银镜反应实验的探究

2010-09-22陈翠平

卫生职业教育 2010年12期

关键词：硝酸银乙醛甲醛

陈翠平

（江门中医药学校，广东江门 529000）

银镜反应实验的探究

陈翠平

（江门中医药学校，广东江门 529000）

银镜反应；实验方法；教学方法改革

在《有机化学》教材中，历来都有通过银镜反应来区别醛和酮类化学性质的实验。由于教学学时和教材篇幅的限制，不可能完全解决银镜反应实验中存在的诸多问题，但是学生在实验过程中会不可避免地产生许多疑问，因此，进行开放性的探究活动很有必要。

1 实验器材

实验器材包括试管，电炉，烧杯，石棉网，葡萄糖，果糖，氨水，硝酸银，乙醛，甲醛，甲酸。

2 实验原理

在银镜反应里，硝酸银与氨水生成的银氨溶液中含有氢氧化二氨合银，这是一种弱氧化剂，它能把乙醛氧化成乙酸，乙酸又与生成的氨气反应生成乙酸铵，而银离子被还原成金属银。方程式如下

3 实验步骤（见表1）

4 实验现象分析与改进

4.1 乙醛的银镜反应实验

（1）乙醛的质量分数。乙醛试剂的质量分数一般为30%，说明乙醛容易聚合。乙醛试剂在出厂时都加入了稀酸，以防止乙醛的聚合，但聚合现象仍不能被完全消除，只是减弱而已。乙醛聚合后产生的三聚体不溶于水，比重较小，浮于溶液上部，使整个乙醛溶液分为2层，可用分液漏斗将其分开，取下层溶液来做银镜反应实验。（2）乙醛溶液的中和。由于乙醛溶液是酸性的，所以在做银镜反应实验前要先用氢氧化钠溶液中和，使乙醛溶液呈中性或微碱性，以保证银镜反应实验成功。

改进方法：在常温下，将30%乙醛溶液5～10滴加入质量分数为2%～4%的硝酸银溶液与氨水溶液中，约需2～3 min就可获得优质银镜，如将温度提高至60℃，其他条件相同，则只需20 s左右即可。

4.2 甲醛的银镜反应实验

甲醛的银镜反应实验是比较容易做的，不加热亦能获得银镜。（1）甲醛的浓度。甲醛，其质量分数一般为40%，做银镜反应实验时将其质量分数配成1%，可按1∶40的体积比配。若将40%甲醛直接滴入银氨溶液中，则会因起始的质量分数太大，反应速率太快，瞬间析出大量银，而使银镜带有黑斑。（2）甲醛的聚合问题。40%甲醛在常温下是无色液体，久置常出现浑浊，甚至出现大量白色沉淀。这是甲醛溶于水并和水作用生成白色多聚甲醛的缘故。由于甲醛的聚合作用，溶液中的甲醛含量会逐渐降低。因此，做银镜反应实验时应使用未聚合的甲醛溶液。

改进方法：在常温下将1%甲醛溶液5滴加入质量分数为1%的硝酸银溶液和氨水溶液中，只需3～4 min就能获得优质银镜；如将温度提高至60℃，硝酸银溶液和氨水溶液的质量分数取1%～5%，只需10 s左右即可。

4.3 葡萄糖的银镜反应实验

葡萄糖溶液的银镜反应实验被公认为是最容易做的，制镜工业利用的就是葡萄糖的银镜反应，所以热水瓶胆与镜子都是用葡萄糖溶液与银氨溶液反应来获得银镜。

常温下的葡萄糖溶液即可做银镜反应实验，一般采用1%葡萄糖溶液，硝酸银溶液和氨水溶液的质量分数均取1%～2%，反应时间约2～3 min，如将温度升高到80℃，将6%葡萄糖溶液5滴加入质量分数为1%～2%的硝酸银溶液和氨水溶液中，那么只需20 s即可获得优质银镜。

4.4 果糖的银镜反应实验

葡萄糖与果糖互为同分异构体，葡萄糖是一种多羟基醛（醛糖），果糖是一种多羟基酮（酮糖），果糖分子中并无醛基存在，似乎不能发生银镜反应，但其实不然，其主要原因是果糖在碱性溶液中可发生2种反应：一是经烯醇化作用变成醛糖（反应方程式略）。二是发生裂解，产生含醛基的有机物（化学方程式略）。由此可知，果糖溶液中总是含有醛糖及含醛基的有机物，可跟碱性的银氨溶液发生银镜反应。因此，果糖与葡萄糖都是还原性糖。

用果糖做银镜反应实验的效果与葡萄糖相似，但反应条件要略高于葡萄糖，温度为60℃～100℃，果糖的质量分数可取1%，硝酸银溶液与氨水溶液的质量分数可取2%～4%，在此条件下可获得优质银镜。

4.5 甲酸的银镜反应实验

甲酸分子中既含有羧基，又含有醛基，醛基能与银氨络离子发生银镜反应，但由于甲酸的酸性很强，如果把它直接加到弱碱性的银氨溶液中，银氨络离子会被破坏，实验很难成功。

改进方法：先将甲酸中和成甲酸钠（pH为11～12，溶液的质量分数为80%）。在洁净的试管中注入5%硝酸银溶液1 ml，再滴入15%氢氧化钠溶液1滴，出现棕色沉淀后，再滴入氨水（4%～5%）直至生成的棕色沉淀刚好完全溶解为止，然后将试管放在沸水浴中预热，取出后滴加甲酸钠溶液5滴，振荡，再放入沸水浴中约10 min，即出现光亮的银镜，但银镜色深略显黑色。

4.6 苯酚的银镜反应实验

苯酚的还原性比含醛基物质的还原性强，且极易被氧化，遇到银氨溶液时会被氧化，例如苯酚被氧化成苯醌等，同时析出银，但由于生成速度过快，银来不及附着在试管壁上就会变成黑色沉淀，这样制得的银镜质量很差，因此苯酚不宜被作为做银镜反应实验的试剂。

5 实验中的注意事项

5.1 仪器的洗涤

银镜反应实验需用的各种玻璃仪器如试管、滴瓶、量筒、烧杯等必须洁净，无论用哪一种洗涤剂洗净后，必须用蒸馏水冲洗，直至玻璃壁上形成均匀水膜，无水珠或股流出现为止。

5.2 溶液的配制

银镜反应实验所用的各种溶液包括各种还原剂、各种浓度的硝酸银溶液和氨水、氢氧化钠溶液等最好由一人一次全用蒸馏水配制。在配制银氨溶液时，在硝酸银溶液中滴加氨水，不可使沉淀溶解后的溶液变得太澄清，相反，最初产生的沉淀溶解到溶液还略显浑浊反而更好些，因为这意味着氨水没有过量，这也是获得优质银镜的关键。实践证明，氨水过量得越多，银镜反应的效果越差。