基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)、生物、醫(yī)藥等學(xué)科的核心教學(xué)環(huán)節(jié)，也是開展前沿基礎(chǔ)研究的重要支撐，其核心要求在于實(shí)驗(yàn)條件的精準(zhǔn)控制與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可重復(fù)性。電熱恒溫水浴鍋?zhàn)鳛榛A(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中溫度控制的關(guān)鍵設(shè)備，廣泛應(yīng)用于溶液恒溫配制、反應(yīng)體系溫度維持、產(chǎn)物恒溫提純等操作。傳統(tǒng)水浴鍋普遍存在控溫精度不足、溫度波動大、操作繁瑣等問題，導(dǎo)致教學(xué)實(shí)驗(yàn)中學(xué)生操作難度增加，科研實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)重復(fù)性差，嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量與研究進(jìn)展。

博清生物科技（南京）有限公司針對基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際需求，研發(fā)了新一代電熱恒溫水浴鍋，其采用智能PID控溫技術(shù)與高精度溫度傳感器，具備控溫精準(zhǔn)、運(yùn)行穩(wěn)定、操作直觀等特點(diǎn)。

一、實(shí)驗(yàn)部分

（一）實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試劑

1、核心設(shè)備：博清生物電熱恒溫水浴鍋；對比設(shè)備：普通型電熱恒溫水浴鍋。

2、輔助設(shè)備：電子分析天平、紫外-可見分光光度計(jì)、高效液相色譜儀、恒壓滴液漏斗、回流冷凝裝置等。

3、試劑：無水乙醇、乙酸、濃硫酸、氯化鈉、高錳酸鉀、草酸、鄰苯二甲酸氫鉀等。

（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、教學(xué)類實(shí)驗(yàn)：溶液配制與校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)

選取基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)中最常用的標(biāo)準(zhǔn)溶液配制實(shí)驗(yàn)（0.1mol/L鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液），分別使用博清生物水浴鍋與普通水浴鍋，由10名化學(xué)專業(yè)本科生按照相同操作規(guī)程完成實(shí)驗(yàn)：

設(shè)定水浴溫度25.0℃，待溫度穩(wěn)定后，進(jìn)行鄰苯二甲酸氫鉀固體溶解與定容；

采用酸度計(jì)校準(zhǔn)溶液pH值，計(jì)算配制濃度與理論濃度的相對誤差；

統(tǒng)計(jì)兩組實(shí)驗(yàn)的操作耗時與濃度相對誤差分布。

2、教學(xué)-科研交叉實(shí)驗(yàn)：化學(xué)反應(yīng)速率測定

以高錳酸鉀與草酸的氧化還原反應(yīng)為模型反應(yīng)，考察設(shè)備對反應(yīng)速率測定的影響：

設(shè)定水浴溫度30.0℃、40.0℃、50.0℃三個梯度，分別使用兩種水浴鍋維持反應(yīng)體系溫度；

采用分光光度法實(shí)時監(jiān)測高錳酸鉀濃度變化，計(jì)算不同溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)；

對比兩組實(shí)驗(yàn)的速率常數(shù)相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），評價數(shù)據(jù)重復(fù)性。

3、科研類實(shí)驗(yàn)：有機(jī)物合成與提純

以乙酸乙酯合成為典型有機(jī)合成反應(yīng)，驗(yàn)證設(shè)備在科研實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用性能：

設(shè)定回流溫度77.1℃（乙酸乙酯沸點(diǎn)），使用博清生物水浴鍋維持反應(yīng)體系恒溫；

采用乙醇與乙酸為原料，濃硫酸為催化劑，通過回流反應(yīng)制備乙酸乙酯；

經(jīng)水洗、堿洗、干燥后，采用HPLC測定產(chǎn)物純度，計(jì)算回收率；連續(xù)重復(fù)實(shí)驗(yàn)5次，考察結(jié)果穩(wěn)定性。

（三）性能評價指標(biāo)

1、控溫性能：通過高精度溫度記錄儀（精度±0.05℃）實(shí)時監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行時的溫度值，計(jì)算控溫誤差（實(shí)測溫度與設(shè)定溫度差值）與連續(xù)運(yùn)行8h的溫度波動值；

2、教學(xué)適配性：統(tǒng)計(jì)學(xué)生操作耗時、實(shí)驗(yàn)成功率（濃度相對誤差≤0.5%為合格）；

3、科研可靠性：計(jì)算實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）與目標(biāo)產(chǎn)物回收率。

二、結(jié)果與討論

（一）控溫性能評價

博清生物科技（南京）有限公司研發(fā)的電熱恒溫水浴鍋在不同設(shè)定溫度下的控溫誤差與連續(xù)運(yùn)行溫度波動曲線。當(dāng)設(shè)定溫度為25.0℃、50.0℃、77.1℃、100.0℃時，設(shè)備控溫誤差分別為0.08℃、0.05℃、0.07℃、0.10℃，均≤±0.1℃，滿足基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對控溫精度的要求（≤±0.2℃）；連續(xù)運(yùn)行8h后，溫度波動值分別為0.12℃、0.15℃、0.18℃、0.20℃，顯著低于普通水浴鍋（波動值0.5℃~0.8℃）。這一結(jié)果得益于博清生物水浴鍋采用的智能PID控溫算法，能夠快速響應(yīng)溫度變化并進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，有效避免了傳統(tǒng)設(shè)備的“過沖”與“滯后”問題，為實(shí)驗(yàn)提供了穩(wěn)定的溫度環(huán)境。

（二）教學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用效果

1、溶液配制實(shí)驗(yàn)結(jié)果

使用博清生物水浴鍋進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)溶液配制時，學(xué)生平均操作耗時縮短33.1%，這得益于設(shè)備直觀的觸控操作界面與快速升溫特性（從室溫升至25℃僅需8min，較普通設(shè)備快40%）。同時，由于溫度控制精準(zhǔn)，學(xué)生在溶解、定容過程中無需頻繁調(diào)整溫度，濃度相對誤差≤0.5% 的實(shí)驗(yàn)成功率從60%提升至92%，平均相對誤差降低62.4%，顯著降低了教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的操作難度，提升了教學(xué)效果。

2、化學(xué)反應(yīng)速率測定結(jié)果

不同溫度下兩種水浴鍋測得的反應(yīng)速率常數(shù)及RSD值。使用博清生物水浴鍋時，各溫度下反應(yīng)速率常數(shù)的RSD均≤1.5%，而普通水浴鍋的RSD為3.8%~5.2%。這一差異源于博清生物水浴鍋的溫度穩(wěn)定性優(yōu)勢：在反應(yīng)過程中，設(shè)備能夠維持反應(yīng)體系溫度恒定，避免了溫度波動對反應(yīng)速率的影響，從而保障了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性。在教學(xué)場景中，該特性可幫助學(xué)生更清晰地觀察溫度對反應(yīng)速率的影響規(guī)律，加深對反應(yīng)動力學(xué)原理的理解。

（三）科研實(shí)驗(yàn)應(yīng)用效果

乙酸乙酯合成實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。使用博清生物水浴鍋進(jìn)行恒溫回流反應(yīng)時，由于反應(yīng)溫度精準(zhǔn)控制在乙酸乙酯的沸點(diǎn)（77.1℃），避免了溫度過高導(dǎo)致的副反應(yīng)（如乙醇脫水生成乙醚）與溫度過低導(dǎo)致的反應(yīng)不完全。連續(xù)5次實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)產(chǎn)物回收率穩(wěn)定在98.5%~101.2%，RSD僅為0.9%，遠(yuǎn)優(yōu)于普通水浴鍋（回收率92.3%~97.8%，RSD=3.5%）。同時，HPLC檢測結(jié)果顯示，產(chǎn)物純度均≥99.0%，滿足基礎(chǔ)研究對產(chǎn)物純度的要求。

三、討論

基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的操作技能與科學(xué)思維，而科研實(shí)驗(yàn)的核心要求是保障數(shù)據(jù)的可靠性與可重復(fù)性。博清生物科技（南京）有限公司研發(fā)的電熱恒溫水浴鍋之所以能同時滿足教學(xué)與科研的雙重需求，主要得益于以下三點(diǎn)優(yōu)勢：

（1）精準(zhǔn)穩(wěn)定的控溫性能：采用智能PID控溫技術(shù)，能夠?qū)崟r校正溫度偏差，控溫精度達(dá)±0.1℃，解決了傳統(tǒng)設(shè)備“控溫不準(zhǔn)、波動大”的痛點(diǎn)，為實(shí)驗(yàn)提供了穩(wěn)定的溫度環(huán)境，這是保障教學(xué)實(shí)驗(yàn)成功率與科研數(shù)據(jù)重復(fù)性的核心基礎(chǔ)；

（2）適配教學(xué)的操作設(shè)計(jì)：設(shè)備配備高清觸控顯示屏，溫度設(shè)定、時間調(diào)節(jié)等操作一鍵完成，且升溫速度快（室溫升至100℃僅需15min），降低了學(xué)生的操作難度，同時設(shè)備采用防干燒保護(hù)、超溫報警等安全設(shè)計(jì)，符合教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的安全管理要求；

（3）支撐科研的性能冗余：設(shè)備的溫度均勻性（艙內(nèi)各點(diǎn)溫度差≤0.3℃）與長時間穩(wěn)定性（連續(xù)運(yùn)行24h波動≤0.3℃），能夠滿足科研實(shí)驗(yàn)中長時間恒溫反應(yīng)、多組平行實(shí)驗(yàn)的需求，有效減少實(shí)驗(yàn)誤差，提升數(shù)據(jù)可信度。

對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與普通水浴鍋相比，博清生物科技（南京）有限公司研發(fā)的電熱恒溫水浴鍋在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中可顯著提升學(xué)生操作效率與實(shí)驗(yàn)成功率，在科研實(shí)驗(yàn)中能保障結(jié)果的重復(fù)性與準(zhǔn)確性，其綜合性能更符合基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際需求。

本文通過三類典型基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)驗(yàn)證了博清生物科技（南京）有限公司研發(fā)的電熱恒溫水浴鍋在教學(xué)與科研中的應(yīng)用性能。該設(shè)備控溫精準(zhǔn)、運(yùn)行穩(wěn)定、操作便捷，在溶液配制校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)中可降低操作誤差、提升實(shí)驗(yàn)成功率；在化學(xué)反應(yīng)速率測定中能保障數(shù)據(jù)重復(fù)性；在有機(jī)物合成提純中可穩(wěn)定產(chǎn)物回收率與純度。其性能優(yōu)勢不僅能滿足基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對設(shè)備實(shí)用性、安全性的要求，還能支撐基礎(chǔ)研究對數(shù)據(jù)可靠性、可重復(fù)性的需求，為教學(xué)質(zhì)量提升與科研工作開展提供了有力保障。綜上，博清生物電熱恒溫水浴鍋是基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研的理想設(shè)備，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。