银镜反应实验异常现象分析

王琦

银镜反应实验是有机化学实验中非常重要的实验之一，长期以来学生在做此实验时总是偏差很大，经常出现异常现象，得不到预期的理想的实验效果，给学生造成很大的疑惑。针对这些情况，我们做了一系列的对比实验，并对产生异常实验现象的主要影响因素及注意事项进行了认真的分析和探讨，为今后的实验成功打下了坚实的基础。

银镜反应实验异常现象影响因素银镜反应是指醛或含醛基的化合物（如葡萄糖、甲酸等）与弱氧化剂托伦试剂发生氧化还原反应，醛被氧化成同数碳原子的羧酸，托伦试剂中的银离子被还原成单质银均匀地附着在试管壁上，形成一层明亮的银镜，因此称为银镜反应。

银镜反应这一性质是醛类化合物的一个重要性质，因此验证这一性质的实验也显得尤为重要。但多年教学中，每次带领学生做此实验都会出现实验现象的异常，总有一部分学生得不到理想的实验结果。有的没有任何现象；有的试管壁上没有明亮银镜，而是黑黑一层疏松的银；还有不少学生只在试管底部看到一些黑色的沉淀。通过教师的观察和询问，发现出现这些异常现象的原因各不相同，即使类似异常现象，成因也不同。我们还发现，在后来的葡萄糖银镜反应实验中，葡萄糖的银镜反应实验与醛类相比较，在同样条件下更易得到理想的实验效果。我们针对以上这些问题，对影响此实验的一些因素及注意事项进行了一系列的对比实验，从而进行分析和探讨。

一、实验内容

对比实验一：取两支试管1、2（试管1很洁净，试管2不很干净），在两试管中分别加入2ml0.05mol/LAgNO3溶液、1滴2mol/LNaOH溶液，然后边振荡边分别滴加0.5mol/L氨水，直至沉淀恰好溶解为止，所得银氨溶液即为托伦试剂。接下来再分别向两支试管中加入乙醛溶液（40%）2滴（或0.5mol/L乙醛溶液1ml），充分振荡（否则混合不均），水浴加热。

对比实验二：取两支试管1、2（两支试管都很洁净），按实验一的方法制备托伦试剂。试管1滴加氨水时加到沉淀恰好溶解为止，试管2滴加氨水时加到沉淀溶解后再多滴加一些氨水（氨水过量），接下来的操作同实验一。

对比实验三：取1、2两支洁净试管，前面操作同实验一，最后加热时，试管1水浴加热，试管2酒精灯上直接加热。

对比实验四：取三支洁净试管1、2、3，按实验一方法配制托伦试剂，然后在三支试管中依次加入0.5mol/L、2 mol/L、4 mol/L的乙醛溶液1ml，充分振荡，然后一同水浴加热；按上述方法将乙醛溶液换成葡萄糖溶液进行同样实验。

二、实验结果

实验一中，试管1中的银镜比试管2的银镜明亮得多，试管2溶液发黑，银镜不光亮，呈疏松黑色；实验二中，试管1现象很好，试管2中几乎看不到什么现象；实验三中，试管2出现了黑色的沉淀，没有银镜生成；实验四中，试管1银镜很明亮，试管2中银镜较差，试管3银镜很差；用葡萄糖代替乙醛溶液，都生成很好的银镜。

三、实验结果分析

要想生成明亮的银镜，必须是被还原出的单质银缓慢、均匀有秩序的析出，附着在光洁的容器壁上。

实验一中，试管2管壁不很光洁，生成的单质银无法均匀的附着在试管壁上，部分以黑色的细粒进入溶液中，实验效果就不会很理想；实验二中，试管2制备托伦试剂时氨水过量，导致银镜反应R-CHO+2[Ag(NH3)2]++2OH- →R-COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O的平衡向左移动，银离子会被过度络合，不利于单质银的生成，导致还原银量过少，从而造成了现象不明显；实验三中，试管2在酒精灯上直接加热，导致了还原反应进行的太快，银来不及附着在试管壁上而进入到溶液中，所以得到的是黑色沉淀而不是银镜。另外，直接加热还会使试管受热不均，反应速度各部位相差较大，单质银就不会缓慢有秩序的析出，从而出现异常现象；实验四说明醛类化合物浓度越大，产生的银镜越差。这是因为浓度越大，反应速度越快，单质银无法均匀的附着在试管壁上。但同样是较大浓度的葡萄糖却出现了很理想的实验效果，这是因为葡萄糖在水溶液中存在着如下平衡：

由上式可知，葡萄糖的开链式（醛式）在水溶液中所占比例很低，即使葡萄糖的浓度很大也主要以环式结构存在，醛式葡萄糖浓度不会很大，能够有效的控制银镜反应的速度，不会使反应速度过快，随着反应的不断进行，生成的单质银会缓慢均匀的附着在试管壁上形成非常理想的银镜。

综上所述，生成银镜的优劣、实验成败与否受多种因素的影响。其中控制醛类化合物的浓度是实验成败的关键之一。有些学生认为醛类试剂多加一些会使实验现象更明显，所以不按指导偷偷多加，导致浓度过大，实验失败。这一浓度的控制主要由教师来指导，通常是由教师实践经验所得，实验时教师指导学生控制好醛类化合物的用量或配制好最佳浓度备用。实验过程中，学生操作时还应特别注意以下几点：（1）试管要十分洁净。这个实验对试管的洁净度要求较高，有些学生拿来试管用水冲涮一下就开始滴加药品，这样会因试管壁污物的存在导致实验失败。试管可用热NaOH溶液清洗；（2）托伦试剂配制时氨水不可过量。学生加氨水时往往滴加速度过快，有的甚至整滴管加入，很容易造成氨水过量。过量后又嫌麻烦不愿重做，就直接加乙醛，导致实验失败。因为氨水过量，银离子会过多的被络合，导致还原银量过少，从而造成了现象不明显。另外，氨水过量，加入醛后还容易产生雷酸银（AgOCN），雷酸银受热或撞击可引起爆炸。为使氨水不致过量，氨水的浓度不宜过大；（3）不可在酒精灯上直接加热，一定要水浴加热，也不要经常移动试管或搅拌。有些学生为了尽快看到实验现象，把试管拿到酒精灯上直接加热并不断搅拌以加快速度，这样得不到明亮的银镜还会因局部温度过高产生易爆炸的雷酸银。

此实验还应特别注意，银氨溶液只能随用随配，不可久置。如果久置会析出叠氮化银（AgN3）、氮化银(Ag3N)、亚氨基化银Ag2NH等爆炸性沉淀物。这些沉淀物即使用玻璃棒摩擦也会分解而发生猛烈爆炸。因此，实验完毕应立即将试管内剩余的银氨溶液倒掉，用稀硝酸溶解管壁上的银镜，然后用水将试管冲洗干净以防发生危险；用乙醛做银镜反应时，乙醛在一定条件下能发生聚合，聚合后的乙醛不具有醛的特性，也会使实验失败，应对乙醛处理后再做实验。

总之，在彻底弄清楚银镜反应的原理、影响因素及注意事项后，操作中再多注重细节，就可大大地提高实验成功率，得到满意的实验结果了。

参考文献：

[1]刘斌，陈任宏.有机化学[M].北京：人民卫生出版社，2010.

[2]陆光裕.有机化学[M].北京：人民卫生出版社，1995.

[3]陈常兴.医学化学[M].北京：人民卫生出版社，2009.

endprint