中学生在家搞事情之——原创:不用甲醛的铜镜反应
浪里黑条2018/05/27化学 IP:北京

        很多人可能知道铜镜反应。铜镜反应不如银镜反应著名,很大程度上可能是因为传统的铜镜反应涉及的有毒致癌物——甲醛。银镜反应中还原剂一般用葡萄糖或乙醛等,但是这些物质还原性较弱,不足以将Cu还原成单质,因此似乎只有甲醛可以胜任。

        查阅资料得知,Vc可以直接被空气氧化。这表明其还原性很可能比甲醛更强。若果真如此,Vc也可能可以作为铜镜反应的还原剂。当然由于Vc的结构与醛类大相径庭,这个推论不一定合理,所以设计实验来进行探究。

实验一:Vc还原新制氢氧化铜

向含Cu2+的溶液中加入NaOH溶液得到氢氧化铜沉淀,随即加入Vc溶液。迅速发生反应,沉淀与溶液均变为深棕色并部分溶解,随后产生橙色沉淀。推测Vc先将Cu还原至+1价,随后与Cu(Ⅰ)产生了络合物。


实验二:Vc与铜氨络离子反应

向CuSO4溶液中加入过量氨水,得到深蓝色的硫酸四氨合铜溶液。

IMG_20180527_150234_1.jpg

 

IMG_20180527_150510_1.jpg

 


随后加入Vc溶液,产生土黄色沉淀。

放置很久后,没有明显反应。联想到银镜反应需要在强碱性条件下进行,我向反应液中加入了NaOH溶液。沉淀瞬间溶解,产生黄色溶液,且颜色缓慢加深(这一步为方便震荡分了两个瓶子)。为加快反应进行,将反应液放在热水浴中加热。 VID_20180527_151127.mp4 点击下载  


IMG_20180527_152017_1.jpg

 

[修改于 6年6个月前 - 2018/05/28 14:38:31]

+1  学术分    虎哥    2018/06/08 运用理论知识进行创新尝试。
来自:数理化 / 化学
82
 
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~~空空如也
浪里黑条 作者
6年7个月前 IP:北京
846465

成功了,上图稍等一下

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浪里黑条作者
6年7个月前 IP:北京
846466

IMG_20180527_173146_1.jpg

 That's♂good

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浪里黑条作者
6年7个月前 IP:北京
846467

视频怎么放不了了

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浪里黑条作者
6年7个月前 修改于 6年7个月前 IP:北京
846471
引用zx-16533发表于5楼的内容
能不能用这种方法在玻璃上产生结实均匀的铜层?

很结实(比银镜反应还结实),但是似乎需要再控制一下各种条件才能均匀。LS莫不是想这样做电容?

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浪里黑条作者
6年7个月前 修改于 6年7个月前 IP:北京
846472
引用HMX发表于4楼的内容
顶楼视频我这里能放。请教一下,照理说,如果要还原产生金属铜,那么也应该是在反应液中出现胶体铜粉或者铜...

你那边放出来是哪个视频,是Vc+氢氧化铜的还是后面加氢氧化钠的?


至于为什么产生铜镜,我觉得是因为均相反应生成的铜粒子太小,而玻璃表面相当于是一个很好的附着层,导致大部分铜在生成之后向玻璃靠拢,这个过程不断重复,才形成了光亮的铜镜。最后洗涤的时候也会有一些铜粉被洗出来,但是铜镜并不见有明显破坏,说明溶液当中也是有铜粒子生成的。

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浪里黑条作者
6年7个月前 IP:北京
846475
引用HMX发表于8楼的内容
可以看到两个视频,两个应该是完全相同的。但是还是没解释清楚为什么铜的析出倾向于紧贴玻璃并且致密排列,...

可不可以这样解释:贴近玻璃表面产生的铜微粒直接附着上去,导致近表面的铜粒子密度降低,然后扩散导致部分铜粒子向玻璃方向运动而进一步附着,同时溶液中还会不断地产生新的铜粒子……如此反复,最后形成了铜镜和溶液中的铜粉(因为洗涤的时候铜粉量比较大,似乎要多于铜镜镀上去的量)

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浪里黑条作者
6年7个月前 IP:北京
846479
引用HMX发表于10楼的内容
以前做过实验,得到的膜很致密,它生成的是整块的金属,原子间靠金属键连接,而不是分子间范德华力。所以我...

生成的铜最初应该的确是分子级别的,比表面积极大(甚至颗粒可能在亚纳米级),应该比较容易附着在玻璃上的。随着反应的进行,溶液里逐渐出现较大颗粒的铜,开始影响反应的正常进行,于是铜镜生成变慢,更多的铜开始附着在铜粉上而不是铜镜背面。

不知以上分析是否正确?

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浪里黑条作者
6年6个月前 IP:北京
846512
引用ne555发表于12楼的内容
楼主可以先用氢氧化钠中和一下维生素C,然后再滴入反应体系,这样就不存在刚滴入的沉淀了。

是有这样的实验计划的,等我有时间就弄。

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浪里黑条作者
6年6个月前 修改于 6年6个月前 IP:北京
846525
引用天马行空yzx发表于15楼的内容
表示没有氢氧化钠,用碳酸钠替代可否?另外楼主的vc用量是多少,今天做了一次实验没有成功

emmm,碳酸钠的话,应该先和Vc反应生成抗坏血酸钠吧,应该没问题的(当然也不排除必须得氢氧化钠……不行的话,用苛化法制一点NaOH溶液吧,反正用量也没有精确要求)。Vc最好过量,我这一瓶(瓶子总容量10ml)加入了大约1g的Vc。

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浪里黑条作者
6年6个月前 IP:北京
846526
引用爱电路发表于16楼的内容
为啥我们老师管生成氧化亚铜的反应也叫铜镜反应……感觉我学了假化学。还有就是那堆生成高分子的东西,不太...

缩聚反应几乎都可以浓硫酸作为催化剂,这个没毛病。但是要注意,如果是加聚反应就不能了~

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浪里黑条作者
6年6个月前 IP:北京
846527
引用bg8npk发表于14楼的内容
有办法可以控制铜层厚度吗。

这个还真没试过,不过估计原溶液浓度越高铜层越厚吧,回头我试试多镀几次能不能增厚

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浪里黑条作者
6年6个月前 IP:北京
846552
引用zx-16533发表于20楼的内容
或者可以先用铜镜弄层薄的然后电镀增厚?

可能也可以,前提是镀上去的铜已经有足够的导电能力。

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浪里黑条作者
6年6个月前 IP:北京
846982
引用zx-16533发表于24楼的内容
用了vc泡腾片溶液再试了下,还是一样只能生成很薄的一点点铜,手指一抹就掉。。不知道和玻璃材质什么的有...

这效果感觉是溶液浓度不够

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浪里黑条作者
6年6个月前 修改于 6年6个月前 IP:北京
846989
引用zx-16533发表于28楼的内容
有可能,不过我第二次用的是接近饱和的硫酸铜溶液。。会不会是氯化铵加氢氧化钠配置的“氨水”里NH3浓度...

有可能是氨浓度低导致最后四氨合铜离子浓度低了。也许可以试试先把氨气弄出来弄成浓度尽量高的氨水然后再往里加?不知道可行性有多高……

而且浓度不用太精确,硫酸铜目前来看浓了没啥坏处,我用的大约15%吧。氨水我用的25-28%的试剂。Vc加过量即可,随后NaOH也过量即可。

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浪里黑条作者
6年6个月前 IP:北京
846996
引用zx-16533发表于31楼的内容
感谢,改天我买瓶试剂氨水和vc再试一下。。不过我发现得到黄色澄清溶液后再加入过量氢氧化钠会导致溶液又...

我是在澄清状态下反应的,浑浊状态即使能反应肯定也影响铜镜的附着。

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浪里黑条作者
6年6个月前 IP:北京
847034
引用夯昆发表于36楼的内容
在玻璃上先镀一层薄薄的银然后再做铜镜铜可以更好的附着在玻璃上而且更均匀

可惜我的硝酸银用完了🙃

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浪里黑条作者
6年6个月前 IP:北京
847045
引用Jam.exe发表于43楼的内容
 

说明一下用量吧,我的反应似乎没有经过这样的颜色,是不是什么的用量不一样了?KOH应该不影响。

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浪里黑条作者
6年6个月前 IP:北京
847053
引用Jam.exe发表于46楼的内容
表示不知道 加了约10克铜硫酸铜 25ml氨水 5克Vc 10克KOH

大概是KOH加多了。加到加Vc时产生的沉淀完全溶解就行,太多了就会像图上那样又出现沉淀,影响反应。

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浪里黑条作者
6年6个月前 IP:北京
847081
引用Jam.exe发表于51楼的内容
   

三张图分别是什么?怎么也不该出来CuO啊

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浪里黑条作者
6年6个月前 IP:北京
847090
引用Jam.exe发表于53楼的内容
2次实验 红色溶液 沉淀可能是Cu 晚点我过个滤

反应要均匀地水浴加热,别忘了

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浪里黑条作者
6年6个月前 IP:北京
847093
引用Jam.exe发表于55楼的内容
没忘 但还是镀不上

那大概就是容器内表面的问题了,必须得十分光洁才能镀上,这个跟银镜的要求是一样的。

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浪里黑条作者
6年6个月前 IP:北京
847095
引用Jam.exe发表于57楼的内容
我用了药瓶

药瓶照理说应该没问题的,你先好好洗一下,然后用稍微浓一点的CuSO4溶液试试。另外,棕色瓶镀铜镜真的好么……换透明的西林瓶试试吧,我用的就是西林瓶。

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浪里黑条作者
6年6个月前 IP:北京
847107
引用Jam.exe发表于60楼的内容
是Cu没错

那就应该是容器内壁的毛病,要不然就是加热不够均匀

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浪里黑条作者
6年6个月前 修改于 6年6个月前 IP:北京
847135
引用zx-16533发表于62楼的内容
加热过头也会变浑浊。。而且是在某个特定时间点在10s之内迅速由清澈变浑浊。。 。。

忘记说了……我的水浴温度在80℃左右,没有煮沸。不排除可能会在高温下Vc发生分解……

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浪里黑条作者
6年6个月前 IP:北京
847137
引用zx-16533发表于64楼的内容
应该不是这个原因。。我这个测试时候用的是显影液做还原剂,里面主要成分(米吐尔,对苯二酚,硫代硫酸钠)...

硫代硫酸钠?会不会是这玩意r和什么发生反应出硫单质了?毕竟米吐尔和对苯二酚都是酸性的……

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浪里黑条作者
6年6个月前 IP:北京
847140
引用zx-16533发表于66楼的内容
应该不是酸性的原因,已经配好的显影液是呈碱性的,而且后来溶液里也加了较多的氢氧化钠。。不过既然你说到...

我找时间往反应液里加些硫代硫酸钠试试

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浪里黑条作者
6年6个月前 IP:北京
847143
引用zx-16533发表于68楼的内容
另外用显影液做还原剂的话刚开始加入少量的时候会形成一种非常深近似黑色的颜色。。不知道用vc有没有这个...

Vc还真没有,Vc应该也会络合,但是颜色应该不一样。估计Vc的酸根和铜络合了之后应该就是那个黄色的玩意儿(不过这颜色估计是亚铜)。

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浪里黑条作者
5年6个月前 IP:北京
859260
引用三水合番发表于71楼的内容
今天刚巧碰到了一篇论文,又碰到了这篇帖子😂 

看起来谷氨酸钠是用来络合的

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浪里黑条作者
5年6个月前 IP:北京
859456

这个帖子又有了后续。

笔者用食品级的Vc在学校试着重做一次实验,不料连续失败6次,产生了与@Jam.exe 实验中相似的红棕色沉淀。此外,该食品级Vc的一些其他反应特征(例如与硫酸铜溶液混合后的颜色)也与分析纯Vc有所不同。由此推测,网上的某些食品级Vc的纯度可能较低,甚至可能是假冒伪劣产品,该实验还是推荐用分析纯Vc来进行。

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浪里黑条作者
5年6个月前 IP:河北
859543
引用Jam.exe发表于76楼的内容
话说@浪里黑条,你确定不是你瓶子的问题?

非也,我在学校实验用的是试管(用浓氢氧化钠煮过几分钟并反复蒸馏水洗涤),得到的沉淀绝非纯铜。特别是若不加热,会得到橘黄色产物。此外,含铜(不一定是单质)的沉淀在空气中加热产生氧化铜是很正常的事情,不能说明产物为铜。另外铜粉也不是这样的颜色。

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浪里黑条作者
5年6个月前 IP:河北
859561
引用20!Dopaminor发表于78楼的内容
杂质(核)太多,铜都镀在杂质上了?

可能是Vc不纯,产生了大量其他沉淀,于是大部分铜没有镀在瓶子上

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浪里黑条作者
5年6个月前 IP:河北
859587
引用20!Dopaminor发表于80楼的内容
淘宝一瓶纯Vc/异Vc也没多少钱

是这样的,不过还有一年高考,成绩也不好,准备收心了,估计短期不会再做了,验证纯Vc的可行性这一方面留给广大坛友们吧

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UCAS直博一年级。热爱化学相关学科(但是物化杀我),略知一二建模技术。概念机爱好者。同时还喜爱短跑、乒乓球、书法、古琴等。【我是不是说的太多了】

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