影响银镜反应的实验因素探讨

影响银镜反应的实验因素探讨

10111550109 韦春莉

所谓银镜反应，是指醛与弱氧化剂发生氧化还原反应，醛被氧化成相同碳原子个数羧酸，而试剂中的银离子被还原成单质银，均匀地涂在试管壁上，形成一层明亮的银镜，故称银镜反应。除醛类化合物可发生银镜反应外，其它结构中含有醛基的化合物也可发生此反应如葡萄糖、甲酸等均能发生银镜反应。

许多同学在做本实验时得不到理想结果，有的无任何现象，有的试管壁上银镜涂的不均匀，也有的只生成一些灰黑色沉淀，究竟哪些因素影响银镜的生成呢？可通过下面实验来说明。

第一组实验：取一支大试管，配制4m1银氨溶液，将其分装在两支试管中(一支很洁净A；另一支不太干净B).然后分别向A，B两试管中加入l ml 10%的葡萄糖溶液，同时置于70℃热水浴中，过一段时间后发现：A试管银镜比B试管中明亮很多。因此可以得出结论：试管的洁净度直接影响银镜的质量。但试管的洁净度是否是银镜反应成败的关键呢？

第二组实验：取甲、乙两个试管，在甲试管(洁净)中加入2毫升5%的银氨溶液和1毫升10%的葡萄糖溶液，然后水浴加热；在乙试管(不洁净)中加入2毫升5%银氨溶液和2毫升10%的葡萄糖溶液，然后水浴加热。几分钟后发现，乙试管中产生银镜比甲试管还要好。由此可得出结论：试管的洁净度虽是影响银镜反应的条件，但并不是成败的关键。那么影响银镜反应成败的关键因素是什么呢？

第三组实验：用5%、10%、15%、20%的葡萄糖溶液做对比实验。

取干净试管四支，编号1、2、3、4，各加入2ml 2%的硝酸银溶液，再滴加2滴10%的氢氧化钠，再滴加2%的氨水（边加边振荡）至白色沉淀物恰好溶解，然后依次加入5%、10%、15%、20%的葡萄糖溶液1ml，快速振荡后置于70℃的水浴中。1min后四支试管都有银镜生成，试管2的银镜质量最好，试管1、3次之，试管4的银镜质量最差。

实验结果说明，葡萄糖溶液浓度越大，反应速度越快，但是，反应速度太快，部分银粒不能及时附着到试管壁上，而沉淀在溶液中，形成的银镜层较薄。因此，用10%的葡萄糖溶液作银镜反应的还原剂最合适。

第四组实验：控制其他条件一样，用2ml 10%的葡萄糖溶液，1滴37~40%的甲醛溶液和4滴5~10%的乙醛溶液做还原剂分别加到三支试管中。其中甲醛溶液不需加热。三支试管都出现了光亮的银镜，甲醛溶液的试管最先出现银镜，接着是乙醛，最后是葡萄糖。

由于甲醛有毒，有条件可以考虑尝试甲酸；上述对比实验用的乙醛溶液是用新启封的乙醛试剂配制的。乙醛久置后易发生聚合反应，在室温和有少量硫酸存在时，能生成三聚乙醛，三聚乙醛是微溶于水的液体，不能发生乙醛的特性反应。和甲醛一样，实验室贮存的乙醛试剂通常是部分变质的，试剂瓶内的液体分上下二层，上层是三聚乙醛，下层是变稀的乙醛溶液，呈酸性（PH值为4）；乙醛试剂配制的乙醛溶液，滴加到银氨溶液后，降低了反应液的碱性，醛浓度越高则滴加后反应液的碱性越低，反应速度越慢。可用NaOH溶液把乙醛溶液调到PH在8~10之间，使得反应液呈微碱性。

因此综合考虑，用葡萄糖作银镜反应的还原剂最好。

而且由于葡萄糖在水溶液中存在下列平衡：

β- 葡萄糖(64%) −→←开链葡萄糖(0.01 %) −→← α一葡萄糖(36%)

由此可知：在葡萄糖的水溶液中醛式葡萄糖浓度很低，但由于银镜反应是不可逆的，随着反应的进行，可使平衡持续不断的向葡萄糖方向移动，保证了银镜反应的不断进行。正由于葡萄糖溶液中醛基浓度很低，才能有效地控制了银镜反应的速度，使反应缓慢均匀地进行，致使还原出的银可均匀地有秩序地排列起来，形成明亮的银镜。如果醛基浓度过大，被还原出的银在试管壁上不是缓慢、均匀有秩序地析出，而是快速析出，得到的就不是明亮的银镜，而是粗糙黑色的沉淀。

第五组实验：做一组对比实验，一组在配制银氨溶液时加1滴氢氧化钠溶液；另一组则不加氢氧化钠溶液，直接加氨水至溶液澄清，再反滴1滴硝酸银，防止银离子被过度络合而降低氧化能力。70℃时，葡萄糖在不同pH 值时银镜反应情况见下表。

从表中可以看出，在配制银氨溶液时，不加氢氧化钠，反应液pH 值降低，不同浓度的葡萄糖产生银镜更快且银镜更加光亮。

银镜反应必须在微碱性溶液中进行，适当提高溶液的碱性，可提高 [Ag （NH 3）2]OH 的浓度，同时碱性的提高可能加速醛的氧化，因此，当溶液的PH 值增加，反应速度加快。通常，当溶液PH<8时，不能形成银镜；溶液PH 为8~9 时，反应速度较慢；溶液PH 为9~10时，反应速度较快，能形成光亮的银镜。但是溶液不能呈强碱性，因在强碱性条件下，银氨溶液本身也能形成银镜，无须含醛基化合物。

综上所述，影响银镜反应的因素有多种，但生成银镜的优劣、实验成败的关键是醛类化合物的浓度，控制好一定的浓度后还须注意以下几个方面的问题：第一、银氨溶液在配制时，氨水要适量，按书中耍求；第二、试管一定要十分洁净；第三、要水浴加热，不能在酒精灯上直接加热。

银镜反应的适宜操作如下：

还原剂实验操作甲醛溶液乙醛溶液葡萄糖溶液

2% AgNO3溶液2ml2ml2ml

1% NaOH溶液一滴

2%的氨水溶液滴至白色沉淀物恰好溶解滴至白色沉淀物恰好溶解滴至白色沉淀物恰好溶解一滴

37~40%的甲醛溶

液

5%~10%乙醛溶液4滴

10%葡萄糖溶液1ml

反应温度常温70℃70℃

反应时间~2min3min3~4min