银镜反应最佳条件的探索

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  银镜反应主要用于鉴定醛,特别是用以区别醛和酮;当醛比酸容易获得时,这个反应也有合成上的价值,所以银镜反应是醛酮性质实验中的一个典型实验。然而,学生在操作过程中,由于种种原因,经常出现一些问题,如所形成的银镜不均匀,发乌,发黑,有时甚至看不到银镜。实验中有诸多因素对反应有影响,如托伦试剂的配制,反应时水浴的温度,醛的用量,容器的光洁度等。掌握这些因素对反应的影响,找到一个最佳反应条件,就会得到理想的实验效果。
  一、以下实验均固定AgNO3用量,来分别讨论加入 NaOH、NH3·H2O、CH3CHO用量对反应的影响
  1.托伦试剂配置过程中NaOH滴加量的影响
  实验条件:2%的AgNO3 8ml,5%的NaOH(2滴、3滴、6滴、8滴、10滴),滴加氨水至沉淀刚好溶解;反应温度50℃~60℃;乙醛5滴~6滴。实验结果见表1。
  表1 NaOH用量的影响
  ■
  在托伦试剂的配制过程中,加入NaOH有利于Ag2O的生成,同时也可促进反应的进行。但从实验结果来看, NaOH用量太少,反应时间长并且实验结果也不理想。NaOH用量过多,氨水用量增大,形成的银镜发黑。所以加入NaOH虽可加快反应速度,但不可多加。从表1看,2%的AgNO3 8ml溶液加入6滴左右的NaOH实验效果最佳。
  2.托伦试剂配制过程中氨水用量的影响
  实验条件:2%的AgNO3 2ml加一滴5%的NaOH,水浴温度为50℃~60℃,乙醛用量为5~6滴。实验中氨水用量分为三种情况:
  (1)滴加氨水至溶液澄清,但有微量沉淀。(A)
  (2)滴加氨水至沉淀刚好溶解。(B)
  (3)氨水过量。(轻微过量,过量较多)(C1)(C2)
  实验结果见表2。
  表2 氨水用量的影响:
  ■
  从上述结果看出,A、B两组的氨水用量对反应结果的影响不大,所以配制托伦试剂的时侯,滴加氨水使沉淀刚好溶解最好。若溶液已澄清,虽有微量沉淀也仍然能得到较好的效果。若氨水过量,将会与溶液中的Ag2O结合,生成易爆炸的物质(雷爆银Ag3N)),不仅影响试剂本身的灵敏度,而且受热时可能引起爆炸,有关反应为:
  3Ag2O+2NH3=3H2O+2Ag3N,2Ag3N=6Ag+N2↑
  实验证明,随着氨水加入量的增加(指过量),析出银镜的时间延长,生成的银镜不光亮,甚至只能在试管壁上看到少许银斑,以致实验失败。因为银氨溶液中起氧化作用的[Ag(NH3)2]+,它在溶液中发生电离生成Ag+和NH3,在发生银镜反应时,溶液中Ag+逐渐被消耗,浓度逐渐变小,使得电离平衡向正反应方向移动,这样使得银镜反应得以进行下去。但是,如果溶液中加入过量氨水,相当于增加了产物NH3的浓度,会使该电离平衡向逆反应方向移动,抑制了[Ag(NH3)2]+的电离,从而使溶液中Ag+浓度相应减小,导致上述现象的发生。
  3.乙醛用量的影响
  实验条件:2% AgNO3 2ml加一滴5% NaOH,再滴加2%氨水至沉淀刚好溶解;5%乙醛,反应在50℃~60℃的水浴中进行,实验结果见表3。
  表3 乙醛用量的影响
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  从表3可知,在此实验条件下,乙醛用量5~6滴为宜。用量太少,反应时间加长,发黑;用量太多,除反应时间长外,均匀程度及光泽度也逐渐降低。
  4.反应温度的影响
  实验条件:2% AgNO3 2ml加一滴5% NaOH,再加一滴2%氨水至刚好使沉淀溶解,乙醛用量5~6滴。实验结果见表4。
  表4 反应温度的影响
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  从表4看出,随着水浴温度的升高,反应时间随之减少,但反应太快,就不能形成银镜而析出黑色的银沉淀,所以银镜反应的均匀程度及光泽度都有所降低,温度过高可能会生成雷酸银。当温度降低时,反应时间较长,但对反应结果影响不大,这是因为反应时间长有利于银的生成而形成均匀的银镜。但由于实验时间所限,所以一般要求反应在温度为50℃~60℃的水浴中进行。
  二、加入不同的含有羰基基团的物质对反应的影响
  在其它条件一致的情况下,分别加入不同的含有羰基基团的物质来探讨一下将有什么样的结果,从而探讨出最佳反应物质。
  实验条件:在2% AgNO3 2ml溶液中滴加2%银氨溶液。用葡萄糖、乙醛、甲酸、甲酸钠溶液分别做银镜反应,水浴温度为50℃~60℃。实验结果见表5。
  表5
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  经过一系列实验,当改变各物质的加入量时,所得实验结果也和上述实验得出的结果一样,葡萄糖的效果最好,乙醛次之,甲醛钠最差。
  以上对银镜反应的影响因素进行的分析,得出合理的实验条件:加一滴5% NaOH,再滴加2% NH3·H2O至沉淀刚好溶解为止,制得托伦试剂;在50℃~60℃的水浴温度下,加入5%乙醛5~6滴,制得均匀、光亮的银镜。
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