果糖和葡萄糖能产生银镜反应的原因

果糖和葡萄糖能产生银镜反应的原因
葡萄糖属于多羟基醛糖,而果糖属于多羟基酮糖,但是大家都知道只有醛类物质才能发生银镜反应,但是为什么果糖也能发生银镜反应呢?

[参考资料]做好银镜反应的关键
一、准备工作
1.仪器的洗涤：银镜反应需用的各种玻璃仪器如试管、滴瓶、量筒、烧杯等必须洁净,无论用哪一种洗涤剂洗净后,必须用蒸馏水冲洗,直至玻璃壁上形成均匀水膜,无水珠或股流出现.
2.溶液的配制：银镜反应所用的各种溶液包括各种还原剂,各种浓度的硝酸银溶液和氨水,氢氧化钠溶液等最好由一人一次全用蒸馏水配制.
3.控制水浴温度：温度对银镜反应影响很大,一般用酒精灯加热进行水浴的方法达不到恒温,有条件时应准备一台电热恒温水浴锅,温度控制范围为20～100℃.
二、用各种不同还原剂的实验
醛、含醛基的糖、含醛基的酸、含醛基的酯等物质均能发生银镜反应.另外还有果糖、苯酚、苯胺等也能出现银镜,现简要叙述如下：
1.甲醛的银镜反应
甲醛的银镜反应是比较容易做的,不加热亦能获得银镜,应视为银镜反应的主试剂.
(1)甲醛的浓度
市售甲醛的质量分数一般为40%,即俗称福尔马林,做银镜反应时将其配成1%,可按1∶40体积比配.若用40%甲醛直接滴入银氨溶液中,则因起始的质量分数太大,反应速率太快,瞬时间析出大量银,而使银镜带有黑色斑痕.
(2)甲醛的聚合问题
表1
40%甲醛在常温下是无色液体,久置常出现浑浊,甚至出现大量白色沉淀.这是甲醛溶于水并和水作用生成白色的多聚甲醛的缘故.
由于甲醛的聚合,溶液中甲含量会逐渐降低.做银镜反应时应使用未聚合的甲醛溶液.
(3)实验数据及适宜条件的选择(见表1)
由实验结果可见,在常温下用1%的甲醛溶液5滴,硝酸银溶液和氨水溶质的质量分数均为1%,只需3——4min就能获得优质银镜；如将温度提高至60℃,硝酸银和氨水取1%——5%,只需10s左右即可.
2.乙醛的银镜反应
(1)乙醛的质量分数
试剂乙醛的质量分数一般为30%,与甲醛一样,乙醛也容易聚合.
乙醛试剂出厂时都加入了稀酸,以防止乙醛的聚合,但聚合现象仍不能完全消除,只是减弱而已.聚合后的三聚体不溶于水,比重较小,浮于上部,使整个乙醛溶液分为两层,可用分液漏斗将两液层分开,取下层溶液来做银镜反应实验.
(2)乙醛溶液的中和
由于乙醛试剂是酸性的,所以在做银镜反应前要先用氢氧化钠溶液中和,使乙醛溶液呈中性或微碱性,才能保证银镜反应成功.
(3)实验数据与适宜条件的选择(见表2)
表2
由实验结果可见,在常温下,用30%乙醛5——10滴,硝酸银与氨水溶质的质量分数均取2%——4%,约需2～3min就可获得优质银镜,如将温度提高至60℃,其他条件相同,则只需20s左右即可.
3.葡萄糖的银镜反应
葡萄糖溶液的银镜反应被公认为最容易做的.所以热水瓶胆与镜子都是用葡萄糖溶液与银氨溶液反应来获得银镜的.
实验数据及适宜条件的选择(见表3)
由实验结果可见,在常温下葡萄糖溶液即可做银镜反应,一般采用1%的葡萄糖溶液,硝酸银溶液和氨水可用1%——2%,反应时间约2——3min,如将温度升高到80℃,用6%的葡萄糖溶液5滴,硝酸银溶液和氨水溶质的质量分数仍为1%——2%,那么只需20s即可获得优质银镜,
表3
4.果糖的银镜反应
葡萄糖与果糖互为同分异构体,葡萄糖是一种多羟基醛(醛糖),果糖是一种多羟基酮(酮糖),果糖分子中并无醛基存在,看来似乎不能发生银镜反应,但其实不然,其主要原因是果糖在碱性溶液中可发生两种反应：一是经烯醇化作用变成醛糖(反应方程从略).二是发生裂解,产生含醛基的有机物(化学方程式从略).由此可知,果糖溶液中总是含有醛糖及含醛基的有机物,可跟碱性的银氨溶液起银镜反应.因此,果糖与葡萄糖都是还原性糖.用果糖做银镜反应的效果与葡萄糖相似,反应条件略高于葡萄糖,60——100℃,果糖溶质的质量分数可取1%,硝酸银溶液与氨水溶质的质量分数可取2%——4%,在此条件下,可获得优质银镜.
5.甲酸的银镜反应
甲酸分子中,既含有羧基,又含有醛基,醛基能与银氨络离子发生银镜反应,但由于甲酸的酸性很强,如果把它直接加到弱碱性的银氨溶液中,银氨络离子被破坏(Ag(NH3)2++2H+=Ag++2NH4+)实验很难成功.欲作银镜应先将甲酸中和成甲酸钠(pH=11～12溶质的质量分数80%).
在洁净的试管中注入5%的硝酸银溶液1mL,再滴入15%的氢氧化钠溶液1滴,出现棕色沉淀,再滴入氨水(4%——5%)直至生成的棕色沉淀刚好溶解为止,然后将试管放在沸水浴中预热,取出后滴加甲酸钠溶液5滴,振荡,再放入沸水浴中约10min即出现光亮的银镜,但银镜色深略显黑色,不如醛类生成的银镜好.
6.甲酸酯的银镜反应
如用甲酸乙酯做银镜反应,它的实验步骤与甲酸基本相同,唯甲酸乙酯在水中溶解度较小,故需加少量乙醇,以增加其溶解性.
7.苯胺,苯酚有还原性,且比含醛基物质还原性还强,极易被氧化,遇到银氨溶液就被氧化例如苯酚被氧化生成苯醌等,同时析出银,由于生成速度过快,银来不及附着在试管壁上,大部分变成黑色沉淀,这样制得的银镜质量很差,不宜列为银镜反应的试剂.
综上所述,不同还原剂发生银镜反应的适宜条件是不一样的,现简要归纳如下(见表4)
表4
另外,在配制银氨溶液时,在硝酸银溶液中滴加氨水,不可使沉淀溶解后变得太澄清,相反,最初产生的沉淀溶解到还略显浑浊反而更好些,因为这意味着氨水没有过量,这也是获得光亮银镜的关键.实践经验证明,氨水过量得越多,银镜反应的效果越差.