Реакция серебряного зеркала с образованием соли. Химический опыт: получение серебряного зеркала. Реакция серебряного зеркала с использованием формальдегида

Начнем с того, что у каждого класса органических веществ существует определенная реакция, с помощью которой его представителей можно отличить от других веществ. В школьном курсе химии предполагается изучение всех качественных реактивов на основные классы органических веществ.

Альдегиды: особенности строения

Представители данного класса являются производными предельных углеводородов, в которых радикал соединен с альдегидной группой. Изомерами альдегидов являются кетоны. Сходство их состоит в принадлежности к классу карбонильных соединений. При выполнении задания, предполагающего в смеси выделить альдегид, потребуется реакция «серебряного зеркала». Проанализируем особенности данного химического превращения, а также условия его осуществления. Реакция серебряного зеркала представляет собой процесс восстановления из гидроксида диамин серебра (1) металлического серебра. В упрощенном виде допускается запись данного комплексного соединения в упрощенном виде оксида серебра (1).

Разделение карбонильных соединений

Для образования комплексного соединения оксид серебра растворяют в нашатырном спирте. Учитывая, что процесс является обратимой реакцией, реакция серебряного зеркала выполняется со свежеприготовленным аммиачным раствором оксида серебра (1). При смешивании комплексного соединения аргентума с альдегидом происходит окислительно-восстановительная реакция. О завершении процесса свидетельствует выпадение в осадок металлического серебра. При правильном осуществлении взаимодействия этаналя и аммиачного раствора оксида серебра на стенках пробирки наблюдается образование серебряного налета. Именно визуальный эффект дал подобному взаимодействию название «серебряного зеркала».

Определение углеводов

Реакция серебряного зеркала является качественной на альдегидную группу, поэтому в курсе органической химии она упоминается и как способ распознавания таких углеводов, как глюкоза. Учитывая специфику строения этого вещества, проявляющего свойства альдегидо-спирта, благодаря реакции «серебряного зеркала» можно отличить глюкозу от фруктозы.Таким образом, это не только качественная реакция на альдегиды, но и способ распознавания множества других классов органических веществ.

Практическое применение «серебряного зеркала»

Казалось бы, какие могут возникать сложности с проведением взаимодействия альдегидов и аммиачного раствора оксида серебра? Нужно лишь приобрести серебряную окись, запастись нашатырем и подобрать альдегид - и можно смело приступать к эксперименту. Но подобный примитивный подход не приведет исследователя к желанному результату. Вместо ожидаемой зеркальной поверхности на стенках пробирки вы увидите (в лучшем случае) темно-коричневую серебряную суспензию.

Суть взаимодействия

Качественная реакция на серебро подразумевает соблюдение определенного алгоритма действий. Часто даже при появлении признаков зеркального слоя его качество явно оставляет желать лучшего. В чем причины подобной неудачи? Можно ли избежать их? Среди множества проблем, которые могут привести к нежелательному результату, выделяют две основные:

нарушение условий проведения химического взаимодействия;
некачественная подготовка поверхности к серебрению.

В ходе взаимодействия исходных веществ в растворе образуются катионы серебра, объединяющиеся с альдегидной группой, образующие в итоге коллоидные мелкие частицы серебра. Эти крупники способны сцепляться со стеклом, но могут сохраняться в растворе в виде серебряной суспензии. Чтобы происходило сцепление частиц благородного металла со стеклом, формировался равномерный и прочный слой, важно провести предварительное обезжиривание стекла. Только при наличии идеально чистой исходной поверхности пробирки можно рассчитывать на образование равномерного серебряного слоя.

Возможные проблемы

В качестве основного загрязнителя стеклянной посуды выступает жирный налет, от которого необходимо избавляться. Проблему поможет решить раствор щелочи, а также горячая хромовая смесь. Далее пробирка промывается дистиллированной водой. При отсутствии щелочи можно воспользоваться синтетическим средством для мытья посуды. После завершения обезжиривания стекло промывают раствором хлорида олова, ополаскивают водой. Для приготовления растворов используют дистиллированную воду. В случае ее отсутствия можно воспользоваться дождевой водой. В качестве восстановителей, позволяющих из раствора осаждать чистое вещество, применяют глюкозу и формальдегид. С альдегидом трудно рассчитывать на получение качественного серебряного покрытия, а вот моносахарид (глюкоза) дает равномерный и прочный серебряный слой на поверхности зеркала.

Заключение

Чтобы посеребрить стекло, желательно использовать нитрат серебра. К раствору этой соли добавляют щелочь и раствор аммиака. Условием проведения полноценной реакции и осаждения на стекле серебра является создание щелочной среды. Но при переизбытке данного реагента возможны побочные эффекты. В зависимости от выбранной методики проведения эксперимента получение качественной реакции осуществляется при нагревании. Окрашивание раствора в коричневый цвет свидетельствует об образовании мельчайших коллоидных частичек серебра. Далее на поверхности стекла появляется зеркальный налет. В случае успешного прохождения процесса слой металла будет ровным и прочным.

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

(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»

1. Что наблюдаете в пробирке?

2. Почему поверхность стекла становиться зеркальной?

3. Напишите уравнение реакции.

Инструкция к лабораторному опыту

Реакция «серебряного зеркала»

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?

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?

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?

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).

«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%).

Почему так важна чистота сосуда

Уравнение реакции серебряного зеркала:

Ag₂O + 4 NH₃·Н₂О ⇄ 2ОН + 3Н₂О,

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

Что может показать реакция серебряного зеркала

Общая структурная формула альдегидов

2OH + 3H₂O + C₆H₁₂O₆ (глюкоза) = 2Ag↓+ 4NH₃∙H₂O + C₆H₁₂O₇ (образуется глюконовая кислота).

Реакция серебряного зеркала - это реакция восстановления серебра из аммиачного раствора оксида серебра.

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

Аg2O + 4NH3 * H2O = 2OH + 3H2O .

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.

Одной из возможностей наглядной демонстрации химических превращений, является реакция получения чистого серебра из оксида серебра в растворе аммиака, проходящая с добавлением альдегида, в качестве которого обычно берут глюкозу или формальдегид. Она называется «реакцией серебряного зеркала».

Подготовка к проведению реакции

Данная реакция очень капризна. Ее успешное проведение предполагает некоторую предварительную подготовку, а именно:

растворение реагентов необходимо проводить исключительно в дистиллированной воде, поскольку даже незначительные примеси повлияют на ход реакции, и вместо серебра выпадет бурый осадок.
Проводить данную реакцию следует в идеально чистой, а значит обезжиренной и хорошо вымытой химической посуде, с идеально гладкими стенками.
Перед проведением реакции колбу следует обработать раствором хлорида олова, а затем несколько раз ополоснуть дистиллированной водой.
Попытка замены глюкозы фруктозой не увенчается успехом, поскольку в реакции серебряного зеркала участвует альдегидная группа, присутствующая в глюкозе открыто, а в составе молекул фруктозы только в закрытой форме. Помните, что фруктоза относится к кетонам, а глюкоза к альдегидам. Кетоны реакцию серебряного зеркала не дают.

Соблюдение всех вышеизложенных правил, позволит коллоидным частицам серебра, образующимся в ходе реакции, надежно сцепляться со стеклом и между собой, что приведет к появлению на стенках колбы серебряного слоя, хорошо видимого слушателям.

Химические процессы в реакции «серебряного зеркала»

Первым этапом данной реакции является взаимодействие оксида серебра с раствором аммиака, с образованием гидроксида диамина серебра OH. Квадратные скобки в формуле этого вещества означают, что оно является комплексным соединением:

Ag + 2 O + 4 NH 4 OH → 2 OH + Н 2 O.

Дальнейшее взаимодействие гидроксида диамина серебра с альдегидом приводит к восстановлению чистого серебра, которое и оседает на стенках колбы. Эта реакция с глюкозой запишется так:

НОСН 2 (СНОН) 4 HС=O + 2OH → НОСН 2 (CHОН) 4 СООH + 2Ag 0 ↓ +3NH 3 + H 2 O.