Kemiskt experiment: få en silverspegel. Vad är essensen av reaktionen av en silverspegel Reaktionen av en silverspegel med en ammoniaklösning av silveroxid

Experimentet med den vackra effekten av bildandet av en spegelbeläggning på glas är mycket visuellt. Denna reaktion kräver erfarenhet och tålamod. I den här artikeln kommer du att lära dig om den nödvändiga och specifika förberedelsen av utrustning, och även se vilka reaktionsekvationer som denna process äger rum.

Kärnan i reaktionen silver spegel- vid bildning av metalliskt silver som ett resultat av en redoxreaktion under interaktionen av en ammoniaklösning av silveroxid i närvaro av aldehyder.

"Silverspegel" (provrör till vänster)

För att skapa ett hållbart silverskikt behöver du:

glaskolv med en kapacitet på upp till 100 ml;
ammoniaklösning (2,5-4%);
silvernitrat (2%);
vattenlösning av formaldehyd (40%).

Istället kan du ta ett färdigt Tollens-reagens - en ammoniaklösning av silveroxid. För att skapa det måste du lägga till 1 gram silvernitrat till 10 droppar vatten (om vätskan kommer att lagras under lång tid måste du placera den på en mörk plats eller i en glasbehållare med mörka väggar). Omedelbart före experimentet måste lösningen (ca 3 ml) blandas i förhållandet 1:1 med en 10 % vattenlösning av natriumhydroxid. Silver kan falla ut, så det späds ut genom att långsamt tillsätta en ammoniaklösning. Vi rekommenderar att du gör ytterligare ett spektakulärt experiment med en ammoniaklösning och skriver ut ett "kemiskt fotografi".

Reaktionen utförs vid rumstemperatur. En förutsättning för en lyckad final är helt rena och släta väggar på glaskärlet. Om det finns de minsta partiklarna av föroreningar på väggarna, kommer sedimentet som erhålls som ett resultat av experimentet att bli ett löst lager av svart eller mörkgrå färg.

För att rengöra kolven måste du använda olika typer alkalilösningar Så för bearbetning kan du ta en lösning som efter rengöring måste tvättas av med destillerat vatten. Det är nödvändigt att skölja kolven med rengöringsmedlet många gånger.

Varför är kärlens renhet så viktig?

Faktum är att de kolloidala silverpartiklarna som bildas i slutet av experimentet måste fästa ordentligt på glasets yta. Det bör inte finnas några fett eller mekaniska partiklar på dess yta. vattnet innehåller inga salter och är idealiskt för slutrengöring av kolven. Det går att laga hemma, men det är lättare att köpa färdig vätska.

Silverspegelreaktionsekvation:

Ag₂O + 4 NH₃·Н₂О ⇄ 2ОН + 3Н₂О,

där OH är diaminsilverhydroxid, erhållen genom att lösa metalloxiden i en vattenlösning av ammoniak.

Diammine silver komplex molekyl

Viktig! Reaktionen fungerar vid låga koncentrationer av ammoniak - observera noga proportionerna!

Så här fortskrider det sista steget av reaktionen:

R (valfri aldehyd)-CH=O + 2OH → 2Ag (utfälld silverkolloid) ↓ + R-COONH4 + 3NH₃ + H₂O

Det är bättre att utföra det andra steget av reaktionen genom att försiktigt värma kolven över brännarflamman - detta ökar chanserna att experimentet kommer att lyckas.

Vad kan reaktionen av en silverspegel visa?

Denna intressanta kemiska reaktion visar inte bara vissa tillstånd av ett ämne - den kan användas för att utföra en kvalitativ bestämning av aldehyder. Det vill säga, en sådan reaktion kommer att lösa frågan: om det finns en aldehydgrupp i lösningen eller inte.

Allmän strukturformel för aldehyder

I en liknande process kan du till exempel ta reda på om en lösning innehåller glukos eller fruktos. Glukos kommer att ge ett positivt resultat - du kommer att få en "silverspegel", men fruktos innehåller en ketongrupp och det är omöjligt att få en silverfällning. För att utföra analysen, istället för en formaldehydlösning, är det nödvändigt att tillsätta en 10% glukoslösning. Låt oss titta på varför och hur upplöst silver förvandlas till en fast fällning:

2OH + 3H2O + C6H12O6 (glukos) = 2Ag↓+ 4NH3∙H2O + C6H12O7 (glukonsyra bildas).

Det är nödvändigt att förstå vad silverspegelreaktionen är? Silverspegelreaktionen är processen att reducera metalliskt silver från en ammoniaklösning av silveroxid.

Ag2O + 4NH4OH ↔ 2OH + H2O

Silveroxid i en vattenlösning av ammoniak löses för att bilda en komplex silverförening - silverdiaminhydroxid (I) OH.

Genom att tillsätta valfri aldehyd (formaldehyd) till en silverkomplexförening bildas metalliskt silver som ett resultat av en oxidations-reduktionsreaktion. Som ett resultat av reaktionen kommer en vacker spegelbeläggning av silver eller en spegel att bildas på väggarna i glasprovröret.

R-CH=O + 2OH → 2Ag ↓ + R-COONH4 + 3NH3 + H2O

I vilken kemi som helst kan man läsa att silverspegelreaktionen kan användas för att detektera aldehyder. Till exempel ger glukos en "silverspegel"-reaktion, men fruktos gör det inte. Det finns dock många kemikalier som, liksom aldehyder, kan reagera med silverspegel.

Hur kan du utföra silverspegelreaktionen i praktiken?

Vid första anblicken verkar det som att det är väldigt lätt att utföra silverspegelreaktionen, men det är inte helt sant. Allt verkade enkelt, du kan ta en ammoniaklösning med lite aldehyd, det kan vara en lösning av formaldehyd eller glukos, och utföra silverspegelreaktionen. Men detta är ett enkelt och primitivt sätt att förstå vad silverspegelreaktionen är? Denna reaktion kan leda till besvikelse. Istället för den förväntade spegelbeläggningen på glaset kan en svart eller brun suspension av silver i lösning bildas.

Vanligtvis är reaktionen så här på ett enkelt sätt, i de flesta fall slutar i misslyckande. Även om de lyckas skapa en spegel blir den av väldigt låg kvalitet. Silverskiktet visar sig vara skört och ojämnt. Varför händer detta? Det finns många anledningar till en sådan misslyckad reaktion. Av dessa kan två huvudorsaker särskiljas: underlåtenhet att uppfylla de nödvändiga villkoren för reaktionen eller en dåligt förberedd glasyta för silverfärgning.

Som ett resultat av reaktionen bildas en positivt laddad silverjon, som kombineras med aldehydgruppen för att bilda små eller kolloidala partiklar av silver. Sådana små partiklar kan fästa tätt på glasets yta eller förbli i lösning i form av en silversuspension.

För att kolloidala silverpartiklar på ett tillförlitligt sätt ska fästa vid glaset och bilda ett starkt och enhetligt lager av silver, det vill säga en spegel, måste glasets yta först avfettas innan försilvningen. Ytan på glaset ska inte bara vara helt ren, utan också så slät som möjligt.

Den huvudsakliga föroreningen av glas är fett, som måste avlägsnas. För att ta bort fett används en alkalilösning och en varm kromblandning, och sedan tvättas glaset flera gånger med destillerat vatten. Om det inte finns något alkali kan du som en sista utväg använda vanligt syntetiskt rengöringsmedel för rätter. Efter avfettning är det användbart att skölja glaset med en lösning av tennklorid och destillerat vatten.

Alla lösningar måste göras med destillerat vatten. Om destillerat vatten inte är tillgängligt kan du som en sista utväg använda regnvatten. För att reducera metalliskt silver i silverspegelreaktionen används ofta reduktionsmedel: formaldehyd eller glukos. Valet av dessa två ämnen beror på vilket syfte den kemiska reaktionen kommer att användas för.

Silverspegelreaktion med formaldehyd

För att demonstrera experimentet kan reaktionen av en silverspegel utföras med deltagande av formaldehyd. Om du behöver göra en högkvalitativ spegel med en hållbar och enhetlig yta är det bättre att använda glukos.

Till silverglas är det bättre att ta silver, som innehåller silversalt - silvernitrat. Lösningar av ammoniak och alkali tillsätts till silvernitrat. Avsättningen av silver på glas måste ske i en alkalisk lösning. I det här fallet bör det inte finnas för mycket alkalilösning, eftersom dess överskott också är oönskat. Beroende på tekniken utförs silverspegelreaktionen vid rumstemperatur eller vid uppvärmning.

När lösningen får färg brun, betyder det att små kolloidala partiklar av silver har bildats i lösningen. Senare bildas en tunn spegelbeläggning av reducerat silver på glasets yta. Det är mycket lätt att utföra reaktionen av en silverspegel, men det kan vara mycket svårt att få en spegel av hög kvalitet. För att få en silverbeläggning av hög kvalitet - en silverspegel, måste du spendera mycket arbete, och du måste vara försiktig och mycket ihållande.

För att experimentera kan du utföra enkel silverfärgning av glas, i syfte att preliminärt bekanta dig med och ta reda på vad en silverspegels reaktion är? När denna reaktion påvisas kanske spegeln inte är av särskilt god kvalitet.

För att utföra reaktionen behöver vi: en ren glaskolv med en kapacitet på 50 - 100 ml, en ammoniaklösning i en koncentration av 2,5 till 4 procent, en 2 procent lösning av silvernitrat och en formaldehydlösning.

Innan vi försilvrar förbereder vi kolven för en kemisk reaktion. Låt oss rengöra kolven från mekaniska föroreningar genom att torka av den med en borste och tvål och sedan skölja kolven med destillerat vatten. Sedan sköljer vi den med en kromblandning och sköljer den sedan igen med destillerat vatten.

Häll en 2-procentig lösning i en fjärdedel av kolven och tillsätt sedan gradvis ammoniaklösning till denna lösning. En ammoniaklösning framställs med en hastighet på 25 procent ammoniaklösning och späd den med destillerat vatten 8 till 10 gånger. Vi tillsätter gradvis ammoniaklösning till silvernitratet tills fällningen som faller ut är helt upplöst i sitt överskott. Till lösningen som har bildats, tillsätt gradvis en lösning av formalin - 0,5 - 1 ml längs väggen. Placera glaskolven i en behållare med varmt eller ännu hellre kokande vatten. Snart börjar det bildas på kolven, som bildar en fin silverspegel.

Den största nackdelen med denna teknik är att till silvernitratlösningen behöver du inte bara lägga till en ammoniaklösning utan också en alkali (detta kan vara natriumhydroxid - NaOH eller kaliumhydroxid - KOH). För att få en högkvalitativ spegelbeläggning måste du först tillsätta ammoniak och sedan alkali.

För att helt enkelt demonstrera reaktionen hos en silverspegel kan du göra motsatsen: tillsätt först alkali till silvernitrat tills bildandet av en brun fällning upphör - (Ag2O), och tillsätt sedan en ammoniaklösning tills fällningen är helt upplöst:

2Ag+ + 2OH - = Ag2O + H2O

Ag2O + 4NH3 + H2O = 2OH

När du utför denna teknik kan en vit fällning bildas, troligen är det metenamin (eller hexametylentetramin):

6CH2O + 4NH3 = (CH2)6N4 + 6H2O

Bildandet av en vit fällning är ett dåligt tecken och bidrar inte till att få en högkvalitativ spegel.

Det bör särskilt noteras att reaktionen av en silverspegel nödvändigtvis måste ske i en alkalisk miljö och inte i en sur miljö. I en sur miljö kommer silverspegelns reaktion att ske utan att det bildas en silverbeläggning. Ibland händer det att när man blandar reagenser blir mediet plötsligt surt. Man behöver bara tillsätta överskott av alkali till reaktionsblandningen, och en silverspegel bildas omedelbart på väggarna i glasprovröret.

Silverspegelreaktion med glukos

Silverspegelreaktionen med glukos kan utföras inte bara för att demonstrera den kemiska reaktionen, utan också för att få en silverspegel av hög kvalitet eller ledande yta.

Alla är väl medvetna om att silverspegelreaktionen är en kemisk process för reduktion av metalliskt silver från en ammoniaklösning av silveroxid (Tollens reagens).

Silverspegelreaktionen är grunden för tillverkningen av silverspeglar. För att förhindra att metalliskt silver (Ag) oxiderar och bildar svart (Ag2S), det vill säga att det blir matt och repat, är det belagt med en skyddslack. För att försilvra en spegel måste du förbereda två nyberedda lösningar (A och B).

Lösning - A

I 100 ml destillerat vatten, lös 6 gram silvernitrat - (AgNO3), tillsätt en vattenlösning av ammoniak till denna lösning tills den initialt bildade fällningen löser sig. Tillsätt sedan alkali till den resulterande lösningen - 70 ml av en 3-procentig lösning av natriumhydroxid (NaOH), och häll igen i en vattenlösning av ammoniak tills lösningen är helt klar (utan överskott). Den resulterande lösningen späds med destillerat vatten till 500 ml.

Lösning – B

I 25 ml destillerat vatten, lös 1,3 gram glukos (en droppe koncentrerad salpetersyra - HNO3 tillsätts till den resulterande lösningen) och koka den resulterande lösningen i två minuter. Kyl sedan lösningen och späd den med samma volym alkohol.

Lösningar: A och B blandas före användning i förhållandet 10:1. Efter blandning av lösningarna bildas en tjock film av silver på glaset inom 30 minuter.

Innan du försilvrar en spegel måste du rengöra glaset väl. Detta är mycket viktigt och ett nödvändigt villkor. För att få en högkvalitativ spegelbeläggning kan detta tillstånd inte försummas. Glasytan rengörs med en het blandning - HNO3 + K2Cr2O7, sedan sköljs glaset i destillerat vatten och behandlas med alkohol.

För att få ett tjockare lager av silver upprepas ytbehandlingen av försilvrat glas igen med nyberedda portioner av lösningar, en eller två gånger till. Därefter tvättas med vatten och alkohol, en silverfällning bildas.

Silverspegelreaktion med sackaros

Silverspegelreaktionen kan utföras (om det inte finns någon formaldehyd eller glukos) med deltagande av sackaros. Före reaktionen hydrolyseras sackaros med användning av svavelsyra och salpetersyror utspädda till 10 procents koncentration. En sur lösning tillsätts till en vattenhaltig sockerlösning i förhållandet: 10 ml syra per 100 gram socker. Koka den resulterande lösningen i 15-20 minuter. Utsatt för hydrolys blir sackaros en blandning av glukos och fruktos.

Silverspegelreaktion med stärkelse

Att använda stärkelse i reaktionen istället för glukos leder till misslyckande. Detta beror på att stärkelse inte helt omvandlas till glukos till följd av hydrolys. Med denna partiella hydrolys av stärkelse bildas dextriner - polysackarider, som liksom stärkelse består av glukosenheter som har en lägre molekylvikt, till skillnad från stärkelse. Dextriner, i slutet av kedjorna, har aldehydgrupper som reducerar silverjonen, men detta ger en svart kolloidal lösning av silver, istället för den förväntade spegelbeläggningen. Metalliskt silver sätter sig inte på glasets yta, tydligen eftersom de långa linjära molekylerna av dextriner stabiliserar den kolloidala silverlösningen. Dessa molekyler utför med andra ord funktionen av en skyddande kolloid. För att förhindra bildandet av en svart kolloidal lösning av silver är fullständig hydrolys av stärkelse nödvändig. Innan du startar ett kemiskt experiment är det nödvändigt att ta reda på vad aldehyden är, vars närvaro ska bestämmas. Aldehyder är en grupp organiska föreningar där kolatomen har en dubbelbindning med en syreatom. Varje sådan förening innehåller en >C=O-grupp. Kärnan i reaktionen är att som ett resultat bildas metalliskt silver, som avsätts på ytan. Reaktionen utförs med ämnen innehållande en aldehydgrupp i en vattenlösning vid upphettning, i närvaro av ammoniak. Oftast används socker i reaktionen, och vanligt socker används som aldehyd. Det ämne som innehåller ammoniak används vanligtvis.

Du måste vara försiktig när du arbetar med silversalter, eftersom de lämnar svarta märken. Utför experimentet med handskar.

Hur uppstår reaktionen?

?
Reagenser för experimentet kan hittas på vilket apotek som helst. Silvernitrat är en lapispenna. Du kan också köpa formaldehyd och ammoniak. Du behöver bland annat kemiska glasvaror. Ämnen du kommer att behöva hantera är icke-aggressiva, men eventuella kemiska experiment utförs bäst i provrör och kolvar av kemiskt glas. Självklart måste disken diskas noggrant. Gör en vattenlösning av silvernitrat AgNO3. Tillsätt ammoniak till det, det vill säga ammoniumhydroxid NH4OH. Man bildar silveroxid Ag2O, som faller ut som en brun fällning. Lösningen blir då klar och ett OH-komplex bildas. Det är han som verkar på aldehyden under redoxreaktionen, vilket resulterar i bildandet av ett ammoniumsalt. Formeln för denna reaktion ser ut så här: R-CH=O + 2OH --> RCOONH4 + 2Ag +3NH3 + H2O. Om du lämnar en glasstav eller tallrik i burken under reaktionen kommer den efter ungefär ett dygn att bli täckt med ett glänsande lager. Samma lager bildas på kärlets väggar.

Reaktionen kan skrivas på ett förenklat sätt: R-CH=O + Ag2O --> R-COOH + 2Ag.

Hur speglar gjordes

Före tillkomsten av sputtermetoden var silverspegelreaktionen det enda sättet att producera speglar på glas och porslin. I nuvarande ögonblick Denna metod används för att erhålla ett ledande skikt på glas, keramik och andra dielektrika. Denna teknik används för att skapa belagd optik för fotografiska linser, teleskop, etc.

Kärnan i silverspegelreaktionen är bildandet av metalliskt silver som ett resultat av en redoxreaktion under interaktionen av en ammoniaklösning av silveroxid i närvaro av aldehyder.

"Silverspegel" (provrör till vänster)

För att skapa ett hållbart silverskikt behöver du:

glaskolv med en kapacitet på upp till 100 ml;
ammoniaklösning (2,5-4%);
silvernitrat (2%);
vattenlösning av formaldehyd (40%).

För att rengöra kolven måste du använda olika typer av alkalilösningar. Så för bearbetning kan du ta en lösning som efter rengöring måste tvättas av med destillerat vatten. Det är nödvändigt att skölja kolven med rengöringsmedlet många gånger.

Varför är kärlens renhet så viktig?

Silverspegelreaktionsekvation:

Ag₂O + 4 NH₃·Н₂О ⇄ 2ОН + 3Н₂О,

där OH är diaminsilverhydroxid, erhållen genom att lösa metalloxiden i en vattenlösning av ammoniak.

Diammine silver komplex molekyl

Viktig! Reaktionen fungerar vid låga koncentrationer av ammoniak - observera noga proportionerna!

Så här fortskrider det sista steget av reaktionen:

R (valfri aldehyd)-CH=O + 2OH → 2Ag (utfälld silverkolloid) ↓ + R-COONH4 + 3NH₃ + H₂O

Det är bättre att utföra det andra steget av reaktionen genom att försiktigt värma kolven över brännarflamman - detta ökar chanserna att experimentet kommer att lyckas.

Vad kan reaktionen av en silverspegel visa?

Allmän strukturformel för aldehyder

2OH + 3H2O + C6H12O6 (glukos) = 2Ag↓+ 4NH3∙H2O + C6H12O7 (glukonsyra bildas).

Aldehyder är funktionella derivat av kolväten, i vilkas struktur det finns en CO-grupp (karbonylgrupp). För enkla aldehyder behålls traditionellt triviala (historiska) namn, härledda från namnen på karboxylsyror till vilka aldehyder omvandlas vid oxidation. Om vi talar om IUPAC-nomenklaturen tas den längsta kedjan som innehåller en aldehydgrupp som grund. Numreringen av kolvätekedjan börjar från kolatomen i karbonylgruppen (CO), som själv får siffran 1. Slutet "al" läggs till namnet på huvudkolvätekedjan. Eftersom aldehydgruppen är i slutet av kedjan skrivs siffran 1 vanligtvis inte. Isomerismen hos de presenterade föreningarna beror på isomerismen hos kolväteskelettet.

Aldehyder erhålls på flera sätt: oxosyntes, hydratisering av alkyner, oxidation och dehydrering av aldehyder från primära alkoholer kräver speciella förhållanden, eftersom de resulterande lätt oxideras till karboxylsyror. Aldehyder kan också syntetiseras genom dehydrering av motsvarande alkoholer i närvaro av koppar. En av de viktigaste industriella metoderna för framställning av aldehyder är oxosyntesreaktionen, som är baserad på växelverkan mellan en alken, CO och H2 i närvaro av katalysatorer som innehåller Co vid en temperatur av 200 grader och ett tryck på 20 MPa. Denna reaktion sker i vätske- eller gasfas enligt schemat: RCH=CH2 + CO + H2 - RCH2CH2C0H + RCH(CH)3C0H. Aldehyder kan erhållas genom hydrolys av dihalogenerade kolväten. I processen att ersätta halogenatomer med OH-grupper bildas den så kallade heme-diolen mellanliggande, som är instabil och förvandlas till en karboxylförening med eliminering av H20.

Den kemiska egenskapen hos aldehyder är att de kvalitativt omvandlas till karboxylsyror (till exempel C5H11SON + O - C5H11COOH). I alla specialiserade läroböcker kan du hitta information om att silverspegelreaktionen används för att identifiera aldehyder. Denna grupp av organiska ämnen kan oxideras inte bara under inverkan av speciella oxidationsmedel, utan också helt enkelt under lagring under påverkan av atmosfäriskt syre. Den lätthet med vilken aldehyder oxideras till karboxylsyror har gjort det möjligt att utveckla kvalitativa reaktioner (silverspegelreaktion) på dessa organiska föreningar, vilket gör det möjligt att snabbt och tydligt bestämma närvaron av aldehyd i en viss lösning.

Vid upphettning med en ammoniaklösning av silveroxid oxideras aldehyden till en syra. I detta fall reduceras silver till metalliskt och avsätts på provrörets väggar i form av ett mörkt lager med en egenskap spegelglans- silverspegelns reaktion. Det bör noteras att det finns ett stort antal ämnen som inte är aldehyder, men de kan också ingå i denna reaktion. För att identifiera dessa föreningar används en annan kvalitativ reaktion till aldehyder - reaktion av en kopparspegel. När aldehyder reagerar med Fehlings reagens, som har en blå färg (en vattenlösning av alkali och salter av tartratsyra), reduceras koppar från tvåvärd till envärd. I detta fall fälls en rödbrun fällning av kopparoxid.

Så, hur sker silverspegelreaktionen? Det verkar som om ingenting är enklare: det räcker att värma silver i en skål med någon av aldehyderna (till exempel formaldehyd), men detta tillvägagångssätt kröns inte alltid med seger. Ibland observerar vi bildandet av en svart suspension av silver i lösningen, snarare än en spegelbeläggning på väggarna glas. Vad är huvudorsaken till misslyckande? För att få 100% resultat är det nödvändigt att följa reaktionsbetingelserna, samt noggrant förbereda glasytan.