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文檔簡介

1:;:;:;透過銀鏡反應(yīng)(silvermirrorreaction).制作漂亮的銀鏡瓶當(dāng)作裝飾品或紀(jì)念品.是高中學(xué)生感到驚艷的和有趣的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。對于學(xué)習(xí)氧化還原反應(yīng)和錯合反應(yīng).銀鏡反應(yīng)是一項(xiàng)合適的和有亮點(diǎn)的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)。銀鏡反應(yīng)深受師生的喜愛且此反應(yīng)速率快速.在教學(xué)上經(jīng)常以學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室親自操作.在教室或公共場所偶而以教師示范的方式展現(xiàn)。傳統(tǒng)上.銀鏡反應(yīng)系利用多倫試劑(Tollens'reagent.或稱銀氨溶液)當(dāng)作氧化劑.在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中利用葡萄糖當(dāng)作還原劑.而工業(yè)制造玻璃鏡系利用甲醛當(dāng)作還原劑。多倫試劑是指含有二氨銀錯離子([Ag(NH3)2]+)的水溶液.由硝酸銀(silvernitrate)或其他銀化合物與氨水反應(yīng)制備而得。多倫試劑的制備方式為加入幾滴氫氧化鈉稀溶液到硝酸銀溶液中.產(chǎn)生棕色的氧化銀沉淀;再滴加濃氨水到混合溶液中.直至棕色沉淀剛好溶解.恰好變?yōu)槌吻迦芤簽橹?。很可?多倫試劑的制備方式需要用到濃氨水。濃氨水的氣味難聞.吸入或吞食有害.過度暴露于濃度略高于閾值極限值可能會刺激眼睛、鼻子及喉嚨。暴露于濃度較高可能會導(dǎo)致呼吸困難、胸痛、支氣管痙攣.粉紅色泡沫痰和肺水腫。過度暴露可能導(dǎo)致急性支氣管炎和肺炎。因此.取用濃氨水必須在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的抽風(fēng)柜中取用。此外.硝酸銀為昂貴的藥品.傳統(tǒng)上使用硝酸銀的濃度偏高(例如:0.5-硝酸銀溶液).造成藥品的浪費(fèi)。為避免直接使用濃氨水造成身體的危害和過量使用硝酸銀造成經(jīng)費(fèi)的浪費(fèi).本文描述改善這兩項(xiàng)缺點(diǎn)。在銀鏡反應(yīng)的過程中.直接加入硝酸銨溶液和氫氧化鈉溶液到欲鍍銀的玻璃片上.以間接產(chǎn)生氨水的方式制備另類的多倫試劑.并且使用低濃度的且少量的硝酸銀溶液.以小量實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行玻璃片的鍍銀。然后.鍍銀的玻璃片裝入證件套中.形成一個隨身鏡。由于本實(shí)驗(yàn)無濃氨水的難聞氣味且以小量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行鍍銀.適合在教室內(nèi)進(jìn)行化學(xué)活動或在室外進(jìn)行科普活動。本實(shí)驗(yàn)系延續(xù)發(fā)表在《臺灣化學(xué)教育》第二十七期的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)〈化學(xué)教類的多倫試劑制作銀鏡瓶〉.同樣地利用另類的多倫試劑.讓學(xué)生DIY制作隨身鏡.期望學(xué)生親身體驗(yàn)動手做實(shí)驗(yàn)的樂趣(融入技能領(lǐng)域和情意領(lǐng)域).習(xí)得銀鏡反應(yīng)的化學(xué)原理和概念2n藥品與器材酸銨(Ammoniumnitrate,NH4NO3)1.0mL、5.0%葡萄糖(Glucose/Dextrose,C6H12O6)工刀1把、剪刀1把、小玻璃瓶(20-30mL.4個用于裝藥品.1個用于混合反應(yīng)溶液)l本實(shí)驗(yàn)的藥品和器材(見圖一).可裝在一個小型置化學(xué)活動或在室外進(jìn)行科普活動使用。n安全注意事項(xiàng)l在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時.務(wù)必戴上一次性手套和防護(hù)眼鏡.避免化學(xué)物質(zhì)接觸到皮膚和眼睛。實(shí)驗(yàn)后.用肥皂和水徹底洗手。3l氫氧化鈉溶液(或固體)具有腐蝕性.高濃度溶液可能會導(dǎo)致皮膚和眼睛灼傷。攝入硝酸銀是有毒的.硝酸銀及其溶液會污染皮膚和衣服。硝酸銨溶液攝入是有毒的.必須避免接觸皮膚、眼睛和肺部。若不慎接觸時.應(yīng)該立即用大量水沖洗10至15分鐘。鈉或氫氧化銨溶液、及硝酸銨溶液)。此試劑可能在靜置并使其濃縮或干燥后.形成爆n廢棄物處理l不回收銀的處理方式:在銀鏡反應(yīng)后.立即倒出在鍍銀的小玻璃瓶的殘留物到裝有蒸餾水的保特瓶或塑膠杯(當(dāng)作廢棄物回收瓶)中.先集中處理.然后帶到有排水之處用大l回收銀的處理方式:在銀鏡反應(yīng)后.在小玻璃瓶中殘留的混合物先倒入標(biāo)示「銀鏡廢棄物」的回收瓶中。然后帶在實(shí)驗(yàn)室.透過添加1M鹽酸.測試廢棄液中是否存在剩余的銀離子。若觀察到有白色混濁的氯化銀沉淀.則繼續(xù)加入少量的稀鹽酸直至沒有明顯的沉淀為止。然后過濾此混合物.裝入沈淀物在一個標(biāo)示「氯化銀沈淀物」的玻璃瓶中。A.事前準(zhǔn)備A1.配制藥品:事先在實(shí)驗(yàn)室配制硝酸銀溶液、氫氧化鈉溶液、硝酸銨溶液和葡萄糖溶液.用小玻璃瓶盛裝.并用標(biāo)簽紙標(biāo)示各藥品的名稱和濃度.以方便實(shí)驗(yàn)操作。g/mol)在蒸餾水中.加蒸餾水到100mL的刻度線.混合均勻.蓋上瓶蓋。此濃度約A2.玻璃片和證件套:玻璃片的尺寸恰與證件套的內(nèi)部大小一致.剛好玻璃片可套入為佳。玻璃片的四角和外圍事先用中細(xì)磨砂紙磨掉銳角再給學(xué)生使用.避免學(xué)生割傷皮膚。處4理玻璃時.盡量避免刮傷玻璃的表面而影響鏡子的光亮。證件套上的透明塑膠片.事先用美工刀或剪刀移除.因?yàn)樗苣z片的透明度不佳而影響鏡子的光亮。A3.玻璃片面積與藥品溶液用量:使用直尺.測量需要鍍銀的玻璃片面積。使用各種藥品溶璃片)與使用藥品溶液的用量如下所示。其他玻璃片的面積.可依比例自行調(diào)整各藥品萄糖水溶液。的葡萄糖水溶液。A4.制作塑膠反應(yīng)槽:放置一塊玻璃片在L型塑膠資料夾的一片上.用美工刀在玻璃片的周邊輕輕地割出其輪廓.施力不可過大而割破塑膠片。翻面這塑膠夾.依照割痕處折彎并折起四邊的邊角.使之形成一個四面傾斜的塑膠盒。折起后.用回形針或釘書針固定四個角落.并用剪刀修剪突出部分.如圖二所示。圖二:用美工刀.在玻璃片的周邊輕輕地在塑膠片上割出其輪廓(左上翻面塑膠片.依照B.進(jìn)行銀鏡反應(yīng)51.取一塊玻璃片.用大片膠帶.全面地貼在玻璃片的一面.并于膠帶面上黏貼一段突出的小膠帶.以利于玻璃片從塑膠反應(yīng)槽中放入或取出.如圖三所示。2.用廚房用紙巾(或衛(wèi)生紙)沾少許酒精.擦拭即將鍍銀的玻璃面.使之干凈且無污染物擦拭干凈后.避免觸摸到玻璃面。】的玻璃瓶).用PE滴管先加入4.0mL的0.10M硝酸銀.再滴入0.5mL(約10滴)的1.8M氫氧化鈉.此時溶液出現(xiàn)棕色沉淀物.2.用PE滴管.滴入1.0mL(約20滴)的1.0M硝酸銨.此時棕色沉淀物逐漸消失.直到溶液變回透明澄清狀.如圖五所示。【注:如果未變回透明.需多加1滴硝酸銨.蓋緊瓶蓋搖晃.觀察溶液是否變回澄清.若否.則繼續(xù)滴加一滴硝酸銨直至溶液變回透明狀。】63.用PE滴管.滴入1.0mL(約20滴)的5.0%葡萄糖.蓋緊瓶蓋并搖晃均勻.然后快速地滴入0.5mL(約10滴)的1.8M氫氧化鈉.立即蓋緊瓶蓋并快速地?fù)u晃均勻后.打開蓋子迅速地倒入塑膠反應(yīng)槽內(nèi).如圖六所示。和0.50mL的1.8M氫氧化鈉)后.快速地倒入反應(yīng)槽。4.手持反應(yīng)槽的底部或兩邊.持續(xù)搖晃使玻璃面與反應(yīng)溶液充分地均勻接觸.搖晃至反應(yīng)槽內(nèi)除了沉淀物外溶液呈現(xiàn)接近透明即可停止搖晃.如圖七所示?!咀ⅲ喝舳鞖鉁剡^低.塑膠反應(yīng)槽放在溫水浴中以熱水浴方式加熱.增加銀鏡反應(yīng)的速率?!?5.實(shí)驗(yàn)完畢后.倒出塑膠反應(yīng)槽內(nèi)殘留的混合物到指定的廢液回收桶中.由教師統(tǒng)一處理。1.拿著小膠帶取出玻璃片.放玻璃片到小塑料盆的水槽中潤洗.如圖八所示?!咀⒁猓翰灰鲇|到鍍銀的玻璃面.以免鍍銀的薄層剝落而影響鏡面光亮的質(zhì)感?!?.為了加速干燥.取出玻璃片改放到裝有95%酒精的小塑料盆中再次潤洗.如圖七所示。3.用吹風(fēng)機(jī)吹干玻璃片.直至鍍銀薄層的顏色明顯變?yōu)榘咨?如圖八所示。【注意:玻璃片務(wù)必全面吹干.否則會影響鏡面光亮的質(zhì)感。】4.放置玻璃片到鋪有報紙的塑料盆上.用噴漆罐.在鍍銀層上噴漆以保護(hù)銀層。均勻地噴漆后.使用吹風(fēng)機(jī)吹干.如圖九所示。81.取一張名片紙.先均勻地涂抹些許的白膠在紙上.然后黏貼在干燥后的油漆上.如圖九2.撕掉玻璃片的膠帶.使用紙巾沾取少許酒精.擦拭玻璃片。接著放入PU皮證件套后.即完成隨身鏡的制作.如圖十所示。1.若制作銀鏡有瑕疵.可用廚房紙巾沾少許的95%酒精.在玻璃上用力地擦拭.即可擦拭2.擦拭后的玻璃.再用干凈的廚房紙巾沾少許的95%酒精.擦拭數(shù)次直到非常干凈。這玻璃可以重做銀鏡反應(yīng)。利用另類的多倫試劑.DIY隨身鏡的照片.如圖十二所示:9圖十二:DIY隨身鏡(貼上自己拍攝清楚的兩張照片)n原理和概念一、銀鏡的歷史原銀鹽為金屬銀。于1856年.德國物理學(xué)家和天技術(shù).用于反射望遠(yuǎn)鏡的制造。在李比希去世之后.當(dāng)安全立法最終禁止使用汞制造鏡子時.李比希鍍銀技術(shù)才得到廣泛的采用.最終成為現(xiàn)代鏡像制造的基礎(chǔ)。至今這個制程仍然應(yīng)用成的.因?yàn)殂y色鏡子反射的光線會有輕微的粉紅色調(diào).可以增強(qiáng)膚色。二、多倫試劑由于多倫試劑的保質(zhì)期很短而不能在市場上買到.因此必須在實(shí)驗(yàn)室中新鮮制備。常見的制備包括兩個步驟。首先.滴加氫氧化鈉溶液到硝酸銀溶液中.銀離子先在水中形成銀水體的形式從溶液中沉淀出來.其反應(yīng)如式[1]所示:接著.加入足量的氨水以溶解棕色氧化銀.此溶液含有混合物中的[Ag(NH3)2]+錯離子.此為多倫試劑的主要成分.其反應(yīng)如式[2a]或[2b]所示:Ag2O(s)+4NH3(aq)+2NaNO3(aq)+H2O(l)→2[Ag(NH3)2]NO3(aAg2O(s)+4NH3(aq)+2NaNO3(aq)+H2O(l)→三、銀鏡反應(yīng)金屬涂料(Metalliccoatings)廣泛用于工業(yè)中.特別是銀涂料.該技術(shù)基于眾所周知的銀鏡反應(yīng).亦即堿性的銀氨錯離子(Ag(NH3)2+)溶液中的銀離子(當(dāng)作氧化劑)與醛類等物質(zhì)(當(dāng)作還原劑.例如:葡萄糖.以НОСН2(CHОН)4СООH表示)反應(yīng).銀離子被還原成金屬銀.并以鏡面涂層的形式沉淀在玻璃的表面上.而醛類的醛官能基被氧化成羧酸或羧酸鹽.如式[3a]或[3b]所示:本實(shí)驗(yàn)使用另類的多倫試劑系以硝酸銨溶液取代濃氨水.混合硝酸銀、硝酸銨及氫氧化鈉溶液.其化學(xué)反應(yīng)是混合三種溶液產(chǎn)生水溶性的氫氧化二氨銀(DiamminesiAg(NH3)2OH).其反應(yīng)如式[4]所示。接著.進(jìn)行銀鏡反應(yīng).氫氧化二氨銀與醛類(以RCHO表示)或葡萄糖(以C6H12O

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