为智能手机。

优选地，所述观察装置还包括设置在所述废液收集器上方的加热线圈，若试剂反应需要加热，可通过所述加热线圈进行加热。

优选地，所述防护罩壁上安装有放大镜，用于放大观察反应现象；所述放大镜正对着被观察的液滴。

优选地，进行液体与液体试剂的反应时，将两支或更多支所述试剂加入器各推出5微升的试剂，由于表面张力作用，所有推出的液体试剂汇聚成为一个较大的液滴悬挂在所述试剂加入器尖端进行反应。

优选地，加入液体试剂时所述试剂加入器采用微量进样针形式的注射装置，加入固体时所述试剂加入器使用用于承载固体的承托装置。

优选地，所述承托装置的承托端为勺状。

优选地，进行液体与固体试剂的反应时，其中一支试剂加入器加入1～5毫克固体，将装有液体的试剂加入器推出2～10微升试剂与固体试剂接触，推出的液体试剂与固体试剂混合，在承托装置的承托端进行反应。

优选地，所述试剂加入器加入固体时设置在所述装有液体的试剂加入器的正下方。

本发明的有益效果为：

1.本发明的装置消耗试剂少，一次反应仅需2～10微升左右溶液，是传统方法的千分之一，极大地节约了实验成本，减少了废液的处理难度，降低了实验安全风险。

2.本发明的装置中化学反应在悬空的液滴中进行，无需反应容器，进一步降低了实验成本。

3.本发明的装置使用视频采集装置作为观察记录仪器，不但保证了实验效果，能够以超过肉眼的分辨率观察到实验细节，还可以反复回放，有利于学生学习和教师检查实验结果。

4.本发明的装置结构简单，成本低廉，便于制作，操作简便，便于推广。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是无容器超微量化学反应观察装置结构示意图；

图2是使用本发明装置进行液液混合反应的示意图；

图3是使用本发明装置进行液固混合反应的示意图；

图4是实施例2中氯化铁溶液和硫氰化钾溶液反应；

图5是实施例3中硝酸银溶液和氯化钾溶液反应；

图6是实施例4中碳酸钠溶液和盐酸反应；

附图标记：底座(1)、防护罩(2)、防护罩顶盖(3)、试剂加入器(4)、清洗器(5)、加热线圈(6)、废液收集器(7)、放大镜(8)、视频采集装置(9)、夹具(10)；虚线p为光轴。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

一种无容器超微量化学反应观察装置，如图1所示，由底座(1)、防护罩(2)、防护罩顶盖(3)、试剂加入器(4)、清洗器(5)、加热线圈(6)、废液收集器(7)、放大镜(8)、视频采集装置(9)、夹具(10)组成，按图1方式安装。

其中，防护罩(2)安装在底座(1)上，用于防止实验中化学试剂溅出。防护罩顶盖(3)安装在防护罩(2)顶部，表面设有若干带有手拧螺丝锁定装置的孔位，用于安装试剂加入器(4)和清洗器(5)。试剂加入器(4)支数以实际需求而定，一般为2～4支，清洗器(5)一般为1～2支。加入液体试剂时，试剂加入器(4)采用微量进样针形式的注射装置；加入固体时，试剂加入器(4)使用小勺状的承托装置。所有试剂加入器(4)的尖端应保持在同一平面，并互相接近在1毫米距离之内。清洗器(5)采用注射器形式的注射装置，内装蒸馏水或其它清洗剂，其尖端稍高于试样加入器尖端2～3毫米。

如图2所示，进行液体与液体试剂的反应时，将两支或更多支试剂加入器(4)各推出5微升左右试剂，由于表面张力作用，所有推出的液体试剂将汇聚成为一个较大的液滴悬挂在微量进样针形式的注射装置的尖端进行反应。

如图3所示，进行液体与固体的反应时，其中一支试剂加入器(4)加入1～5毫克固体，将装有液体的试剂加入器(4)推出2～10微升试剂与固体试剂接触，推出的液体试剂与固体试剂混合，在承托装置的承托端进行反应。

如反应需要加热，可以将加热线圈(6)通电以获得较高温度。反应完毕后，用清洗器(5)射出少量清洗剂将试样加入器(4)尖端冲洗干净，即可开始下次实验。所有反应产物和清洗剂等废液均被废液收集器(7)所收集。

为得到更好的观察效果，防护罩(2)壁上安装了放大镜(8)用于放大观察反应现象(虚线p为光轴)。视频采集装置(优选智能手机)(9)被夹具(10)固定在底座(1)上，视频采集装置(9)摄像头中心、放大镜中心和被观察的液滴应当处于同一条直线上。使用视频采集装置的录像功能全程记录反应过程，实验完成后可以反复回放实验录像观察反应过程细节。

实施例2

本发明用于观察氯化铁溶液和硫氰化钾溶液的反应

本实施例中，采用浓度为0.015mol/l的氯化铁溶液和0.015mol/l的硫氰化钾溶液进行反应。如图4所示，明显地观察到了溶液由接近无色变为棕红色的过程。由此可见，本发明适用于观察变色类的化学反应。

实施例3

本发明用于观察硝酸银溶液和氯化钾溶液的反应

本实施例中，采用浓度为0.15mol/l的硝酸银溶液和0.15mol/l的氯化钾溶液进行反应。如图5所示，明显地观察到了溶液由澄清变浑浊的过程。由此可见，本发明适用于观察产生沉淀的化学反应。

实施例4

本发明用于观察碳酸钠溶液和盐酸的反应

本实施例中，采用浓度为0.5mol/l的碳酸钠溶液和0.5mol/l的盐酸溶液进行反应。如图6所示，溶液中产生了大量气泡，然后逐渐消失。由此可见，本发明适用于观察产生气体的化学反应。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。