硫酸銀進(jìn)行葡萄糖的銀鏡反應(yīng)的創(chuàng)新實驗

薛詩培

（云南省楚雄東興中學(xué)，云南 楚雄）

銀鏡反應(yīng)是驗證醛基和酮基還原性的典型反應(yīng)，通常情況下采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的硝酸銀溶液和2%氨水所反應(yīng)生成的含有銀離子銨離子的絡(luò)合物銀氨配離子溶液和葡萄糖在水浴加熱的條件下發(fā)生反應(yīng)，該種配合物溶液被氧化為羧酸而其中的銀離子被還原為銀單質(zhì)，在光滑的玻璃表面形成一層光亮的銀鏡，所以被形象稱為銀鏡反應(yīng)。

一、模仿硝酸銀的操作進(jìn)行銀鏡反應(yīng)的困難

1.硝酸銀是在溶液中與一水合氨絡(luò)合成為銀氨配離子的，而硫酸銀作為一種微溶物質(zhì)，無法在溶液中進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)。

2.傳統(tǒng)的銀鏡反應(yīng)操作所使用的裝置較為復(fù)雜，耗時較長。

二、硫酸銀銀鏡反應(yīng)的實驗探究

查閱有關(guān)資料結(jié)合化學(xué)知識經(jīng)驗判斷得出猜想，針對硫酸銀無法形成一定濃度的水溶液這一問題，我進(jìn)行了多次實驗，對如何讓硫酸銀發(fā)生類似硝酸銀的銀鏡反應(yīng)的實驗探究。最終得出了硫酸銀發(fā)生銀鏡反應(yīng)的較好方法：①直接使用濃氨水和硫酸銀固體反應(yīng)形成含有銀氨配離子的溶液；②提高葡萄糖濃度至常溫下飽和濃度；③創(chuàng)造堿性條件使葡萄糖體現(xiàn)還原性，使用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至9-11；④不加熱。

三、實驗探究過程的描述

1.用沸水最大限度地提高硫酸銀的溶解度法

實驗過程：取一干凈的燒杯，取1g硫酸銀固體于燒杯中，加入250ml加熱至97℃的沸水并用玻璃棒攪拌使其盡可能溶解。并在燒杯底部使用電爐加熱保持溫度，至固體無法溶解時取上層溶液5ml于試管，滴加2%氨水，產(chǎn)生棕色物質(zhì)，繼續(xù)滴加氨水至棕色物質(zhì)恰好大部分溶解時將試管放于另一內(nèi)置沸水的燒杯中，滴加6滴葡萄糖溶液，靜置觀察現(xiàn)象。

實驗現(xiàn)象：試管壁僅出現(xiàn)極薄的單質(zhì)銀。

實驗分析：由于硫酸銀的溶解度-溫度曲線較為平緩，提高溶解溫度并不能明顯提高硫酸銀在水中的溶解度。

實驗結(jié)論：無法通過升高溫度的方法提高硫酸銀的溶解度至可以發(fā)生銀鏡反應(yīng)的程度。

2.直接使用固體配制銀氨溶液法

實驗過程：取1g硫酸銀于燒杯中，加入足量濃氨水，至硫酸銀大部分溶解。取5ml溶液于試管，滴加6滴葡萄糖溶液于試管中，將試管放置于熱水中水浴加熱。觀察現(xiàn)象

實驗現(xiàn)象：10分鐘后溶液顏色逐漸變深，15分鐘后在試管壁生成光亮的銀鏡。

實驗分析：這個實驗證明了使用硫酸銀和氨水直接生成銀氨溶液的思路是正確的，但實驗同樣存在以下幾點很大的缺點：①使用濃氨水配溶液，需要水浴加熱使大量氨氣逸出，增大對人的刺激，且對環(huán)境不利；②所需裝置較為復(fù)雜；③反應(yīng)時間過長。

實驗結(jié)論：直接使用固體和氨水配制銀氨溶液的方法是可行的，但傳統(tǒng)的水浴操作在實際試驗中不適合被采用。

3.直接使用固體配制銀氨溶液，調(diào)節(jié)PH使葡萄糖中的醛基在常溫下體現(xiàn)強還原性

實驗過程：取1g硫酸銀于燒杯中，加入足量濃氨水，至硫酸銀大部分溶解。取葡萄糖溶液6滴，滴入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至10，靜置觀察現(xiàn)象。

實驗現(xiàn)象：約3分鐘后，溶液開始變黑。約5分鐘，在試管壁生成了光亮的銀鏡

實驗分析：不需加熱的方法減少了氨氣的逸出對人的刺激及對環(huán)境的污染。但還原時間仍然較長。

實驗結(jié)論：這樣的改進(jìn)已經(jīng)較大程度解決了硫酸銀銀鏡反應(yīng)發(fā)生困難的問題，但實際操作中，所需時間仍然較長。

4.直接使用固體配制銀氨溶液，調(diào)節(jié)pH，增大葡萄糖濃度提高平均反應(yīng)速率

實驗過程：取1g硫酸銀于燒杯中，加入足量濃氨水，至硫酸銀大部分溶解。取飽和葡萄糖溶液6滴，滴入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH至10，靜置觀察現(xiàn)象。

實驗現(xiàn)象：在滴入飽和葡萄糖之后溶液立刻變黑，并立刻在試管壁出現(xiàn)了光亮的銀鏡。

實驗分析：通過提高葡萄糖濃度的方法顯著地提高了平均反應(yīng)速率，不需加熱的改進(jìn)使實驗較原來的實驗有了操作簡便、儀器要求低、對環(huán)境友好、對人刺激小等優(yōu)點。

實驗結(jié)論：使用這樣的方法已經(jīng)較為完美地解決了硫酸銀作為一種微溶物質(zhì)，無法在溶液中進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)，傳統(tǒng)的銀鏡反應(yīng)操作所使用的裝置較為復(fù)雜，耗時較長的問題。更加適合作為實驗創(chuàng)新的模范在課堂上展示。且經(jīng)過反復(fù)實踐對比，使用這個方法所制作的銀鏡教硝酸銀銀鏡相比成功率更高，所用時間更短。生成的銀鏡更加光亮、均勻。

四、實驗中應(yīng)該注意的問題

1.所使用的玻璃儀器內(nèi)部表面必須足夠潔凈。經(jīng)過重復(fù)試驗，建議使用10%氫氧化鈉洗滌后用清水沖洗，重復(fù)2~3遍以上步驟。若儀器未清洗干凈，可能會出現(xiàn)銀鏡不均勻甚至無法生成銀鏡的問題。

2.不要將固體硫酸銀完全溶解，避免出現(xiàn)氨水過量的問題，氨水過量使得銀氨配離子的穩(wěn)定性增強，降低了銀氨溶液的氧化性。

3.銀氨溶液需要現(xiàn)配現(xiàn)用，久置生成極不穩(wěn)定易爆物質(zhì)氮化銀，反應(yīng)后的溶液應(yīng)及時倒掉，避免久置后因碰撞發(fā)生爆炸傷人的事故。

4.加入最后一種溶液后應(yīng)迅速震蕩并迅速放置，否則可能會因為銀無法均勻析出而出現(xiàn)黑點。

5.應(yīng)控制加入氫氧化鈉的量，經(jīng)試驗證明，氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH為9~11為最佳反應(yīng)的pH區(qū)間，若pH過高會使生成的銀鏡發(fā)黑，達(dá)不到光亮的程度。

6.實驗結(jié)束后，儀器的上附著銀可以使用2%左右的稀硝酸清洗后生成硝酸銀備用，減少貴重試劑的浪費。