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).

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.

Лабораторная работа № 5

Свойства углеводов

Опыт 1. Реакция серебряного зеркала – это реакция восстановления серебра из аммиачного раствора оксида серебра (реактив Толленса ).

В водном растворе аммиака оксид серебра растворяется с образованием комплексного соединения - гидроксид диамминсеребра(I) OH

при добавлении к которому альдегида происходит окислительно-восстановительная реакция с образованием металлического серебра:

Если реакция проводится в сосуде с чистыми и гладкими стенками, то серебро выпадает в виде тонкой плёнки, образуя зеркальную поверхность.

При наличии малейших загрязнений серебро выделяется в виде серого рыхлого осадка.

Реакция «серебряного зеркала» может использоваться как качественная реакция на альдегиды. Так, реакцию «серебряного зеркала» можно использовать как отличительную между глюкозой и фруктозой . Глюкоза относится к альдозам (содержит альдегидную группу в открытой форме), а фруктоза - к кетозам (содержащие кетогруппу в открытой форме). Поэтому глюкоза дает реакцию «серебряного зеркала», а фруктоза – нет. Но если в растворе присутствует щелочная среда, то кетозы изомеризуются в альдозы и также дают положительные реакции с аммиачным раствором оксида серебра (реактив Толленса ).

Качественная реакция глюкозы с аммиачным раствором оксида серебра. Доказать наличие альдегидной группы в глюкозе можно с помощью аммиачного раствора оксида серебра. К аммиачному раствору оксида серебра добавим раствор глюкозы и подогреем смесь на водяной бане. Вскоре на стенках колбы начинает осаждаться металлическое серебро. Эта реакция называется реакцией серебряного зеркала. Ее используют как качественную для открытия альдегидов. Альдегидная группа глюкозы окисляется до карбоксильной группы. Глюкоза превращается в глюконовую кислоту.

СН 2 ОН – (СНОН) 4 – СОН + Ag 2 O = СН 2 ОН – (СНОН) 4 – СООН + 2 Ag ↓

Порядок выполнения работы.

В две пробирки наливают по 2 мл. аммиачного раствора оксида серебра. В одну из них добавляют 2 мл. 1%-ного раствора глюкозы, в другую – фруктозы. Обе пробирки кипятят.

Амиачный раствор гидрата окиси серебра получают при взаимодействии нитрата серебра с гидроксидом натрия и гидроксидом аммония:

AgNO3+ NaOH → AgOH↓+ NaNO3,

AgOH + 2 NH4 OH→[ Ag(NH3)2] OH + H2O,

аммиачный раствор

OH + 3 H2→ Ag2O + 4 NH4 OH.

Принцип метода. На стенках пробирки с глюкозой образуется зеркало в результате выделения металлического серебра.

Оформление работы: Написать вывод, а также ход и уравнения реакции в тетрадь.

Опыт 3. Качественная реакция на фруктозу

Принцип метода. При нагревании пробы с фруктозой в присутствии резорцина и соляной кислоты до 80 о С через некоторое время в пробирке с фруктозой появляется ярко-красное окрашивание.

При нагревании пробы с фруктозой в присутствии резорцина и соляной кислоты появляется вишнево-красное окрашивание. Проба также применима для обнаружения других кетоз . Альдозы в этих же условиях взаимодействуют медленнее и дают бледно-розовую окраску или вообще не взаимодействуют. Открыта Ф. Ф. Селивановым в 1887 году. Применяется при анализе мочи. Проба положительная при фруктозурии обменного или транспортного генеза. В 13 % случаев проба положительная при пищевой нагрузке фруктами и мёдом. Хим. формула фруктозы – C 6 H 12 O 6

Циклическая формула фруктозы

Ациклическая форма

фруктозы

Окрашенное соединенue

R- осататок

оксиметилфурфурола

Порядок выполнения работы.

В две пробирки наливают по 2 мл: в одну – 1%-ный раствор глюкозы, в другую – 1%-ный раствор фруктозы. В обе пробирки вносят по 2 мл реактива Селиванова: 0,05 г резорцина растворяют в 100 мл 20 %-ной соляной кислоты. Обе пробирки осторожно нагревают до 80 о С (до начала кипения). Появляется красное окрашивание.

Выводы: результаты опыта и уравнение реакции записывают в тетрадь.

Автор Л.А.Цветков

Этот опыт должен быть продемонстрирован учащимся так, чтобы он одновременно явился и инструктажем к последующему практическому занятию. Природа аммиачного раствора оксида серебра может быть подробно разъяснена учащимся, а можно лишь сообщить им, что образующийся при реакции гидроксид серебра - вещество непрочное и легко распадается на оксид серебра и воду:

AgNO 3 + NH 4 OH à AgOH + NH 4 NO 3

2 AgOH à Ag 2 O + H 2 O

Оксид серебра обладает свойством растворяться в аммиаке

Ag 2 O + 4NH 4 OH à 2OH + Н 2 O

Окислительное действие оксида серебра объясняется тем, что это вещество является оксидом благородного металла, поэтому оксид неустойчив и при наличии восстановителя, т.е. вещества, легко окисляющегося, он легко отдает кислород, вследствие чего происходит выделение (восстановление) металлического серебра. Уравнение реакции можно дать в обычном виде:

HC-OH + Ag 2 O -> HCOOH + 2Ag

а можно представить полное уравнение реакции:

HC-OH + 2OH -> HCOOH + 2Ag + 4NH 3 + H 2 O

Серебряное зеркало образуется в том случае, если восстанавливающееся серебро осаждается на гладких стенках сосуда из не слишком концентрированных растворов. Малейшие загрязнения мешают восстанавливающемуся серебру "уцепиться" за стекло и заставляют его выделяться в виде рыхлого осадка. Значительно меньшее влияние на успех опыта оказывает характер нагревания. Если сосуд недостаточно чист, то даже самое осторожное нагревание не дает зеркала, и наоборот, если сосуд подготовлен тщательно, то даже нагревание смеси на открытом огне может дать желаемый результат.

Первый опыт получения серебряного зеркала следует провести в колбочке, а не в пробирке. Колбу емкостью 50-100 мл до урока очищают от механических загрязнений, промывают ершиком с мыльной водой или нагревают в колбе раствор щелочи, затем споласкивают водой, промывают хромовой смесью и наконец начисто промывают дистиллированной водой.

В колбу наливают на четверть объема 2-процентный раствор нитрата серебра, затем добавляют постепенно раствор аммиака (25-процентный аммиак следует разбавить в 8-10 раз) до тех пор, пока образующийся вначале осадок не растворится в его избытке. К образующемуся раствору добавляют осторожно по стенке 0,5-1 мл формалина и помещают колбу в стакан с горячей (лучше кипящей) водой.

Вскоре в колбе образуется красивое серебряное зеркало. Колбу можно нагревать без водяной бани, непосредственно на маленьком пламени, обнося пламя вокруг колбы и не встряхивая ее. При демонстрации опыта вместо серебряного зеркала иногда образуется черный осадок. Учитель в таком случае обычно совершенно бракует опыт. Между тем при таком результате следует разъяснить учащимся, что здесь также произошло восстановление серебра только в виде рыхлого черного осадка.

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Работа 29

Реакция серебряного зеркала с формальдегидом

Реактивы: 1. Формалин.

2. Аммиачный раствор гидроксида серебра.

Принцип метода. Метод основан на хорошей восстанавливающей способности альдегидов.

Схема реакции:

H 2 C=O + 2*OH  HCOONH 4 + 3NH 3 + H 2 O + 2Ag

Ход работы: к 10 каплям аммиачного раствора гидроксида серебра добавьте несколько капель формалина. Слегка подогрейте. Содержимое пробирки буреет и на стенках образуется блестящий налет серебра. Положительной реакция считается и в том случае, когда серебро просто выпадает в осадок (почернение раствора). Реакция эта с кетонами не идет, так как окисление кетонов требует более жестких условий и сопровождается разрывом углеродной цепи.

Работа 30

Самоокисление водных растворов формальдегида

(реакция дисмутации)

Реактивы: 1. Формалин.

9 Индикатор метилрот (красный метиловый).

Принцип метода. Метод основан на повышенной способности формальдегида окисляться. В водном растворе формальдегида происходит самопроизвольная окислительно-восстано-вительная реакция, или реакция дисмутации (реакция Канниццаро). Одна молекула формальдегида окисляется X муравьиной кислоты за счет другой молекулы альдегида, восстанавливая ее в метиловый спирт.

Схема реакции:

Ход работы: к раствору формальдегида добавьте 1 каплю индикатора метилрота. Раствор краснеет, что указывает на кислую реакцию. В тех случаях, когда требуется нейтральный формалин, необходимо нейтрализовать его не посредственно перед работой.

Примечание: реакцию дисмутации дают обычно альдегиды, не имеющие «Н» в α-положении к карбонильной группе. Формальдегид является исключением.

Работа 37

Получение ацетона из уксуснокислого натрия

Реактивы: 1. Уксуснокислый натрий (обезвоженный).

2. Раствор Люголя (раствор йода в KJ).

Оборудование: газоотводная трубка.

Принцип метода: получение ацетона основано на разложении уксуснокислого натрия при его нагревании (пиролизе).

Схема реакции:

Обнаружение ацетона основано на образовании нерастворимого в воде производного ацетона - йодоформа.

Ход работы: сначала приготовьте пробирку со щелочным раствором йода в KJ. Для этого к нескольким каплям раствора йода в K.J (раствор Люголя) добавьте 2 н. раствора NaOH до обесцвечивания. В другую сухую пробирку поместите щепотку (0,1 г) соли - уксуснокислого натрия. Закройте ее пробкой с газоотводной трубкой и осторожно нагрейте на спиртовке. Сначала соль расплавится, потом начинает вспениваться вследствие образования паров ацетона.

Нижний конец трубки опустите в приготовленный щелочной раствор Люголя. Немедленно выпадает желтовато-белый осадок с характерным запахом йодоформа. Реакция образования йодоформа широко применяется в клинической практике для открытия ацетона, который выделяется из организма при нарушении обмена веществ, в частности - при диабете. Иодоформная проба на ацетон очень чувствительна и позволяет открыть ацетон в водных растворах при содержании его ~ 0,04%.

Работа 39

Цветная реакция на ацетон с нитропруссидом натрия

Реактивы: 1. Ацетон, водный раствор.

2. Нитропруссид натрия, 0,5 н. раствор.

3. Гидроксид натрия, 2 н. раствор.

4. Уксусная кислота, 2 н. раствор.

Принцип метода: метод основан на образовании окрашенного соединения ацетона с нитропруссидом натрия. Эта реакция, известная под названием пробы Легаля, служит дополнением к йодоформной пробе на ацетон и широко применяется в клинической практике для открытия ацетона в моче больных сахарным диабетом.

Ход работы: к нескольким каплям 0,5 н. раствора нитропруссида натрия добавьте 3 капли раствора ацетона и 1 каплю 2 н. раствора NaOH. Появляется красное окрашивание, которое от добавления 1 капли 2 н. СН 3 СООН усиливается, принимая вишнево-красный оттенок.