Χημικό πείραμα: απόκτηση ενός ασημένιου καθρέφτη. Ποια είναι η ουσία της αντίδρασης ενός καθρέφτη αργύρου Η αντίδραση ενός καθρέφτη αργύρου με ένα διάλυμα αμμωνίας οξειδίου του αργύρου;
Το πείραμα με το όμορφο αποτέλεσμα του σχηματισμού μιας επικάλυψης καθρέφτη στο γυαλί είναι πολύ οπτικό. Αυτή η αντίδραση απαιτεί εμπειρία και υπομονή. Σε αυτό το άρθρο θα μάθετε για την απαραίτητη και συγκεκριμένη προετοιμασία του εξοπλισμού και επίσης θα δείτε ποιες εξισώσεις αντίδρασης λαμβάνει χώρα αυτή η διαδικασία.
Η ουσία της αντίδρασης ασημένιος καθρέφτης- στο σχηματισμό μεταλλικού αργύρου ως αποτέλεσμα μιας αντίδρασης οξειδοαναγωγής κατά την αλληλεπίδραση ενός διαλύματος αμμωνίας οξειδίου του αργύρου παρουσία αλδεΰδων.
"Silver Mirror" (δοκιμαστικός σωλήνας στα αριστερά)Για να δημιουργήσετε ένα ανθεκτικό στρώμα αργύρου θα χρειαστείτε:
- γυάλινη φιάλη χωρητικότητας έως 100 ml.
- διάλυμα αμμωνίας (2,5-4%).
- νιτρικός άργυρος (2%);
- υδατικό διάλυμα φορμαλδεΰδης (40%).
Αντ 'αυτού, μπορείτε να πάρετε ένα έτοιμο αντιδραστήριο Tollens - ένα διάλυμα αμμωνίας οξειδίου του αργύρου. Για να το δημιουργήσετε, πρέπει να προσθέσετε 1 γραμμάριο νιτρικού αργύρου σε 10 σταγόνες νερό (αν το υγρό θα αποθηκευτεί για μεγάλο χρονικό διάστημα, πρέπει να το τοποθετήσετε σε σκοτεινό μέρος ή σε γυάλινο δοχείο με σκούρα τοιχώματα). Αμέσως πριν από το πείραμα, το διάλυμα (περίπου 3 ml) πρέπει να αναμιχθεί σε αναλογία 1:1 με υδατικό διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου 10%. Ο άργυρος μπορεί να κατακρημνιστεί, επομένως αραιώνεται με αργή προσθήκη διαλύματος αμμωνίας. Συνιστούμε να πραγματοποιήσετε ένα άλλο θεαματικό πείραμα με διάλυμα αμμωνίας και να εκτυπώσετε μια «χημική φωτογραφία».
Η αντίδραση διεξάγεται σε θερμοκρασία δωματίου. Απαραίτητη προϋπόθεση για έναν επιτυχημένο τελικό είναι τα απόλυτα καθαρά και λεία τοιχώματα του γυάλινου δοχείου. Εάν υπάρχουν τα παραμικρά σωματίδια ρύπων στους τοίχους, το ίζημα που λαμβάνεται ως αποτέλεσμα του πειράματος θα γίνει ένα χαλαρό στρώμα μαύρου ή σκούρου γκρι χρώματος.
Για να καθαρίσετε τη φιάλη πρέπει να χρησιμοποιήσετε διαφορετικών τύπωναλκαλικά διαλύματα Έτσι, για επεξεργασία, μπορείτε να πάρετε ένα διάλυμα, το οποίο μετά τον καθαρισμό πρέπει να ξεπλυθεί με απεσταγμένο νερό. Είναι απαραίτητο να ξεπλύνετε τη φιάλη του καθαριστικού πολλές φορές.
Γιατί είναι τόσο σημαντική η καθαριότητα του σκάφους;
Το γεγονός είναι ότι τα κολλοειδή σωματίδια αργύρου που σχηματίζονται στο τέλος του πειράματος πρέπει να προσκολλώνται σταθερά στην επιφάνεια του γυαλιού. Δεν πρέπει να υπάρχουν λίπη ή μηχανικά σωματίδια στην επιφάνειά του. το νερό δεν περιέχει άλατα και είναι ιδανικό για τον τελικό καθαρισμό της φιάλης. Μπορεί να παρασκευαστεί στο σπίτι, αλλά είναι πιο εύκολο να αγοράσετε έτοιμο υγρό.
Εξίσωση αντίδρασης καθρέφτη αργύρου:
Ag2O + 4 NH3·Н2О ⇄ 2ОН + 3Н2О,
όπου το ΟΗ είναι το διαμίνη υδροξείδιο του αργύρου, που λαμβάνεται με τη διάλυση του οξειδίου του μετάλλου σε ένα υδατικό διάλυμα αμμωνίας.
Μόριο συμπλόκου διαμίνης αργύρου
Σπουδαίος!Η αντίδραση λειτουργεί σε χαμηλές συγκεντρώσεις αμμωνίας - παρατηρήστε προσεκτικά τις αναλογίες!
Έτσι προχωρά το τελικό στάδιο της αντίδρασης:
R (οποιαδήποτε αλδεΰδη)-CH=O + 2OH → 2Ag (κολλοειδές αργύρου που καταβυθίστηκε) ↓ + R-COONH4 + 3NH3 + H2O
Είναι καλύτερα να πραγματοποιήσετε το δεύτερο στάδιο της αντίδρασης θερμαίνοντας προσεκτικά τη φιάλη πάνω από τη φλόγα του καυστήρα - αυτό θα αυξήσει τις πιθανότητες επιτυχίας του πειράματος.
Τι μπορεί να δείξει η αντίδραση ενός ασημένιου καθρέφτη;
Αυτή η ενδιαφέρουσα χημική αντίδραση όχι μόνο δείχνει ορισμένες καταστάσεις μιας ουσίας - μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον ποιοτικό προσδιορισμό των αλδεΰδων. Δηλαδή, μια τέτοια αντίδραση θα λύσει το ερώτημα: αν υπάρχει ομάδα αλδεΰδης στο διάλυμα ή όχι.
Γενικός δομικός τύπος αλδεΰδων
Για παράδειγμα, σε μια παρόμοια διαδικασία μπορείτε να μάθετε εάν ένα διάλυμα περιέχει γλυκόζη ή φρουκτόζη. Η γλυκόζη θα δώσει ένα θετικό αποτέλεσμα - θα πάρετε έναν "ασημένιο καθρέφτη", αλλά η φρουκτόζη περιέχει μια ομάδα κετόνης και είναι αδύνατο να ληφθεί ένα ίζημα αργύρου. Για να γίνει η ανάλυση, αντί για διάλυμα φορμαλδεΰδης, είναι απαραίτητο να προστεθεί διάλυμα γλυκόζης 10%. Ας δούμε γιατί και πώς το διαλυμένο ασήμι μετατρέπεται σε στερεό ίζημα:
2OH + 3H2O + C6H12O6 (γλυκόζη) = 2Ag6+ 4NH3∙H2O + C6H12O7 (σχηματίζεται γλυκονικό οξύ).
Είναι απαραίτητο να καταλάβουμε ποια είναι η αντίδραση του ασημένιου καθρέφτη; Η αντίδραση καθρέφτη αργύρου είναι η διαδικασία αναγωγής του μεταλλικού αργύρου από ένα διάλυμα αμμωνίας οξειδίου του αργύρου.
Ag2O + 4NH4OH ↔ 2OH + H2O
Το οξείδιο του αργύρου σε ένα υδατικό διάλυμα αμμωνίας διαλύεται για να σχηματίσει μια σύνθετη ένωση αργύρου - υδροξείδιο της διαμίνης αργύρου (Ι) ΟΗ.
Με την προσθήκη οποιασδήποτε αλδεΰδης (φορμαλδεΰδης) σε μια ένωση συμπλόκου αργύρου, σχηματίζεται μεταλλικός άργυρος ως αποτέλεσμα μιας αντίδρασης οξείδωσης-αναγωγής. Ως αποτέλεσμα της αντίδρασης, μια όμορφη επίστρωση καθρέφτη από ασήμι ή ένας καθρέφτης θα σχηματιστεί στα τοιχώματα του γυάλινου δοκιμαστικού σωλήνα.
R-CH=O + 2OH → 2Ag ↓ + R-COONH4 + 3NH3 + H2O
Σε οποιοδήποτε εγχειρίδιο χημείας μπορείτε να διαβάσετε ότι η αντίδραση του καθρέφτη αργύρου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση αλδεΰδων. Για παράδειγμα, η γλυκόζη δίνει μια αντίδραση «ασημένιου καθρέφτη», αλλά η φρουκτόζη όχι. Ωστόσο, υπάρχουν πολλές χημικές ουσίες που, όπως οι αλδεΰδες, μπορούν να αντιδράσουν με τον ασημένιο καθρέφτη.
Πώς μπορείτε να πραγματοποιήσετε την αντίδραση του ασημένιου καθρέφτη στην πράξη;
Με την πρώτη ματιά, φαίνεται ότι είναι πολύ εύκολο να πραγματοποιηθεί η αντίδραση ασημί καθρέφτη, αλλά αυτό δεν είναι απολύτως αλήθεια. Όλα φαίνονταν απλά, μπορείτε να πάρετε ένα διάλυμα αμμωνίας με λίγη αλδεΰδη, θα μπορούσε να είναι ένα διάλυμα φορμαλδεΰδης ή γλυκόζης και να πραγματοποιήσετε την αντίδραση του καθρέφτη αργύρου. Ωστόσο, αυτή είναι μια απλή και πρωτόγονη προσέγγιση για την κατανόηση της αντίδρασης του ασημένιου καθρέφτη; Αυτή η αντίδραση μπορεί να οδηγήσει σε απογοήτευση. Αντί για την αναμενόμενη επίστρωση καθρέφτη στο γυαλί, μπορεί να σχηματιστεί ένα μαύρο ή καφέ εναιώρημα ασημιού σε διάλυμα.Συνήθως η αντίδραση είναι αυτή με απλό τρόπο, στις περισσότερες περιπτώσεις καταλήγει σε αποτυχία. Ακόμα κι αν καταφέρουν να δημιουργήσουν έναν καθρέφτη, θα είναι πολύ χαμηλής ποιότητας. Το ασημένιο στρώμα αποδεικνύεται εύθραυστο και ανώμαλο. Γιατί συμβαίνει αυτό; Υπάρχουν πολλοί λόγοι για μια τέτοια ανεπιτυχή αντίδραση. Από αυτούς, μπορούν να διακριθούν δύο κύριοι λόγοι: η μη συμμόρφωση με τις απαραίτητες προϋποθέσεις για την αντίδραση ή μια κακώς προετοιμασμένη γυάλινη επιφάνεια για ασημοποίηση.
Ως αποτέλεσμα της αντίδρασης, σχηματίζεται ένα θετικά φορτισμένο ιόν αργύρου, το οποίο συνδυάζεται με την ομάδα αλδεΰδης για να σχηματίσει μικροσκοπικά ή κολλοειδή σωματίδια αργύρου. Τέτοια μικροσκοπικά σωματίδια μπορούν να προσκολληθούν σφιχτά στην επιφάνεια του γυαλιού ή να παραμείνουν σε διάλυμα με τη μορφή ενός ασημένιου εναιωρήματος.
Προκειμένου τα σωματίδια κολλοειδούς αργύρου να προσκολληθούν αξιόπιστα στο γυαλί και να σχηματίσουν ένα ισχυρό και ομοιόμορφο στρώμα αργύρου, δηλαδή έναν καθρέφτη, η επιφάνεια του γυαλιού πρέπει πρώτα να απολιπανθεί πριν από την ασημοποίηση. Η επιφάνεια του γυαλιού δεν πρέπει μόνο να είναι απόλυτα καθαρή, αλλά και όσο το δυνατόν πιο λεία.
Ο κύριος ρύπος του γυαλιού είναι το λίπος, το οποίο πρέπει να αφαιρεθεί. Για την απομάκρυνση του λίπους, χρησιμοποιείται ένα αλκαλικό διάλυμα και ένα ζεστό μείγμα χρωμίου και στη συνέχεια το ποτήρι πλένεται πολλές φορές με απεσταγμένο νερό. Εάν δεν υπάρχει αλκάλιο, ως έσχατη λύση μπορείτε να χρησιμοποιήσετε συνηθισμένο συνθετικό απορρυπαντικόγια πιάτα. Μετά την απολίπανση, είναι χρήσιμο να ξεπλύνετε το ποτήρι με διάλυμα χλωριούχου κασσιτέρου και απεσταγμένου νερού.
Όλα τα διαλύματα πρέπει να γίνονται με απεσταγμένο νερό. Εάν δεν υπάρχει διαθέσιμο απεσταγμένο νερό, ως έσχατη λύση, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το νερό της βροχής. Για τη μείωση του μεταλλικού αργύρου στην αντίδραση του καθρέφτη αργύρου, χρησιμοποιούνται συχνά αναγωγικοί παράγοντες: φορμαλδεΰδη ή γλυκόζη. Η επιλογή αυτών των δύο ουσιών εξαρτάται από το σκοπό για τον οποίο θα χρησιμοποιηθεί η χημική αντίδραση.
Αντίδραση καθρέφτη αργύρου με χρήση φορμαλδεΰδης
Για την επίδειξη του πειράματος, η αντίδραση ενός ασημένιου καθρέφτη μπορεί να πραγματοποιηθεί με τη συμμετοχή φορμαλδεΰδης. Εάν πρέπει να φτιάξετε έναν καθρέφτη υψηλής ποιότητας με ανθεκτική και ομοιόμορφη επιφάνεια, είναι προτιμότερο να χρησιμοποιήσετε γλυκόζη.Για το ασήμι γυαλί, είναι καλύτερο να πάρετε ασήμι, το οποίο περιέχει αλάτι αργύρου - νιτρικό άργυρο. Διαλύματα αμμωνίας και αλκαλίου προστίθενται στο νιτρικό άργυρο. Η εναπόθεση αργύρου στο γυαλί πρέπει να γίνεται σε αλκαλικό διάλυμα. Σε αυτή την περίπτωση, δεν πρέπει να υπάρχει πολύ αλκαλικό διάλυμα, καθώς η περίσσεια του είναι επίσης ανεπιθύμητη. Ανάλογα με την τεχνική, η αντίδραση του καθρέφτη αργύρου πραγματοποιείται σε θερμοκρασία δωματίου ή όταν θερμαίνεται.
Όταν το διάλυμα πάρει χρώμα καστανός, αυτό σημαίνει ότι στο διάλυμα έχουν σχηματιστεί μικροσκοπικά κολλοειδή σωματίδια αργύρου. Αργότερα, μια λεπτή επίστρωση καθρέφτη από μειωμένο ασήμι σχηματίζεται στην επιφάνεια του γυαλιού. Είναι πολύ εύκολο να πραγματοποιήσετε την αντίδραση ενός ασημένιου καθρέφτη, αλλά μπορεί να είναι πολύ δύσκολο να αποκτήσετε έναν καθρέφτη υψηλής ποιότητας. Για να αποκτήσετε μια ασημένια επίστρωση υψηλής ποιότητας - έναν ασημένιο καθρέφτη, πρέπει να ξοδέψετε πολλή δουλειά και πρέπει να είστε προσεκτικοί και πολύ επίμονοι.
Για πείραμα, μπορείτε να πραγματοποιήσετε απλή ασημοποίηση γυαλιού, με σκοπό την προκαταρκτική εξοικείωση και να μάθετε ποια είναι η αντίδραση ενός ασημένιου καθρέφτη; Όταν αποδεικνύεται αυτή η αντίδραση, ο καθρέφτης μπορεί να μην είναι πολύ καλής ποιότητας.
Για να πραγματοποιήσουμε την αντίδραση θα χρειαστούμε: μια καθαρή γυάλινη φιάλη χωρητικότητας 50 - 100 ml, ένα διάλυμα αμμωνίας σε συγκέντρωση 2,5 έως 4 τοις εκατό, ένα διάλυμα νιτρικού αργύρου 2 τοις εκατό και ένα διάλυμα φορμαλδεΰδης.
Πριν από την αργυροποίηση, προετοιμάζουμε τη φιάλη για χημική αντίδραση. Ας καθαρίσουμε τη φιάλη από μηχανικές ακαθαρσίες σκουπίζοντάς την με μια βούρτσα και σαπούνι και στη συνέχεια ξεπλύνουμε τη φιάλη με απεσταγμένο νερό. Στη συνέχεια το ξεπλένουμε με ένα μείγμα χρωμίου, και μετά το ξεπλένουμε ξανά με απεσταγμένο νερό.
Ρίξτε διάλυμα 2 τοις εκατό στο ένα τέταρτο της φιάλης και στη συνέχεια προσθέστε σταδιακά διάλυμα αμμωνίας σε αυτό το διάλυμα. Ένα διάλυμα αμμωνίας παρασκευάζεται με ρυθμό λήψης διαλύματος αμμωνίας 25% και αραίωσης με απεσταγμένο νερό 8 έως 10 φορές. Προσθέτουμε σταδιακά διάλυμα αμμωνίας στο νιτρικό άργυρο μέχρι το ίζημα που πέφτει να διαλυθεί πλήρως στην περίσσεια του. Στο διάλυμα που έχει σχηματιστεί, προσθέστε σταδιακά ένα διάλυμα φορμαλίνης - 0,5 - 1 ml κατά μήκος του τοιχώματος. Τοποθετήστε τη γυάλινη φιάλη σε ένα δοχείο με ζεστό ή ακόμα καλύτερα βραστό νερό. Σύντομα θα αρχίσει να σχηματίζεται πάνω στη φιάλη, που σχηματίζει έναν ωραίο ασημί καθρέφτη.
Το κύριο μειονέκτημα αυτής της τεχνικής είναι ότι στο διάλυμα νιτρικού αργύρου, πρέπει να προσθέσετε όχι μόνο ένα διάλυμα αμμωνίας, αλλά και ένα αλκάλιο (αυτό μπορεί να είναι υδροξείδιο του νατρίου - NaOH ή υδροξείδιο του καλίου - ΚΟΗ). Για να αποκτήσετε μια επίστρωση καθρέφτη υψηλής ποιότητας, πρέπει πρώτα να προσθέσετε αμμωνία και μετά αλκάλι.
Για να δείξετε απλώς την αντίδραση ενός ασημένιου καθρέφτη, μπορείτε να κάνετε το αντίθετο: πρώτα προσθέστε αλκάλιο στο νιτρικό άργυρο μέχρι να σταματήσει ο σχηματισμός καφέ ιζήματος - (Ag2O) και στη συνέχεια προσθέστε ένα διάλυμα αμμωνίας μέχρι να διαλυθεί πλήρως το ίζημα:
2Ag+ + 2OH - = Ag2O + H2O
Ag2O + 4NH3 + H2O = 2OH
Κατά την εκτέλεση αυτής της τεχνικής, μπορεί να σχηματιστεί ένα λευκό ίζημα, πιθανότατα θα είναι μεθεναμίνη (ή εξαμεθυλενοτετραμίνη):
6CH2O + 4NH3 = (CH2)6N4 + 6H2O
Ο σχηματισμός λευκού ιζήματος είναι κακό σημάδι και δεν συμβάλλει στην απόκτηση ενός καθρέφτη υψηλής ποιότητας.
Πρέπει να σημειωθεί ιδιαίτερα ότι η αντίδραση ενός ασημένιου καθρέφτη πρέπει απαραίτητα να γίνεται σε αλκαλικό περιβάλλον και όχι σε όξινο. Σε όξινο περιβάλλον, η αντίδραση του ασημένιου καθρέφτη θα πραγματοποιηθεί χωρίς το σχηματισμό ασημένιας επίστρωσης. Μερικές φορές συμβαίνει ότι κατά την ανάμειξη αντιδραστηρίων, το μέσο γίνεται ξαφνικά όξινο. Αρκεί να προσθέσουμε περίσσεια αλκαλίου στο μείγμα αντίδρασης και αμέσως σχηματίζεται ένας ασημένιος καθρέφτης στα τοιχώματα του γυάλινου δοκιμαστικού σωλήνα.
Αντίδραση καθρέφτη αργύρου με χρήση γλυκόζης
Η αντίδραση καθρέφτη αργύρου με χρήση γλυκόζης μπορεί να πραγματοποιηθεί όχι μόνο για να αποδειχθεί η χημική αντίδραση, αλλά και για να ληφθεί ένας υψηλής ποιότητας ασημένιος καθρέφτης ή αγώγιμη επιφάνεια.Όλοι γνωρίζουν καλά ότι η αντίδραση του καθρέφτη αργύρου είναι μια χημική διαδικασία για την αναγωγή του μεταλλικού αργύρου από ένα διάλυμα αμμωνίας οξειδίου του αργύρου (αντιδραστήριο Tollens).
Η αντίδραση ασημί καθρέφτη είναι η βάση για την παραγωγή ασημένιων κατόπτρων. Για να μην οξειδωθεί και να σχηματίσει μαύρο το μεταλλικό ασήμι (Ag) (Ag2S), δηλαδή να μην γίνει θαμπό και γρατσουνισμένο, επικαλύπτεται με ένα προστατευτικό βερνίκι. Για να ασημίσετε έναν καθρέφτη, πρέπει να προετοιμάσετε δύο πρόσφατα παρασκευασμένα διαλύματα (Α και Β).
Λύση - Α
Σε 100 ml απεσταγμένου νερού, διαλύουμε 6 γραμμάρια νιτρικού αργύρου - (AgNO3), προσθέτουμε ένα υδατικό διάλυμα αμμωνίας σε αυτό το διάλυμα μέχρι να διαλυθεί το ίζημα που σχηματίστηκε αρχικά. Στη συνέχεια, προσθέστε αλκάλι στο προκύπτον διάλυμα - 70 ml διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου 3 τοις εκατό (NaOH) και ρίξτε ξανά σε ένα υδατικό διάλυμα αμμωνίας έως ότου το διάλυμα είναι εντελώς διαυγές (χωρίς περίσσεια). Το προκύπτον διάλυμα αραιώνεται με απεσταγμένο νερό στα 500 ml.Λύση – Β
Σε 25 ml απεσταγμένου νερού, διαλύουμε 1,3 γραμμάρια γλυκόζης (μία σταγόνα πυκνού νιτρικού οξέος - HNO3 προστίθεται στο διάλυμα που προκύπτει) και βράζουμε το διάλυμα που προκύπτει για δύο λεπτά. Στη συνέχεια ψύξτε το διάλυμα και αραιώστε το με τον ίδιο όγκο αλκοόλης.Διαλύματα: Τα Α και Β αναμειγνύονται πριν από τη χρήση σε αναλογία 10:1. Μετά την ανάμειξη των διαλυμάτων, ένα παχύ φιλμ από ασήμι σχηματίζεται στο γυαλί μέσα σε 30 λεπτά.
Πριν ασημοποιήσετε έναν καθρέφτη, πρέπει να καθαρίσετε καλά το γυαλί. Αυτό είναι πολύ σημαντικό και απαραίτητη προϋπόθεση. Για να αποκτήσετε μια επίστρωση καθρέφτη υψηλής ποιότητας, αυτή η κατάσταση δεν μπορεί να παραμεληθεί. Η γυάλινη επιφάνεια καθαρίζεται με ζεστό μείγμα - HNO3 + K2Cr2O7, στη συνέχεια το γυαλί ξεπλένεται σε απεσταγμένο νερό και επεξεργάζεται με οινόπνευμα.
Για να ληφθεί ένα παχύτερο στρώμα αργύρου, η επιφανειακή επεξεργασία του επαργυρωμένου γυαλιού επαναλαμβάνεται ξανά με φρεσκοπαρασκευασμένα τμήματα διαλυμάτων, μία ή δύο ακόμη φορές. Στη συνέχεια πλένεται με νερό και αλκοόλη, σχηματίζεται ένα ίζημα αργύρου.
Αντίδραση καθρέφτη αργύρου με χρήση σακχαρόζης
Η αντίδραση καθρέφτη αργύρου μπορεί να πραγματοποιηθεί (εάν δεν υπάρχει φορμαλδεΰδη ή γλυκόζη) με τη συμμετοχή σακχαρόζης. Πριν από την αντίδραση, η σακχαρόζη υδρολύεται χρησιμοποιώντας θειικά και νιτρικά οξέα αραιωμένα σε συγκέντρωση 10 τοις εκατό. Ένα όξινο διάλυμα προστίθεται σε ένα υδατικό διάλυμα ζάχαρης σε αναλογία: 10 ml οξέος ανά 100 γραμμάρια ζάχαρης. Βράζουμε το διάλυμα που προκύπτει για 15 – 20 λεπτά. Υποκείμενο σε υδρόλυση, η σακχαρόζη γίνεται ένα μείγμα γλυκόζης και φρουκτόζης.Αντίδραση καθρέφτη αργύρου με χρήση αμύλου
Η χρήση αμύλου στην αντίδραση αντί για γλυκόζη οδηγεί σε αποτυχία. Αυτό συμβαίνει επειδή το άμυλο δεν μετατρέπεται πλήρως σε γλυκόζη ως αποτέλεσμα της υδρόλυσης. Με αυτή τη μερική υδρόλυση του αμύλου, σχηματίζονται δεξτρίνες - πολυσακχαρίτες, οι οποίοι, όπως και το άμυλο, αποτελούνται από μονάδες γλυκόζης που έχουν μικρότερο μοριακό βάρος, σε αντίθεση με το άμυλο. Οι δεξτρίνες, στο τέλος των αλυσίδων, έχουν ομάδες αλδεΰδης που μειώνουν το ιόν αργύρου, αλλά αυτό παράγει ένα μαύρο κολλοειδές διάλυμα αργύρου, αντί για την αναμενόμενη κατοπτρική επικάλυψη. Ο μεταλλικός άργυρος δεν κατακάθεται στην επιφάνεια του γυαλιού, προφανώς επειδή τα μακρά γραμμικά μόρια των δεξτρινών σταθεροποιούν το κολλοειδές διάλυμα αργύρου. Αυτά τα μόρια, με άλλα λόγια, εκτελούν τη λειτουργία ενός προστατευτικού κολλοειδούς. Προκειμένου να αποφευχθεί ο σχηματισμός ενός μαύρου κολλοειδούς διαλύματος αργύρου, είναι απαραίτητη η πλήρης υδρόλυση του αμύλου. Πριν ξεκινήσετε ένα χημικό πείραμα, είναι απαραίτητο να μάθετε τι είναι η αλδεΰδη, η παρουσία της οποίας πρέπει να προσδιοριστεί. Οι αλδεΰδες είναι μια ομάδα οργανικών ενώσεων στις οποίες το άτομο άνθρακα έχει διπλό δεσμό με ένα άτομο οξυγόνου. Κάθε τέτοια ένωση περιέχει μια ομάδα >C=O. Η ουσία της αντίδρασης είναι ότι ως αποτέλεσμα σχηματίζεται μεταλλικός άργυρος, ο οποίος εναποτίθεται στην επιφάνεια. Η αντίδραση διεξάγεται με ουσίες που περιέχουν μια ομάδα αλδεΰδης σε υδατικό διάλυμα όταν θερμαίνεται, παρουσία αμμωνίας. Τις περισσότερες φορές, η ζάχαρη χρησιμοποιείται στην αντίδραση και η συνηθισμένη ζάχαρη χρησιμοποιείται ως αλδεΰδη. Συνήθως χρησιμοποιείται η ουσία που περιέχει αμμωνία.Πρέπει να είστε προσεκτικοί όταν εργάζεστε με άλατα αργύρου, καθώς αφήνουν μαύρα σημάδια. Πραγματοποιήστε το πείραμα με γάντια.
Πώς συμβαίνει η αντίδραση;
?Τα αντιδραστήρια για το πείραμα μπορούν να βρεθούν σε οποιοδήποτε φαρμακείο. Το νιτρικό άργυρο είναι ένα μολύβι λάπις. Μπορείτε επίσης να αγοράσετε φορμαλδεΰδη και αμμωνία. Μεταξύ άλλων, χρειάζεστε χημικά γυάλινα σκεύη. Οι ουσίες με τις οποίες θα πρέπει να αντιμετωπίσετε είναι μη επιθετικές, αλλά οποιαδήποτε χημικά πειράματα γίνονται καλύτερα σε δοκιμαστικούς σωλήνες και φιάλες από χημικό γυαλί. Φυσικά, τα πιάτα πρέπει να πλένονται καλά. Φτιάξτε ένα υδατικό διάλυμα νιτρικού αργύρου AgNO3. Προσθέστε αμμωνία σε αυτό, δηλαδή υδροξείδιο του αμμωνίου NH4OH. Σχηματίζετε οξείδιο αργύρου Ag2O, το οποίο κατακρημνίζεται ως καφέ ίζημα. Στη συνέχεια το διάλυμα γίνεται διαυγές και σχηματίζεται σύμπλοκο ΟΗ. Είναι αυτός που δρα στην αλδεΰδη κατά την αντίδραση οξειδοαναγωγής, η οποία έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό ενός άλατος αμμωνίου. Ο τύπος αυτής της αντίδρασης μοιάζει με αυτό: R-CH=O + 2OH --> RCOONH4 + 2Ag +3NH3 + H2O. Εάν αφήσετε μια γυάλινη ράβδο ή πιάτο στο βάζο κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, μετά από περίπου μια μέρα θα καλυφθεί με ένα γυαλιστερό στρώμα. Το ίδιο στρώμα σχηματίζεται και στα τοιχώματα του αγγείου.
Η αντίδραση μπορεί να γραφτεί με απλοποιημένο τρόπο: R-CH=O + Ag2O --> R-COOH + 2Ag.
Πώς φτιάχνονταν οι καθρέφτες
Πριν από την έλευση της μεθόδου sputtering, η αντίδραση του ασημένιου καθρέφτη ήταν ο μόνος τρόπος για την παραγωγή καθρεφτών σε γυαλί και πορσελάνη. ΣΕ παρούσα στιγμήΑυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται για τη λήψη αγώγιμου στρώματος σε γυαλί, κεραμικά και άλλα διηλεκτρικά. Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιείται για τη δημιουργία επικαλυμμένων οπτικών για φωτογραφικούς φακούς, τηλεσκόπια κ.λπ.Το πείραμα με το όμορφο αποτέλεσμα του σχηματισμού μιας επικάλυψης καθρέφτη στο γυαλί είναι πολύ οπτικό. Αυτή η αντίδραση απαιτεί εμπειρία και υπομονή. Σε αυτό το άρθρο θα μάθετε για την απαραίτητη και συγκεκριμένη προετοιμασία του εξοπλισμού και επίσης θα δείτε ποιες εξισώσεις αντίδρασης λαμβάνει χώρα αυτή η διαδικασία.
Η ουσία της αντίδρασης καθρέφτη αργύρου είναι ο σχηματισμός μεταλλικού αργύρου ως αποτέλεσμα μιας αντίδρασης οξειδοαναγωγής κατά την αλληλεπίδραση ενός διαλύματος αμμωνίας οξειδίου του αργύρου παρουσία αλδεΰδων.
"Silver Mirror" (δοκιμαστικός σωλήνας στα αριστερά)Για να δημιουργήσετε ένα ανθεκτικό στρώμα αργύρου θα χρειαστείτε:
- γυάλινη φιάλη χωρητικότητας έως 100 ml.
- διάλυμα αμμωνίας (2,5-4%).
- νιτρικός άργυρος (2%);
- υδατικό διάλυμα φορμαλδεΰδης (40%).
Αντ 'αυτού, μπορείτε να πάρετε ένα έτοιμο αντιδραστήριο Tollens - ένα διάλυμα αμμωνίας οξειδίου του αργύρου. Για να το δημιουργήσετε, πρέπει να προσθέσετε 1 γραμμάριο νιτρικού αργύρου σε 10 σταγόνες νερό (αν το υγρό θα αποθηκευτεί για μεγάλο χρονικό διάστημα, πρέπει να το τοποθετήσετε σε σκοτεινό μέρος ή σε γυάλινο δοχείο με σκούρα τοιχώματα). Αμέσως πριν από το πείραμα, το διάλυμα (περίπου 3 ml) πρέπει να αναμιχθεί σε αναλογία 1:1 με υδατικό διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου 10%. Ο άργυρος μπορεί να κατακρημνιστεί, επομένως αραιώνεται με αργή προσθήκη διαλύματος αμμωνίας. Συνιστούμε να πραγματοποιήσετε ένα άλλο θεαματικό πείραμα με διάλυμα αμμωνίας και να εκτυπώσετε μια «χημική φωτογραφία».
Η αντίδραση διεξάγεται σε θερμοκρασία δωματίου. Απαραίτητη προϋπόθεση για έναν επιτυχημένο τελικό είναι τα απόλυτα καθαρά και λεία τοιχώματα του γυάλινου δοχείου. Εάν υπάρχουν τα παραμικρά σωματίδια ρύπων στους τοίχους, το ίζημα που λαμβάνεται ως αποτέλεσμα του πειράματος θα γίνει ένα χαλαρό στρώμα μαύρου ή σκούρου γκρι χρώματος.
Για να καθαρίσετε τη φιάλη, πρέπει να χρησιμοποιήσετε διαφορετικούς τύπους αλκαλικών διαλυμάτων. Έτσι, για επεξεργασία, μπορείτε να πάρετε ένα διάλυμα, το οποίο μετά τον καθαρισμό πρέπει να ξεπλυθεί με απεσταγμένο νερό. Είναι απαραίτητο να ξεπλύνετε τη φιάλη του καθαριστικού πολλές φορές.
Γιατί είναι τόσο σημαντική η καθαριότητα του σκάφους;
Το γεγονός είναι ότι τα κολλοειδή σωματίδια αργύρου που σχηματίζονται στο τέλος του πειράματος πρέπει να προσκολλώνται σταθερά στην επιφάνεια του γυαλιού. Δεν πρέπει να υπάρχουν λίπη ή μηχανικά σωματίδια στην επιφάνειά του. το νερό δεν περιέχει άλατα και είναι ιδανικό για τον τελικό καθαρισμό της φιάλης. Μπορεί να παρασκευαστεί στο σπίτι, αλλά είναι πιο εύκολο να αγοράσετε έτοιμο υγρό.
Εξίσωση αντίδρασης καθρέφτη αργύρου:
Ag2O + 4 NH3·Н2О ⇄ 2ОН + 3Н2О,
όπου το ΟΗ είναι το διαμίνη υδροξείδιο του αργύρου, που λαμβάνεται με τη διάλυση του οξειδίου του μετάλλου σε ένα υδατικό διάλυμα αμμωνίας.
Μόριο συμπλόκου διαμίνης αργύρου
Σπουδαίος!Η αντίδραση λειτουργεί σε χαμηλές συγκεντρώσεις αμμωνίας - παρατηρήστε προσεκτικά τις αναλογίες!
Έτσι προχωρά το τελικό στάδιο της αντίδρασης:
R (οποιαδήποτε αλδεΰδη)-CH=O + 2OH → 2Ag (κολλοειδές αργύρου που καταβυθίστηκε) ↓ + R-COONH4 + 3NH3 + H2O
Είναι καλύτερα να πραγματοποιήσετε το δεύτερο στάδιο της αντίδρασης θερμαίνοντας προσεκτικά τη φιάλη πάνω από τη φλόγα του καυστήρα - αυτό θα αυξήσει τις πιθανότητες επιτυχίας του πειράματος.
Τι μπορεί να δείξει η αντίδραση ενός ασημένιου καθρέφτη;
Αυτή η ενδιαφέρουσα χημική αντίδραση όχι μόνο δείχνει ορισμένες καταστάσεις μιας ουσίας - μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον ποιοτικό προσδιορισμό των αλδεΰδων. Δηλαδή, μια τέτοια αντίδραση θα λύσει το ερώτημα: αν υπάρχει ομάδα αλδεΰδης στο διάλυμα ή όχι.
Γενικός δομικός τύπος αλδεΰδων
Για παράδειγμα, σε μια παρόμοια διαδικασία μπορείτε να μάθετε εάν ένα διάλυμα περιέχει γλυκόζη ή φρουκτόζη. Η γλυκόζη θα δώσει ένα θετικό αποτέλεσμα - θα πάρετε έναν "ασημένιο καθρέφτη", αλλά η φρουκτόζη περιέχει μια ομάδα κετόνης και είναι αδύνατο να ληφθεί ένα ίζημα αργύρου. Για να γίνει η ανάλυση, αντί για διάλυμα φορμαλδεΰδης, είναι απαραίτητο να προστεθεί διάλυμα γλυκόζης 10%. Ας δούμε γιατί και πώς το διαλυμένο ασήμι μετατρέπεται σε στερεό ίζημα:
2OH + 3H2O + C6H12O6 (γλυκόζη) = 2Ag6+ 4NH3∙H2O + C6H12O7 (σχηματίζεται γλυκονικό οξύ).
Οι αλδεΰδες είναι λειτουργικά παράγωγα υδρογονανθράκων, στη δομή των οποίων υπάρχει μια ομάδα CO (ομάδα καρβονυλίου). Για απλές αλδεΰδες, διατηρούνται παραδοσιακά ασήμαντα (ιστορικά) ονόματα, που προέρχονται από τα ονόματα των καρβοξυλικών οξέων στα οποία οι αλδεΰδες μετατρέπονται κατά την οξείδωση. Αν μιλάμε για την ονοματολογία IUPAC, τότε λαμβάνεται ως βάση η μακρύτερη αλυσίδα που περιέχει μια ομάδα αλδεΰδης. Η αρίθμηση της αλυσίδας υδρογονάνθρακα ξεκινά από το άτομο άνθρακα της καρβονυλικής ομάδας (CO), η οποία λαμβάνει τον αριθμό 1. Η κατάληξη «al» προστίθεται στο όνομα της κύριας αλυσίδας υδρογονάνθρακα. Δεδομένου ότι η ομάδα αλδεΰδης βρίσκεται στο τέλος της αλυσίδας, ο αριθμός 1 συνήθως δεν γράφεται. Η ισομέρεια των παρουσιαζόμενων ενώσεων οφείλεται στην ισομέρεια του υδρογονανθρακικού σκελετού.
Οι αλδεΰδες λαμβάνονται με διάφορους τρόπους: οξοσύνθεση, ενυδάτωση αλκυνίων, οξείδωση και αφυδρογόνωση αλδεΰδων από πρωτοταγείς αλκοόλες απαιτεί ειδικές συνθήκες, αφού οι προκύπτουσες οξειδώνονται εύκολα σε καρβοξυλικά οξέα. Οι αλδεΰδες μπορούν επίσης να συντεθούν με αφυδάτωση των αντίστοιχων αλκοολών παρουσία χαλκού. Μία από τις κύριες βιομηχανικές μεθόδους για την παραγωγή αλδεΰδων είναι η αντίδραση οξοσύνθεσης, η οποία βασίζεται στην αλληλεπίδραση ενός αλκενίου, CO και Η2 παρουσία καταλυτών που περιέχουν Co σε θερμοκρασία 200 βαθμών και πίεση 20 MPa. Αυτή η αντίδραση λαμβάνει χώρα στην υγρή ή αέρια φάση σύμφωνα με το σχήμα: RCH=CH2 + C0 + H2 - RCH2CH2C0H + RCH(CH)3C0H. Οι αλδεΰδες μπορούν να ληφθούν με υδρόλυση διαλογονωμένων υδρογονανθράκων. Κατά τη διαδικασία αντικατάστασης ατόμων αλογόνου με ομάδες ΟΗ, σχηματίζεται ενδιάμεσα η λεγόμενη αιμηδιόλη, η οποία είναι ασταθής και μετατρέπεται σε καρβοξυλική ένωση με την αποβολή του Η20.
Η χημική ιδιότητα των αλδεΰδων είναι ότι μετατρέπονται ποιοτικά σε καρβοξυλικά οξέα (για παράδειγμα, C5H11SON + O - C5H11COOH). Σε οποιοδήποτε εξειδικευμένο εγχειρίδιο μπορείτε να βρείτε πληροφορίες ότι η αντίδραση του καθρέφτη αργύρου χρησιμοποιείται για την αναγνώριση αλδεΰδων. Αυτή η ομάδα οργανικών ουσιών μπορεί να οξειδωθεί όχι μόνο υπό τη δράση ειδικών οξειδωτικών παραγόντων, αλλά και απλώς κατά την αποθήκευση υπό την επίδραση του ατμοσφαιρικού οξυγόνου. Η ευκολία με την οποία οι αλδεΰδες οξειδώνονται σε καρβοξυλικά οξέα κατέστησε δυνατή την ανάπτυξη ποιοτικών αντιδράσεων (αντίδραση καθρέφτη αργύρου) σε αυτές τις οργανικές ενώσεις, γεγονός που καθιστά δυνατό τον γρήγορο και καθαρό προσδιορισμό της παρουσίας αλδεΰδης σε ένα συγκεκριμένο διάλυμα.
Όταν θερμαίνεται με διάλυμα αμμωνίας οξειδίου του αργύρου, η αλδεΰδη οξειδώνεται σε οξύ. Σε αυτή την περίπτωση, το ασήμι μειώνεται σε μεταλλικό και εναποτίθεται στα τοιχώματα του δοκιμαστικού σωλήνα με τη μορφή ενός σκούρου στρώματος με ένα χαρακτηριστικό λάμψη καθρέφτη- αντίδραση του ασημένιου καθρέφτη. Πρέπει να σημειωθεί ότι υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός ουσιών που δεν είναι αλδεΰδες, αλλά είναι επίσης ικανές να εισέλθουν σε αυτή την αντίδραση. Για την αναγνώριση αυτών των ενώσεων, χρησιμοποιείται μια άλλη ποιοτική αντίδρασησε αλδεΰδες - αντίδραση χαλκού καθρέφτη. Όταν οι αλδεΰδες αντιδρούν με το αντιδραστήριο Fehling, το οποίο έχει μπλε χρώμα (υδατικό διάλυμα αλκαλίων και άλατα τρυγικού οξέος), ο χαλκός μειώνεται από δισθενές σε μονοσθενές. Σε αυτή την περίπτωση, κατακρημνίζεται ένα κόκκινο-καφέ ίζημα οξειδίου του χαλκού.
Λοιπόν, πώς λαμβάνει χώρα η αντίδραση του ασημένιου καθρέφτη; Φαίνεται ότι τίποτα δεν είναι πιο απλό: αρκεί να ζεστάνετε το ασήμι σε ένα μπολ με οποιαδήποτε από τις αλδεΰδες (για παράδειγμα, φορμαλδεΰδη), αλλά αυτή η προσέγγιση δεν στέφεται πάντα με νίκη. Μερικές φορές παρατηρούμε το σχηματισμό ενός μαύρου εναιωρήματος αργύρου στο διάλυμα, αντί μιας επικάλυψης καθρέφτη στους τοίχους γυάλινα σκεύη. Ποιος είναι ο κύριος λόγος της αποτυχίας; Για να λάβετε 100% αποτελέσματα, είναι απαραίτητο να τηρήσετε τις συνθήκες αντίδρασης, καθώς και να προετοιμάσετε προσεκτικά τη γυάλινη επιφάνεια.
