[일반화학실험]은거울 반응

실험 목적

질산은과 암모니아의 화학적 반응을 이용하여 은도금을 할 수 있다

실험 이론 및 원리

1. 산화 환원 반응

 

2. 은의 환원 반응 : Ag+(aq) + e- → Ag(s)

산화·환원 반응은 원자의 산화수가 달라지는 화학 반응이다. 산화와 환원은 서로 반대 작용으로, 한쪽 물질에서 산화가 일어나면 반대쪽에서는 환원이 일어난다. 또한 산화제란 다른 물질을 산화시키면서 자신은 환원되는 물질을 말하며, 환원제란 다른 물질을 환원시키면서 자신은 산화되는 물질을 말한다.

 

3. 앙금 생성 반응

양이온과 음이온이 강하게 결합하여 물에 녹지 않는 앙금을 생성하는 반응을 앙금 생성 반응이라 한다. 앙금은 특정한 이온끼리 만났을 때 생성되기 때문에 염의 종류를 확인하거나 용액 속에 들어 있는 이온의 종류를 확인할 때 쓰인다.

 

4. 알데하이드(알데히드)의 환원성

은거울 반응 : R-CHO + Ag+ → R-COOH + Ag↓(은거울)

포르밀기(-CHO)를 가지고 있는 탄소 화합물을 알데하이드라고 한다. 탄소수가 적은 알데하이드는 물과 잘 섞이며, 환원성을 갖는다. 여기서 환원성이란 환원시키는 성질로, 알데하이드 자신은 산화되기 쉬운 성질을 갖는다는 의미이다. 알데하이드 자신은 카르복시산으로 산화되기 쉽다. 포도당은 수용액 중에서 고리가 열려 사슬 모양의 구조가 되는데, 이때 알데히드기가 생긴다. 이 때문에 포도당은 환원성을 갖는다.

 

5. 화학 반응식

1) 은이온과 수산화나트륨(암모니아수에서 생성)의 반응에 의해 고체의 갈색 산화은이 생성된다.

Ag+(aq) + 2OH-(aq) → Ag2O(s) + H2O(l)

2) 산화은이 암모니아와 반응하여 암모니아가 결합한 이온을 생성한다.

Ag2O(s) + 4NH3(aq) + H2O(l) → Ag(NH3)2+(aq) + OH-(aq)

3) 포도당과 암모니아가 결합한 이온과 수산화나트륨이 반응하여 은이 환원된다(이는 시험관 벽에서 석출됨)

C6H12O6(qg) + 2Ag(NH3)2+(aq) + NaOH(aq) → C5H11O5COONH4(aq) + 2Ag(s) + NH4+(aq) + NH3(aq) + Na+(aq)

실험 기구 및 시약

1. 실험 재료

질산은, 암모니아수, 5wt% 포도당 용액, 0.8M NaOH

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) 시험관에 0.1M 질산은 수용액 5㎖를 담는다. 질산은은 산성을 가지기에 장갑을 끼고 조심히 사용하도록 한다.

2) 암모니아 수를 한 방울씩 떨어뜨리며 갈색 앙금이 생성되는지 확인한다. 이 때, 암모니아는 냄새가 강하므로 후드에서 작업을 한다.

 

3) 투명한 용액으로 변했을 때 암모니아수가 들은 시험관을 parafilm으로 밀봉한다.

 

4) 5wt% 포도당 용액과 0.8M NaOH용액을 2㎖씩 넣는다.

 

5) 다시 밀봉하여 물중탕 방법으로 시험관의 벽면이 은으로 코팅되는지 확인한다. 물중탕은 50~60℃에서가 적당하다.

 

실험 결과

1. 결과 분석

질산은을 시험관에 담은 후 암모니아수를 떨어뜨렸더니 산화은이 띠처럼 갈색 앙금 생기는 것을 확인 할 수 있었으며 계속해서 암모이나수를 떨어뜨려 다시 투명해졌다. 이후 포도당과 수산화나트륨을 넣어 물 중탕한 후, 포도당은 산화되고 은은 환원되어 시험관 표면에 석출된 것을 확인할 수 있었다.

 

토의 사항

1. 실험 고찰

본 실험은 산화-환원 반응에 의해 은이 석출되는 것이었다. 은의 환원을 위하여 포도당을 사용했는데, 이는 알데히드인 포도당이 가지는 환원성 때문이었고 포도당은 염기성의 환경에서 환원을 잘 시키므로 반응을 빠르게 하려고 수산화나트륨이 사용되었음을 알 수 있었다.

실험 결과 도출에 있어서 정량적인 데이터는 필요하지 않았기에 은이 코팅된 것을 확인하며 실험을 성공적으로 마쳤고 오차에 대한 계산이 필요하지 않았다. 다만, 다른 그룹에서는 실험방법에 따라 실험을 진행하였는데 은거울 반응이 잘 일어나지 않았다고 했다. 내 예상에는 암모니아수를 과량으로 넣어 암모니아수가 형성된 이온을 다시 해리시켜 이온이 적어져서 은거울 반응이 잘 일어나지 않았을 것 같다.