浅析化学实验室建设研究与实践
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摘要：随着科技的发展，越来越多的化学实验室走进人们的视野。顾名思义，化学实验室就是为化学实验提供条件的场所，在化学实验室内我们可以进行化学研究，探讨各类化学问题。但是如何建设化学实验室，使其能够发挥最大功效确实是摆在我们面前的一个难题。笔者通过对绿色化学实验室、虚拟化学实验室的研究，就如何合理建设化学实验室提出一点浅薄的建议。
关键词：绿色化学实验室 虚拟化学实验室 建设
前言
作为化学科研活动或者化学检测的一个重要环节，化学实验在其中发挥着难以替代的作用。而化学实验室作为为化学实验提供综合条件的场所，其在化学这一学科中占据着重要作用。众所周知，仪器与化学药品是化学实验的基础，但是由于化学仪器更新换代较快，同时化学仪器较为精密，常常更换对于化学实验室是一笔巨大的开支，而陈旧的化学仪器对于实验过程与实验结果都有一定的影响。再者某些化学药品具有一定的爆炸性、危险性、高挥发性，同时化学实验污染物通常都是直接排放到空气中，因此会给周围环境带来一定影响。因此如何建设科学合理的化学实验室成为摆在众多化学工作人员面前的一个难题。
针对以上难题，从事化学教学、研究以及化学检测的各类化学工作人员进行了不懈的探索。近些年来，“绿色化学实验室”、“虚拟化学实验室”越来越多地被人们所提及，为解决以上难题提供了一定的途径。
一、绿色化学实验室研究与实践
绿色化学实验室是在绿色化学思想下所建设的一种新型的化学实验室。因此有必要对绿色化学进行一个简单的介绍。绿色化学最早进入人们视野被人们所认识是在20世纪90年代，针对日益严重的化学实验室污染问题，美国化学界首次提出“绿色化学”的口号。绿色化学室在环保问题越来越被人重视的情况下提出的一种新型的化学思想。它就是指在化学实验过程中，充分运用相关的化学知识和化学技术，在化学实验和化学应用过程中做到零污染、零排放，从而在源头上断绝化学污染。绿色化学充分发展和更新了传统的化学思维模式，从根源上消除了化学污染，有利于更合理地利用化学资源，节省成本。
绿色化学实验室就是在绿色化学的指导下，通过新思想和新技术，用尽可能少的化学药品完成实验，并在化学实验过程中通过控制化学反应条件减少化学实验室污染物的排放，从而绿色化学经济、环保的理想和目标。绿色化学实验室就是改变现有的化学实验和化学生产的基本路线，即从“先污染、后治理”转变为“从源头上消除污染”，当然建设绿色化学实验室应该立足化学实验的正确有效实施，不能过于重视绿色环保，而忽略了化学实验的过程与结果。
绿色化学实验室建设对于当前日益严重的环境污染问题具有重要的作用。因此建设绿色化学实验室成为刻不容缓的问题。那么如何在实际生活中建设绿色化学实验室，笔者认为我们可以从以下几方面做起：
一方面，确立绿色化学思维，提高化学工作者的环保意识。这是构建绿色化学实验室的最重要的一个环节。如果在一个实验过程中，即使实验技术、实验仪器都很先进，如果实验工作者没有树立环保意识，对绿色化学认识不足，那么在实验过程中也必然会造成药品的浪费和污染物的排放，如将有毒有害物质不慎洒落、对所需药品量没有科学的计算等。因此化学实验工作人员必须树立绿色化学的思维，加强绿色化学实验室的建设，从自己做起，从身边的小事做起，在实验过程中加强注意力，规范操作过程。
另一方面，选好实验内容，做好试剂的回收再利用。在进行化学试验时，尽量选择那些那些污染少的实验，对于必须进行的实验，在试剂的选择上，尽量选择无毒、无害，或者废弃物较容易处理的试剂。同时为了减少实验室污染，在设计实验时应该改变过去实验过于孤立的状态，设计成串联实验、综合性实验，从而避免因实验重复设置而造成的浪费，降低化学实验对环境造成的污染。比如在进行无机化学实验时，可以将配置NaCO3溶液的实验和分析酸碱滴定的实验串联起来，从而第一个实验得到的结果成为第二个实验的原料。由此可以看到这种串联实验一方面能否完成实验目的，另一方面大大减少了实验原料，避免污染浪费。
为了解决传统化学实验室污染浪费、安全隐患以及资金短缺问题，目前在化学界提出了“虚拟化学实验室”这一概念。虚拟化学实验室是将化学实验与虚拟技术结合起来的实验系统，在虚拟化学实验室中可以动手操作，也可以自行设计实验，可以有效避免在传统实验室进行操作所带来的危险，也可以有效节约各种资源，防止化学实验室各种化学药品的浪费与化学实验室污染的产生。基于以上优点，虚拟化学实验室必将被广泛的应用到化学教学、化学检测以及化学研究中。
那么如何构建虚拟化学实验室呢？首先虚拟仪器是虚拟化学实验室的基础。该实验室就是由各种虚拟仪器组成，虚拟仪器又具有特定的功能，能够完成在传统化学实验室所完成的实验。虚拟仪器及时将当前日益发达的计算机技术与高性能的化学硬件结合起来，通过一系列编程开发，通过计算机的测量和控制代替传统仪器。虚拟仪器的硬件是主要由计算机、传感器和信号采集调理模块构成，完成对被测信号的采集、传送、显示输出结果。信号采集调理模块主要有数据采集卡或PXI 仪器模块、VXI 仪器模块、GPIB 仪器模块，目前应用较多的是VXI 仪器模块和数据采集卡。虚拟仪器的软件是用核心来完成大部分实验过程。虚拟仪器的软件分为3 个层次： 仪器驱动层、应用程序层和系统操作层。仪器驱动模块主要用于虚拟仪器的初始化，设置参数和工作方式，使虚拟仪器保持所需的工作状态； 用户通过应用程序模块编程来对采集的数据进行处理； 系统操作模块提供了仪器与用户的接口，用户可通过操作界面上开关和按钮来实现对虚拟仪器的操作，从而达到模拟传统仪器的各种操作的目的。
三、结语
绿色化学实验室和虚拟化学实验室是近些年来随着科技发展、社会进步而逐渐产生的。二者在一定程度上都解决了传统化学实验室的一些弊端。绿色化学实验室的建设归根到底在于实验人员环保意识的提高，而虚拟化学实验室则要依赖科技的进步。笔者坚信这两种化学实验室是21世纪化学实验室建设理论与实践的发展方向，这两种实验室必将越来越广泛地应用到实践中。
参考文献：
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