Реакция серебряного зеркала с аммиачным раствором оксида серебра. Что такое реакция серебряного зеркала? Почему так важна чистота сосуда
Реакция серебряного зеркала — это красивое название химической реакции, результатом которой является выпадение тонкого слоя серебра на стенках того сосуда, где проходил процесс. Когда-то так и обрабатывались все поверхности, где нужен был зеркальный налет.
Сейчас этот способ получения тонкого металлического налета на стекле или керамике применяется только в том случае, если необходимо создать токопроводящий слой на диэлектриках, а также при производстве оптики для телескопов, фотоаппаратов и т. п. Использовать эту реакцию можно и для получения . Столь поэтичное название простой химической реакции основано на ажиотаже, который возникает там, где речь заходит о драгоценных металлах — золоте и серебре.
Для того чтобы провести восстановление серебра из его оксида не в лабораторных условиях, необходимо в воде растворить азотнокислое серебро. Взять его можно в аптеке. Это ляписный карандаш. Воду лучше использовать дистиллированную. Получить ее можно простой конденсацией воды, испаряющейся из кипящего чайника. Если исходить из полулитровой емкости, то в таком количестве раствора азотнокислого серебра необходимо растворить еще нашатырный спирт (1 ч. л.). Сюда же нужно добавить 2-3 капли формальдегида — формалина.
Все реактивы вступают в реакцию не сразу, поэтому взболтайте как следует раствор и оставьте его в покое примерно на сутки. Если все пройдет успешно, то за этот срок ваша банка покроется тонким металлическим слоем. Таким же слоем покроется тот предмет, который вы поместите в банку.
Иногда что-то идет неправильно и вместо зеркала реакция дает серые осажденные хлопья. Это говорит о том, что реактивы были не совсем чистые. Чаще всего претензии нужно предъявлять к воде и чистоте посуды. Особенно следует обратить внимание на кислотность воды, поскольку больше всего неожиданностей происходит в щелочной среде.
Индикаторная функция реакции
С помощью этой реакции определяют наличие в растворе альдегидов. К этой группе относятся такие органические вещества, которые имеют альдегидную группу. Иначе их называют спиртами, лишенными водорода. Присутствие альдегида в растворе и дает эффект зеркала.
Аммиачный раствор оксида серебра используется для определения моносахаридов и дисахаридов. К первой группе относится глюкоза во всех ее изомерных состояниях, ко второй — лактоза и мальтоза. Особенно реакция серебряного зеркала характерна для глюкозы, что и нашло свое отражение в методах выявления глюкозы и фруктозы.
Несмотря на сходство этих веществ и на то, что фруктоза изомерна глюкозе, они все же разные. В открытой форме альдегидная группа присутствует только у глюкозы. Соответственно, осаждаться серебро будет только в присутствии глюкозы, фруктоза же такой реакции не даст. Но в щелочной среде и фруктоза может дать положительную реакцию.
Таким образом, оксид серебра как реактив может быть применен в качестве индикатора наличия в растворе определенной группы веществ. Кроме того, с помощью описанной реакции вы можете получить чистое серебро, серебряное зеркало и пластинку, с двух сторон покрытую металлическим налетом, что не только забавно, но и часто полезно.
Очень наглядным является опыт с красивым эффектом образования на стекле зеркального покрытия. Для этой реакции необходимо запастись опытом и терпением. В этой статье вы узнаете о необходимых и особенностях подготовки оборудования, а также увидите, по каким уравнениям реакций протекает этот процесс.
Суть реакции серебряного зеркала - в образовании металлического серебра в результате окислительно-восстановительной реакции при взаимодействии аммиачного раствора серебряного оксида в присутствии альдегидов.
«Серебряное зеркало» (пробирка слева)Для создания стойкого серебристого слоя понадобится:
- стеклянная колба емкостью до 100 мл;
- раствор аммиака (2,5-4%);
- нитрат серебра (2%);
- водный раствор формальдегида (40%).
Вместо и можно взять готовый реактив Толленса - аммиачный раствор оксида серебра. Для его создания нужно добавить 1 грамм нитрата серебра в 10 капель воды (если жидкость будет храниться долго, надо поместить ее в темное место или в стеклянную емкость с темными стенками). Непосредственно перед опытом раствор (около 3 мл) надо смешать в пропорции 1:1 с 10%-ным водным раствором гидроксида натрия. Серебро может выпасть в осадок, поэтому его разводят, медленно добавляя аммиачный раствор. Рекомендуем провести еще один зрелищный опыт с аммиачным раствором и напечатать «химическую фотографию».
Реакция проводится при комнатной температуре. Обязательное условие успешного финала - это идеально чистые и гладкие стенки стеклянного сосуда. Если на стенках будут малейшие частички загрязнений, осадок, получаемый в результате опыта, станет рыхлым слоем черного или темно-серого цвета.
Для очистки колбы нужно использовать разные виды растворов щелочей.Так, для обработки можно взять раствор , который после очистки приходится смывать дистиллированной водой. Промывать колбу от чистящего средства необходимо много раз.
Почему так важна чистота сосуда
Дело в том, что коллоидные частицы серебра, образующиеся в конце опыта, должны прочно сцепиться с поверхностью стекла. На его поверхности не должно быть жиров и механических частиц. вода не содержит солей и идеально подходит для финишной очистки колбы. Ее можно приготовить в домашних условиях, но проще купить готовую жидкость.
Уравнение реакции серебряного зеркала:
Ag₂O + 4 NH₃·Н₂О ⇄ 2ОН + 3Н₂О,
где ОН - это гидроксида диамминсеребра, получившийся при растворении оксида металла в водном растворе аммиака.
Молекула комплекса диамминсеребра
Важно! Реакция работает при слабых концентрациях аммиака - внимательно соблюдайте пропорции!
Так протекает окончательный этап реакции:
R (какой-либо альдегид)-CH=O + 2OH → 2Ag (коллоид серебра, выпавший в осадок) ↓ + R-COONH₄ + 3NH₃ + H₂O
Второй этап реакции лучше проводить, аккуратно нагревая колбу над пламенем горелки - это увеличит шансы, что опыт пройдет успешно.
Что может показать реакция серебряного зеркала
Эта интересная химическая реакция демонстрирует не только определенные состояния вещества - с ее помощью можно выполнить качественное определение альдегидов. То есть подобная реакция решит вопрос: есть ли в растворе альдегидная группа или нет.
Общая структурная формула альдегидов
Например, в подобном процессе можно узнать, что содержится в растворе: глюкоза или фруктоза. Глюкоза даст положительный результат - получится «серебряное зеркало», а фруктоза содержит кетоновую группу и получить осадок серебра нельзя. Для того чтобы провести анализ, вместо раствора формальдегида необходимо добавлять 10%-ный раствор глюкозы. Рассмотрим, почему и как растворенное серебро превращается в твердый осадок:
2OH + 3H₂O + C₆H₁₂O₆ (глюкоза) = 2Ag↓+ 4NH₃∙H₂O + C₆H₁₂O₇ (образуется глюконовая кислота).
Очень наглядным является опыт с красивым эффектом образования на стекле зеркального покрытия. Для этой реакции необходимо запастись опытом и терпением. В этой статье вы узнаете о необходимых и особенностях подготовки оборудования, а также увидите, по каким уравнениям реакций протекает этот процесс.
Суть реакции серебряного зеркала - в образовании металлического серебра в результате окислительно-восстановительной реакции при взаимодействии аммиачного раствора серебряного оксида в присутствии альдегидов.
«Серебряное зеркало» (пробирка слева)Для создания стойкого серебристого слоя понадобится:
- стеклянная колба емкостью до 100 мл;
- раствор аммиака (2,5-4%);
- нитрат серебра (2%);
- водный раствор формальдегида (40%).
Вместо и можно взять готовый реактив Толленса - аммиачный раствор оксида серебра. Для его создания нужно добавить 1 грамм нитрата серебра в 10 капель воды (если жидкость будет храниться долго, надо поместить ее в темное место или в стеклянную емкость с темными стенками). Непосредственно перед опытом раствор (около 3 мл) надо смешать в пропорции 1:1 с 10%-ным водным раствором гидроксида натрия. Серебро может выпасть в осадок, поэтому его разводят, медленно добавляя аммиачный раствор. Рекомендуем провести еще один зрелищный опыт с аммиачным раствором и напечатать «химическую фотографию».
Реакция проводится при комнатной температуре. Обязательное условие успешного финала - это идеально чистые и гладкие стенки стеклянного сосуда. Если на стенках будут малейшие частички загрязнений, осадок, получаемый в результате опыта, станет рыхлым слоем черного или темно-серого цвета.
Для очистки колбы нужно использовать разные виды растворов щелочей.Так, для обработки можно взять раствор , который после очистки приходится смывать дистиллированной водой. Промывать колбу от чистящего средства необходимо много раз.
Почему так важна чистота сосуда
Дело в том, что коллоидные частицы серебра, образующиеся в конце опыта, должны прочно сцепиться с поверхностью стекла. На его поверхности не должно быть жиров и механических частиц. вода не содержит солей и идеально подходит для финишной очистки колбы. Ее можно приготовить в домашних условиях, но проще купить готовую жидкость.
Уравнение реакции серебряного зеркала:
Ag₂O + 4 NH₃·Н₂О ⇄ 2ОН + 3Н₂О,
где ОН - это гидроксида диамминсеребра, получившийся при растворении оксида металла в водном растворе аммиака.
Молекула комплекса диамминсеребра
Важно! Реакция работает при слабых концентрациях аммиака - внимательно соблюдайте пропорции!
Так протекает окончательный этап реакции:
R (какой-либо альдегид)-CH=O + 2OH → 2Ag (коллоид серебра, выпавший в осадок) ↓ + R-COONH₄ + 3NH₃ + H₂O
Второй этап реакции лучше проводить, аккуратно нагревая колбу над пламенем горелки - это увеличит шансы, что опыт пройдет успешно.
Что может показать реакция серебряного зеркала
Эта интересная химическая реакция демонстрирует не только определенные состояния вещества - с ее помощью можно выполнить качественное определение альдегидов. То есть подобная реакция решит вопрос: есть ли в растворе альдегидная группа или нет.
Общая структурная формула альдегидов
Например, в подобном процессе можно узнать, что содержится в растворе: глюкоза или фруктоза. Глюкоза даст положительный результат - получится «серебряное зеркало», а фруктоза содержит кетоновую группу и получить осадок серебра нельзя. Для того чтобы провести анализ, вместо раствора формальдегида необходимо добавлять 10%-ный раствор глюкозы. Рассмотрим, почему и как растворенное серебро превращается в твердый осадок:
2OH + 3H₂O + C₆H₁₂O₆ (глюкоза) = 2Ag↓+ 4NH₃∙H₂O + C₆H₁₂O₇ (образуется глюконовая кислота).
Выполнение работы:
В пробирку налили 1 мл формалина и прибавили немного аммиачного раствора оксида серебра. Пробирку нагрели. Наблюдаем осаждение серебра на стенках и дне пробирки. Поверхность стекла становится отражающей, т. к. в этом есть принцип изготовления зеркал.
Опыт 2. Окисление бензальдегида кислородом воздуха
Выполнение работы:
Каплю бензальдегида поместили на предметное стекло и оставили на воздухе на 30 мин. Наблюдаем образование белых кристаллов по краям капли. Произошла реакция окисления, образовалась бензойная кислота.
Опыт 3. Получение ацетона из ацетата натрия
В пробирку поместили чуть-чуть порошка ацетата натрия и закрыли пробкой с газоотводной трубкой. Пробирку укрепили на штативе. Конец газоотводной трубки опустили в пробирку с водой. Пробирку с ацетатом натрия нагрели. Наблюдаем выделение пузырьков газа в пробирке с водой и чувствуется специфический запах ацетона. После прекращения реакции в первую пробирку добавляем одну каплю концентрированной соляной кислоты. Наблюдаем выделение пузырьков углекислого газа.
Проведение занятия элективного курса «Эксперимент в органической химии»
Урок исследование
Практическая работа №3 «Реакция серебряного зеркала»
Тема : Изучение взаимодействия органических соединений различных классов с соединениями серебра (I).
Цель урока:
Общеобразовательная
Исследовать взаимодействие классов органических соединений с соединениями серебра, выяснить причину избранности этого взаимодействия.
Развивающая
Развитие мыслительных навыков, сравнение, анализ, синтез познавательных умений. Умение поставить и задать вопрос, сформулировать проблему, делать выводы; совершенствование навыков самостоятельного поведения.
Дидактическая
Сформировать компетентности в сфере самостоятельной познавательной деятельности, навыков работы в команде, умение увидеть проблему и наметить пути ее решения.
Воспитательная
Формирование мировоззренческого мышления, расширение кругозора, формирование положительного отношения к изучению предмета, привычку оказывать помощь товарищам, добросовестное отношение к выполняемому заданию, развить требовательность к себе и товарищам.
Методы : исследовательский, работа с учебной литературой, частично-поисковый, лабораторная работа, групповой.
Оборудование : На столах учащихся приборы и реактивы для проведения лабораторной работы “Реакция “серебряного зеркала”», карточки с заданием, презентация к уроку.
Ход урока
1. Организационный момент
«Пора чудес прошла, и нам
Подыскивать приходится причины
Всему, что совершается на свете»
У. Шекспир
(слайд №1)
Вступительное слово учителя : Каждый, кто имеет представления о науке химии, знает, что неотъемлемой ее частью является химический эксперимент. Занимательные опыты и практические занятия помогают развивать химическое мышление и способствуют усвоению химии. Элективный курс «Изучение органической химии через систему экспериментальных задач» рассчитан на 17 часов 12 - практические работы. Большинство практических работ выполняется небольшими группами учащихся. Работа на занятиях курса строится следующим образом. Учащиеся получают задания по теме предстоящей практической работы. Дома они знакомятся с теоретическим материалом, изучают содержание самой работы.
Сегодня мы проводим практическую работу №3 (см. выше название)
(слайд №2)
Цель данной работы: опытным путем исследовать взаимодействие классов органических соединений с соединениями серебра, выяснить причину избранности этого взаимодействия, закрепить практические навыки, необходимые в деятельности экспериментатора.
(слайд №3)
Учащиеся получили предварительное задание к уроку.
Учитель : Реакция взаимодействия соединения серебра получила название «реакция серебряного зеркала». Расскажите историю получения этого зеркала.
1 учащийся : История получения зеркала. Зеркала… Сего дня это вполне обыденный предмет нашей жизни. Мало кто знает, что зеркала появились задолго до нашей эры. Сначала ими служили отполированные до блеска металлические пластинки из золота, серебра, меди или бронзы. Изготовлению зеркал современного типа (на стекле) положил начало в 1858 году немецкий химик Юстус Либих. Он использовал для этого способность катионов серебра образовывать многочисленные комплексные соединения. Однажды, промыв внутреннюю поверхность колбы раствором соды, а потом водой, этиловым спиртом и диэтиловым эфиром, Либих налил в нее немного разбавленного формалина – 10% раствора формальдегида. Затем, добавив к формалину раствор аммиаката серебра состава, он осторожно нагрел колбу. Через несколько минут колба стала зеркальной.
Комплексный серебросодержащий катион восстанавливается до металла (серебра), а формальдегид окисляется до муравьиной кислоты НСООН. Впоследствии вместо формалина Юстус Либих использовал для получения «серебряного зеркала» глюкозу.
Учитель : расскажите об истории получения реактива Толленса, который широко применяется в аналитической химии.
2 учащийся : История получения реактива Толленса. В 1881 г. Немецкий химик Бернгард Христиан Толленс предложил использовать для обнаружения в растворе соединений с альдегидной группой комплексное соединение серебра. При добавлении к раствору нитрата серебра водного раствора аммиака происходит выпадение серо-черного осадка оксида, поскольку гидроксид серебра при обычных условиях не существует.
2AgNO 3 + 2NH 4 OH → Ag 2 O + 2NH 4 NO 3 + H 2 O
Оксид серебра растворяется в избытке амммиачной воды, образует комплексное со единение.
Ag 2 O + 4NH 4 OH → 2 OH +3H 2 O
Полученный бесцветный раствор и получил название реактива Толленса.
2. Основная часть
«Химиком никоим образом стать невозможно,
Не видав самой практики
и не принимаясь за химические операции»
М.В. Ломоносов
(слайд №4)
А) Ролевая игра: Класс это научно-исследовательская лаборатория, которая начинает свою работу по исследованию взаимодействия различных классов органических соединений с соединениями серебра (I). Учащиеся делится на три творческие группы. В каждой творческой группе имеется информационный отдел и химическая лаборатория. Группы получают теоретические и практические задания и работают (5-7мин). Вместе с заданием, выдается инструкция к выполнению опыта. (слайд №5)
Задание 1 творческой группе
Задание 2 творческой группе
Взаимодействует? Почему?
Информационный отдел: К каким классам органических соединений относятся выданные вещества? Какие функциональные группы они имеют?
Задание 3 творческой группе
Информационный отдел: К каким классам органических соединений относятся выданные вещества? Какие функциональные группы они имеют?
(слайд №6)
«Мыслящий ум не чувствует себя счастливым,
пока не удается связать воедино разрозненные факты,
им наблюдаемые»
Д. Хевеши.
(слайд №7)
Б) Обсуждение отчетов каждой группы
Учитель: А теперь творческие группы, должны отчитаться в проделанной работе. Ученик химической лаборатории рассказывает о своих наблюдениях, происходящих при проведении опыта, делая вывод о классе с которым взаимодействует соединение серебра. В это время ученик, составляющий информационный отдел, выходит и записывает уравнение реакции взаимодействия органического вещества с оксидом серебра (I), выделяя функциональную группу каждого класса.
Запись реакции проверяется на соответствующем слайде № 8, 9,10
Формулируется общий вывод что, реактив Толленса (соединение серебра (I)) является качественным для альдегидной группы, которая находится в составе альдегидов, глюкозы и муравьиной кислоты. (слайд №11)
Подводится итог урока.
«Радость видеть и понимать
есть самый прекрасный дар»
А. Эйнштеин
(слайд №12)
Реакцию серебряного зеркала используют для изготовления зеркал, серебрения украшений и елочных игрушек.
Качественный анализ веществ - важная тема при изучении органической химии. Знание её помогает в работе не только химикам, но и медикам, экологам, биологам, эпидемиологам, фармацевтам, работникам пищевой промышленности.
Заключение. Подводим итоги, выставляем оценки. Спасибо за внимание!
Инструкция к лабораторному опыту
Реакция «серебряного зеркала»
В пробирку налейте 2 мл 1% раствора нитрата серебра AgNO 3 и небольшими порциями добавьте 10% аммиачную воду NH 4 OH до полного растворения образующегося осадка оксида серебра. (Или использовать готовый реактив Толленса)
К полученному раствору прилейте 1мл. исследуемого вещества. Нагрейте содержимое, вращая пробирку вокруг пламени нагревая не дно, а стенки. Пробирку держите вертикально.
1. Что наблюдаете в пробирке?
2. Почему поверхность стекла становиться зеркальной?
3. Напишите уравнение реакции.
Инструкция к лабораторному опыту
Реакция «серебряного зеркала»
В пробирку налейте 2 мл 1% раствора нитрата серебра AgNO 3 и небольшими порциями добавьте 10% аммиачную воду NH 4 OH до полного растворения образующегося осадка оксида серебра. (Или использовать готовый реактив Толленса)
К полученному раствору прилейте 1мл. исследуемого вещества. Нагрейте содержимое, вращая пробирку вокруг пламени нагревая не дно, а стенки. Пробирку держите вертикально.
1. Что наблюдаете в пробирке?
2. Почему поверхность стекла становиться зеркальной?
3. Напишите уравнение реакции.
Инструкция к лабораторному опыту
Реакция «серебряного зеркала»
В пробирку налейте 2 мл 1% раствора нитрата серебра AgNO 3 и небольшими порциями добавьте 10% аммиачную воду NH 4 OH до полного растворения образующегося осадка оксида серебра. (Или использовать готовый реактив Толленса)
К полученному раствору прилейте 1мл. исследуемого вещества. Нагрейте содержимое, вращая пробирку вокруг пламени нагревая не дно, а стенки. Пробирку держите вертикально.
1. Что наблюдаете в пробирке?
2. Почему поверхность стекла становиться зеркальной?
3. Напишите уравнение реакции.
Задание 1 творческой группе
Химическая лаборатория: В пробирках находятся два органических вещества: глюкоза и этанол, проведите реакцию взаимодействия этих веществ с аммиачным раствором оксида серебра (I). Какое из веществ не взаимодействует? Почему?
Информационный отдел: К каким классам органических соединений относятся выданные вещества? Какие функциональные группы они имеют?
Задание 2 творческой группе
Химическая лаборатория: В пробирках находятся два органических вещества: формальдегид (формалин, метаналь) и уксусная кислота, проведите реакцию взаимодействия этих веществ с аммиачным раствором оксида серебра (I). Какое из веществ не взаимодействует? Почему?
Информационный отдел: К каким классам органических соединений относятся выданные вещества? Какие функциональные группы они имеют?
Задание 3 творческой группе
Химическая лаборатория: В пробирках находятся два органических вещества: муравьиная кислота и глицерин, проведите реакцию взаимодействия этих веществ с аммиачным раствором оксида серебра (I). Какое из веществ не взаимодействует? Почему?
Информационный отдел: К каким классам органических соединений относятся выданные вещества? Какие функциональные группы они имеют?