银镜反应（精选4篇）
银镜反应 篇1
高中化学《烃的衍生物》一章中, 乙醛和银氨溶液的反应即银镜反应是验证乙醛具有还原性的重要实验, 还是检验有还原性的糖的实验方法。同时该实验原理与工业上的制镜原理类似, 是将课本知识与实际生产知识结合起来的典型实例。掌握该实验的原理和操作要领在教学中的作用可见一斑。教材上对该实验的操作方法介绍简约, 给师生在学习和实践中留下了足够的探索空间。经笔者查阅相关资料和多次实践探索发现, 要做好银镜反应需要注意以下诀窍。
1. 药品的准备:
乙醛:不能用久置起沉淀的乙醛。因为乙醛溶液久置后易发生聚合反应。在室温和有少量硫酸存在时, 能生成三聚乙醛;在0℃或0℃以下, 则聚合成四聚乙醛。三聚乙醛是微溶于水的液体, 四聚乙醛是不溶于水的固体, 聚合后的乙醛不发生乙醛的特性反应。
聚合后的乙醛可通过加酸、加热来解聚。方法是:把乙醛聚合物收集起来, 加少量硫酸并加热蒸馏, 馏出物用水吸收, 即得乙醛溶液, 这时就可用于乙醛特性反应的实验了。
银氨溶液:所用银氨溶液必须随用随配, 不可久置, 不能贮存。因为溶液放置较久, 会析出黑色的易爆炸的物质一氮化三银沉淀 (Ag3N) , 该物质哪怕是用玻璃棒刮擦也会引起其分解而爆炸。这一沉淀在干燥时受振动也会发生猛烈爆炸。
配制银氨溶液所用Ag NO3溶液的浓度不宜太大或太小, 以Ag NO3的质量分数为3%为宜。
制备银氨溶液时, 滴加氨水的量以最初产生的沉淀未完全溶解 (约有少量剩余) 为最好。这是因为, 一方面银氨溶液中如果有过量的NH3, 银离子会被过度地络合, 降低银氨溶液的氧化能力;另一方面氨水过量会使试剂不太灵敏, 且能生成在受热或撞击时会引起爆炸的物质。
在制备银氨溶液时, 一定要用稀氨水而不能用浓氨水。这是因为在配制银氨溶液时, 若氨水太浓, NH3容易过量, 使Ag+过度地被络合, 降低银氨溶液的氧化能力, 导致实验失败。
反应方程式:
2. 仪器的准备:
做银镜反应用的试管必须十分洁净, 这是实验成功的一个关键。若试管不清洁, 还原出来的银大部分呈疏松颗粒状析出, 致使管壁上所附的银层不均匀平整, 结果就得不到明亮的银镜, 而是一层不均匀的黑色银粒子。为保证实验效果, 事先最好将试管用10%的热Na OH溶液洗涤后, 再用蒸馏水冲洗干净。用热的Na OH溶液洗涤试管, 可以除去试管中的油污 (使油污在碱性条件下水解易于除去) , 保证试管的清洁。
3. 实验操作:
银镜反应用水浴加热, 要将水继续加热至沸腾或接近沸腾, 待银氨溶液与乙醛混合于试管后再停止加热, 并及时将试管放入水浴中。如果水不加热至沸腾或接近沸腾, 水温是不能满足反应要求的, 银镜反应不充分, 生成的银镜达不到效果。将试管放入水浴后, 不要用酒精灯加热, 这样会使混合溶液震动, 同时不要再摇动试管, 否则生成的将是黑色疏松的银沉淀, 而不是光亮的银镜。
反应方程式:
通式:
4. 实验完毕:
实验完毕后, 试管内的银氨溶液要及时处理, 可加入少量盐酸中和后倒去。试管内壁附着的银则需加入少量稀硝酸方可洗去银镜。
反应方程式:
最后用水洗净。
5. 相关知识:
醛类还有一个特征反应———铜镜反应。铜镜反应方程式如下:
做铜镜反应除了仪器要洗净外, 特别要注意在配制氢氧化铜溶液时也要现用现配, 配制时须在过量氢氧化钠溶液中滴加硫酸铜溶液。铜镜反应须在强碱性环境下反应。
摘要：高中化学《烃的衍生物》一章中, 乙醛和银氨溶液的反应即银镜反应是验证乙醛具有还原性的重要实验, 还是检验有还原性的糖的实验方法。同时该实验原理与工业上的制镜原理类似, 是将课本知识与实际生产知识结合起来的典型实例。掌握该实验的原理和操作要领在教学中的作用可见一斑。教材上对该实验的操作方法介绍简约, 给师生在学习和实践中留下了足够的探索空间。经笔者查阅相关资料和多次实践探索发现, 要做好银镜反应需要注意以下诀窍。
关键词：银镜反应,诀窍
银镜反应 篇2
生活中的镀银镜面与实验中制备的银镜比较
完成日期：.9.24
卞文杰 廖钱赞 方位 李德瑶 蒋宗尹 于腾
基础医学院
一、摘要
本文就实验与生活中的银镜进行思考与讨论，以银镜反应原理为基础，经过查阅相关资料后，结合镀银镜面的相关工艺流程进行分析，得出实验中的银镜不如生活中的银镜光滑洁净质量好的结论。
二、前言
小组三人以三种方式洗涤增污试管，然后分别进行银镜反应，得到三种质量不同的银镜。课后通过资料查阅，了解生活中镀银镜面的制作流程，并与实验中的银镜反应效果进行比较。
三、内容
1、生活中的镀银镜面的制作
生活中的镀银镜面是由银镜反应制成的。取一定量的AgNO3溶液，逐滴加入氨水至生成的沉淀恰好溶解，得到银氨溶液。再加入醛类物质进行还原。制作方法如下：
上片：将平板玻璃通过人工或机械吸盘送入轨道根据轨道速度保持基片间留有1~3cm的间隙，以确保玻璃基片或玻璃银镜间不发生碰撞，同时亦确保清洗水或反应残夜能及时排出而不互相干扰。
敏化：将敏化剂一般用氯化亚锡溶液，均匀的喷洒在洁净度非常高的玻璃基片表面，保留一分钟左右，亚锡离子进入硅氧网络中与氧结合，使玻璃表面产生一个亚锡离子敏化层。
活化：将活化剂均匀地喷洒到有敏化剂的玻璃基片上，亚锡离子将活化剂中的金属离子还原金属原子，使玻璃表面产生一个活化层――贵金属的薄膜，贵金属为Z或银，在后面的镀银过程中起催化作用。一般活化剂为氯化钯或硝酸银。
镀银：将一定量的新鲜的银氨溶液和一定量的还原溶液同时喷涂到有活化层的玻璃基片上，，经过两三分钟的`还原反应，银氨还原液中的银离子被还原成银单质，沉淀于玻璃基片表面形成银膜反射层。根据我国度银要求玻璃基片上银含量>=700mg/m,且均匀分布.
镀铜：将硫酸铜溶液和还原剂同时均匀喷洒，产生均匀的铜层。
烘干：用去离子水将玻璃基片上的残余物洗净再用风刀吹去大部分残余去离子水。进入六十度到九十度的烤箱中，将玻璃基片上残余的去离子水完全烘干。
淋底漆：通过淋漆机将面漆均匀地涂布于底漆表面，面漆不含铅可与人
直接接触。
2、实验室中银镜的制备
实验室中制备的银镜只是进行了银镜反应而没有进行后续的加工处理。所以容易损耗。并且本次实验中不同方法洗涤得到的不同洁净程度的试管进行的银镜反应的效果有很大的差别。
3、将生活中的镀银镜面与实验室的银镜相比较，
实验室的银镜由于还原快，没有保护措施，生成的银镜较薄且容易破损，容易除去；而生活中的镀银镜面比较均匀，且不易破损。
四、结论
1、生活中的度银镜面工艺复杂，生成的银镜光亮洁净并且牢固。
2、本实验制作的银镜一是因为清洁度不佳，而是没有后续的加工措施，因而生成的银镜不够光亮，并且银镜与镜面容易破损。
五、参考文献
梁水生，刘惠民.玻璃镜子生产工艺的发展[J].玻璃.，（02）
梁中生，杨晨，裘建军 玻璃银镜生产技术【A玻璃 .09（00-05）
乙醛银镜反应实验的探究与创新 篇3
在苏教版和人教版《有机化学基础》中,关于乙醛银镜反应实验有相同的叙述:“在洁净的试管中加入1 mL 2%的AgNO3溶液,一边振荡试管,一边逐滴加入2%的稀氨水,至产生的沉淀恰好完全溶解,再加入3滴乙醛,振荡后把试管放在热水浴中加热。”但在实际实验中,试管壁并没有光亮的银镜出现。为保证良好的实验效果,许多教师改用葡萄糖代替乙醛进行实验,虽然取得理想的实验效果,但违背实事求是的科学精神。乙醛为什么不能生成光亮的银镜呢?
二、查阅资料
乙醛不仅能和银氨溶液、新制的氢氧化铜悬浊液等弱氧化剂反应,在空气中也能被氧化生成乙酸;室温条件下,乙醛能聚合生成微溶于水的液态三聚乙醛;在0℃或0℃以下,乙醛能聚合生成不溶于水的四聚乙醛固体。在酸和加热条件下,三聚乙醛和四聚乙醛均可以解聚为乙醛。
三、实验探究
【实验1】用玻璃棒蘸取乙醛溶液,点在蓝色石蕊试纸中部,观察实验现象。
实验现象:蓝色石蕊试纸变红。
实验结论:乙醛部分被氧化生成乙酸使溶液显酸性。
是否是生成的乙酸影响银镜的生成呢?
【实验2】向实验1的试管中,逐滴加入氢氧化钠溶液至溶液显碱性(用pH试纸检验),取3-5滴处理后的乙醛,加入银氨溶液中,振荡后将试管放在热水浴中加热,观察现象。
实验现象:试管壁有银镜出现,但光洁度仍不够理想。
实验结论:乙醛氧化生成的乙酸不利于银镜生成,强碱性条件有利于银镜的生成。
【实验3】取少量乙醛于试管中,加入蒸馏水振荡,静置,观察现象。
实验现象:液体上下分层。
实验结论:乙醛部分发生聚合生成微溶于水的三聚乙醛 。
乙醛的聚合是否影响银镜的生成呢?
【实验4】向实验3的试管中,滴加几滴稀硫酸,加热至液体不分层时(2—3分钟),再滴入氢氧化钠溶液至溶液显碱性。取几滴混合液,加入新制的银氨溶液中,振荡后将试管放在热水浴中加热,观察现象。
实验现象:试管壁出现光亮的银镜。
实验结论:乙醛的聚合不利于银镜反应的发生,解聚可增大乙醛的浓度,有利于银镜的生成。
三、实验方案创新
通过以上探究可以发现,氧化、聚合、溶液的酸碱性等对银镜的形成都会造成一定程度的影响。为此对实验方案作如下改进:
【步骤1】取少量乙醛样品于试管中,加入几滴稀硫酸,放入热水中水浴加热2—3分钟(或液体不分层),再滴入氢氧化钠溶液调节溶液至碱性(用pH试纸检验)待用。
【步骤2】在洁净的试管中加入1 mL 2%的AgNO3溶液,一边振荡试管,一边逐滴加入2%的稀氨水,至产生的沉淀恰好完全溶解。滴加步骤1所配溶液少许,振荡后把试管放在热水浴中加热。
改进后的实验不仅操作简单,现象明显,更重要的是培养了学生实事求是的科学态度,认识真实的化学。
参考文献
利用银镜反应制备梯度润湿性表面 篇4
表面梯度材料是通过表面形貌结构或表面化学成分的连续变化从而达到材料的表面物理或化学性质连续变化的一类功能界面材料。其中,润湿性梯度材料是指沿着材料的某一方向其表面能或微观形貌发生连续性变化的功能材料。近年来,表面润湿性梯度材料由于在生物相容性、诊断学、纳米摩擦学、微流体、液体自输运等领域的广泛应用,及其在研究表面润湿性与表面微结构和化学成分的关系等基础研究领域的重要作用,而成为人们关注的研究热点[1,2,3,4,5,6,7]。
表面润湿性主要由表面的化学成分和微观几何形貌共同决定。因此,润湿性梯度表面主要有两大类:一类是表面微观结构不变而表面化学成分呈梯度变化。例如,在粗糙的金表面上自组装单分子层(SAM)正十二烷基硫醇,通过沿着表面某一方向修饰时间的梯度变化进而达到正十二烷基硫醇分子密度的变化,再用11-巯基十一醇单分子层充分修饰来填补未被自组装的空位。通过这2种不同表面能的单分子层的自组装,从而实现表面从超疏水到超亲水的连续变化[8]。另一类是化学组成不变而粗糙度梯度变化的表面。例如,韩艳春等将聚苯乙烯(PS)微球放入连续变化的温度场中进行热处理,使PS球的微观形貌发生连续变化从而实现接触角在148.1~88.7°的变化[9]。
银镜反应作为沿用至今的传统工艺,已经成为制镜工业中一项成熟的技术。由于银具有良好的延展性、导电性和传热性,因此广泛用于电子工业领域和低温导热材料领域;另外,单质银具有广谱抗菌能力,是一种绿色无污染的环保型抗菌材料,在医疗卫生领域也有一定的应用。长久以来,人们一直关注银镜作为高反射表面的应用,而很少研究其润湿性。本实验利用简单的银镜反应制备润湿性均一的银表面,经过与正十二烷基硫醇的自组装化学修饰,并通过调节其与银表面自组装时间的梯度,能实现润湿性从疏水性到超疏水性的梯度变化。
1 实验
1.1 梯度润湿性银表面的制备
将作为基底的玻璃片浸入新配制的Piranha溶液(由体积比为3∶1的98%浓硫酸和30%双氧水混合而成),在90℃处理30min,依次用乙醇和去离子水超声清洗后,浸入0.01%的氯化亚锡溶液敏化处理5s,再用去离子水冲洗干净晾干备用。典型的银镜反应过程如下:首先将10mL 0.01mol/L的氨水滴加到20mL 1mmol/L的硝酸银中,直至生成的沉淀正好消失,制成银氨溶液;将敏化处理过的玻璃基底浸入银氨溶液,并在机械搅拌下逐步滴加0.4mL 0.02%的甲醛溶液,静置2h后取出用去离子水清洗,真空干燥后即得到光亮的银镜。然后进行疏水化学修饰,即将沉积银镜的基底竖直放置于烧杯中,而后将配置好的正十二烷基硫醇的乙醇溶液以一定的速率逐步滴加于烧杯中,使液面逐渐上升直至将银表面完全浸没,迅速将玻片取出后用无水乙醇冲洗以除去表面物理吸附的正十二烷基硫醇分子。以上操作均在室温下进行。
1.2 梯度润湿性能和结构表征
所得的表面梯度润湿行为通过测量表面不同位置的接触角来表征,采用德国DataPhysics公司的OCA 20型接触角测量仪,所有测量均在室温下进行。接触角采用座滴法测量,所用水滴体积为4μL,文中所给出的接触角数值是5次测量的平均值。
表面形貌通过场发射扫描电镜(FE-SEM, JEOL JSM 7401F,日本)进行表征;表面化学组成分别通过X射线衍射分析(XRD,RINT2000 vertical goniometer,日本)和X射线光电子能谱(XPS,PHI 5000C ESCA System,美国)进行表征,其中XPS图谱中的结合能经C1s 284.6eV校正。
2 结果与讨论
2.1 银表面的润湿性及表面形貌
银氨溶液中的银离子容易被含有醛基的有机物还原为单质银,沉积在敏化过的玻璃基底上形成光亮的银镜,其方程式为:
HCHO+2Ag(NH3)2OH→HCOONH4+2Ag+3NH3+H2O
利用XRD分析了生成的银表面的晶型组成,如图1所示。从图1中可以看出衍射峰分别位于38.0°、44.2°、64.4°、77.4°和81.5°,峰位与标准卡片(JCPDS file No. 04-0783)一致,分别对应于面心立方结构银的(111)、(200)、(220)、(311)和(222)晶面。
图2为银表面形貌的SEM照片,可以看到在玻璃基底上生成了银纳米颗粒,其粒径为30~50nm。这种粗糙银表面的接触角约为90.7°(如图3所示),大于平整的银表面的接触角(约为72.8°)[10],说明表面粗糙度的增大会引起表面接触角增大。
2.2 银表面的可控自组装化学修饰
将上述得到的银表面浸入0.05mmol/L的正十二烷基硫醇(HS(CH2)11CH3)的乙醇溶液进行不同时间的自组装后,得到一系列不同疏水性的表面。图4给出了在1min内不同自组装阶段的接触角随自组装时间的变化关系。正十二烷基硫醇作为一种低表面能的分子,其硫原子能与银原子形成化学键而在其表面形成自组装单分子层,从而使银表面的疏水性能增强。当自组装时间短于10s时,溶液中的硫醇分子迅速组装到银表面,使得银表面的疏水性明显增强,接触角迅速达到128.5°,但在如此短的时间内硫醇分子来不及与表面所有银原子发生自组装;随着自组装时间的延长,硫醇分子继续与剩余的银原子相互作用,表面疏水性进一步提高,但是疏水性提高的速度明显减慢;当自组装时间达到35s时,自组装层的形成基本达到饱和,接触角为151.7°,具备超疏水的性能;自组装时间进一步延长,接触角不再继续明显增大,说明此时已经形成稳定致密的自组装单分子层。
这种超疏水特性可由Cassie-Baxter模型[11]来解释,假设液体在固体表面形成一种复合表面,液体并未完全润湿粗糙表面上突起之间的空隙,而是在液滴下方与固体的界面中残留有很小的空气泡,所以液滴其实是与一个由固体和空气组成的复合界面相接触,这种润湿情况为不完全润湿。在这种情况下,接触角满足以下关系:
cosθCB=rfcosθe+f-1
式中:θCB为粗糙表面上的静态接触角,θe为相应的理想平面的接触角,f为这种复合接触表面中固液接触面积在总接触面积中所占的百分数,r为粗糙系数。
用XPS分析了硫醇修饰前后表面的化学组成,如图5(a)所示,修饰前银样品的表面只有Ag、C、O元素;而用十二烷基硫醇修饰以后,样品表面除了含有Ag、C、O元素以外,还出现了S元素,含量为3.63%。由此推断,十二烷基硫醇分子成功地在银表面形成了稳定的自组装单分子层,为超疏水表面的形成提供了低表面能的化学组成。
2.3 梯度润湿的银表面
根据以上实验结果可以看出,银镜表面的接触角可以通过自组装时间进行调节,因此通过向竖直放置沉积银镜的玻片的烧杯中逐渐滴加硫醇溶液的方法来改变银表面不同位置的自组装时间,使银表面形成自组装时间梯度,从而制备出具有梯度润湿性的表面。如图6所示(水滴照片插图为(a)对应位置的接触角),银表面的接触角在不同位置随自组装时间的不同呈现梯度变化,当滴加硫醇溶液的浓度为0.05mmol/L时,每5s滴加1mL,银表面的接触角就从下端的150°变化到上端的90°(以玻片下端的位置为0mm计,图6(b))。同时,滴加硫醇溶液的浓度和溶液的滴加速度对梯度表面的制备也有影响:当硫醇溶液的浓度降低到0.01mmol/L时,分别以每30s(图6(a))和每20s(图6(c))滴加1mL硫醇溶液,滴加速度较慢时能形成接触角变化较大的梯度润湿性表面,而滴加速度为每20s滴加1mL时,由于玻片底部自组装时间不够充分,接触角只能达到135°,不具备超疏水的性质,且形成的润湿性梯度较小。
3 结论
以敏化过的玻璃为基底,利用简单的银镜反应制备了润湿性均一的纳米银表面,经过与正十二烷基硫醇的自组装化学修饰,1min内就能得到具有超疏水性质的银表面。通过逐步滴加正十二烷基硫醇溶液的方法,在银表面的特定方向上使其自组装时间呈现梯度变化,从而实现润湿性从疏水性到超疏水性的梯度变化。
参考文献
[1] Nirmalya Ballav,Andrey Shaporenko,Andreas Terfort,etal.A flexible approach to the fabrication of chemical gra-dients[J].Adv Mater,2007,19(7):998
[2] Nadjoua Moumen,et al.Experiments on the motion ofdrops on a horizontal solid surface due to a wettability gra-dient[J].Langmuir,2006,22(6):2682
[3] Lu Xiaoying,et al.Low-density polyethylene(LDPE)sur-face with a wettability gradient by tuning its microstructures[J].Macromol Rapid Commun,2005,26(8):637
[4] Nagaiyanallur V Venkataraman,Stefan Zürcher,et al.Or-der and composition of methyl-carboxyl and methyl-hydroxylsurface-chemical gradients[J].Langmuir,2006,22(9):4184
[5] Zhu Liang,Feng Yanying,Ye Xiongying,et al.Tuningwettability and getting superhydrophobic surface by control-ling surface roughness with well-designed microstructures[J].Sensors and Actuators A,2006,130-131:595
[6] Joong Tark Han,Sangcheol Kim,Alamgir Karim.UVO-tunable superhydrophobic to superhydrophilic wetting tran-sition on biomimetic nanostructured surfaces[J].Langmuir,2007,23(5):2608
[7] Meyyappan S,Shadnam M R,Amirfazli A.Fabrication ofsurface energy/chemical gradients using self-assembled mon-olayer surfaces[J].Langmuir,2008,24(7):2892
[8] Yu Xi,Wang Zhiqiang,Jiang Yugui,et al.Surface gradientmaterial:From superhydrophobicity to superhydrophilicity[J].Langmuir,2006,22(10):4483
[9] Zhang Jinlin,Xue Longjian,Han Yanchun.Fabrication gra-dient surfaces by changing polystyrene microsphere topogra-phy[J].Langmuir,2005,21(1):5
[10] Jessica Pacifico,Kohei Endo,Stephanie Morgan,et al.Su-perhydrophobic effects of self-assembled monolayers on mi-cropatterned surfaces:3-D arrays mimicking the lotus leaf[J].Langmuir,2006,22(26):11072