关于铜镜与银镜的一些探究

以下内容是我根据8个月以来进行的实验所总结的银镜铜镜制作经验。

制作金属镜的原理是用强还原剂将金属离子还原为极细的单质粉末，此法产生的金属自动附着于光亮洁净的容器壁上形成镜面。常见可成镜的金属有铜，银，金等。

 我们知道，含有醛基的化合物在碱性条件下具有强还原性，银镜反应即利用了这一原理。在反应中，二氨合银络离子被乙醛或葡萄糖还原为单质银，这也是鉴定醛的特征反应。首先介绍它:

 最初的尝试，是在上学期第二节选修课之前，在实验楼进行的粗陋的尝试。由于当时经验不足，将浓氨水与硝酸银溶液混合发现没有沉淀，就骂硝酸银纯度低；后来用氢氧化钠沉淀出银再用氨络合，再加还原液，结果只结出了薄到几乎没有的“银膜”与大量发黑的银屑。其实当时我们使用的试剂中，只有硝酸银是没有纯度质量问题的于是银镜反应就被暂时放弃了。此反应的重启是在一个月前最后一节课社团课后，那时严格按照课本的配比进行，而且添加了敏化这一操作(敏化的具体内容将在后文的铜镜反应中提到），于是成功结出了厚实而且光亮无瑕疵的银镜。总结出经验如下:

 1，敏化是必要的，它决定了银镜是否能够附着与光亮；

 2，络合银离子时，使用的氨水浓度一定要低，最好是2%－3%，即把10－15ml浓氨水(25%－28%)稀释到100ml。过量的氨会对银离子过度络合降低反应活性，每滴加一次就不断震荡，最后一定要到沉淀恰好溶解；

 3，课本上葡萄糖溶液的浓度也是不合适的。做这个反应一定要舍得用葡萄糖，浓度越高反应进行越快。而且在浓葡萄糖溶液中添加少量冷氢氧化钠溶液也可以促进结镜与光亮。注意:碱性葡萄糖溶液配置时，一定不要让葡萄糖与热的氢氧化钠溶液或氢氧化钠固体接触，否则会发生复杂的反应使溶液变质；

 4，结镜过程中不要使反应环境出现太大的改变 否则可能会使成品富含瑕疵。也不要反应还没结束就拿起来看，不要猴急，等他个一两个小时；

 5，隔夜银氨摇摇乐，这句话不是说着玩的。银氨溶液不要久置!

 6，反应结束后及时倒掉废液并洗干净，再灌入乙醇防止氧化。如果反应使用的银氨溶液浓度低，结镜会非常薄，在空气中露置即变灰失去光泽。

 这里把最佳反应配比列一下:在2%硝酸银溶液中逐滴加入2%－3%的稀氨水至沉淀恰好溶解，将其注入敏化好且洗净的西林瓶中至容积的2/3处，在剩下部分加入碱性葡萄糖溶液，然后迅速盖好瓶盖摇匀，静置，约1－2h后得到成品。

下面详细说说铜镜反应。

铜镜反应的还原剂就不能使用葡萄糖或乙醛了。它们只能将铜还原为氧化亚铜。查阅资料得知须使用抗坏血酸即VC作为还原剂——其结构中有烯二醇结构，还原性远强于单一的双键、羟基乃至醛基。大约8个月前我开始在宿舍的暖气片(天然的恒温加热设备）上进行铜镜的尝试，当时没有严格按照网上提供的方案进行，于是出现了十个装满反应液的瓶子放了半个月也只是稍微变绿的大型绝望现场。后来陆陆续续按严格的反应配比做了十几批，得到了两批还算成功的铜镜。敏化成了成功的大功臣。这里详细说一下敏化:即通过化学反应洗净容器壁上对反应不利的微小凹凸处与碎渣，再用氯化亚锡溶液洗涤降低表面电势使金属易于析出。对于铜这种廉价金属我们无需使用比它贵好几倍的亚锡做战略保障，所以我们只需要用浓热氢氧化钠浸泡几分钟，再用稀硝酸与蒸馏水洗净即可。后来铜镜与银镜一同重启制作，并实现了不错的效果。这里列出我对铜镜反应总结出的经验:

1，最佳反应配比:将2.50g五水合硫酸铜投入20ml水中，完全溶解后加入0.60g抗坏血酸，迅速震荡或搅拌使其完全溶解(此步得到绿色溶液)迅速向其中逐滴加入浓氨水(25%－28%）至产生沉淀恰好完全溶解，迅速将反应液(此时为绛蓝色透明)转入敏化好并且洗净的西林瓶中，并用滴管将瓶子用反应液填满，盖紧瓶盖，洗净外壁残液后静置反应，约16h后得到成品；

2，浓氨水不可过量，否则会使反应难以进行；VC也不能过量，否则在滴加氨水之前就会析出铜；

3，此反应的大致机理为:先加的VC与铜配位，再加氨进行部分配体交换与pH调节，然后铜先全部从二价被还原为一价，剩余的抗坏血酸再把亚铜化合物还原为铜。故此过程中不得有任何能破坏抗坏血酸与亚铜的其他物质，如氧气、强碱性环境。这也是反应体系不能暴露于空气中的原因；

4，反应过程中也严禁有过于剧烈的外界环境变化，如摇晃，震动，过大温差等；

5，铜单质在有氧条件下能够溶于氨水中，所以反应结束后应尽快将反应液倒去洗净，依次用水，乙醇洗涤，最后灌入无水乙醇，防止氧化。

铜镜有一个有趣的特点，它的镜面生成是从上而下生成，也就是说如果瓶子正放反应的话，会在瓶颈处及瓶壁形成光亮的铜镜，而瓶底处不能；反之则反之，故想要在一边镀好，就得牺牲另一面。这时我通过看b站凤舞九天大佬的视频了解到甲醛与菲林试剂作用会生成铜单质 ，而如果反应容器内壁有一层银的话，铜会附着在银上形成镜面。我尝试过这个方法的铜镜，但是生成的氢气破坏了铜的镜面。于是我就先在西林瓶上镀了一层银，再加入VC法的铜镜反应液 ，放置一天后，果然形成了侧壁与底面都镀上的镜面。而且根据银层厚度的不同，可以得到一系列的渐变色铜银合镜，而且不易氧化。

铜镜反应的探究到这里先告一段落 。还有许多值得探究的问题:是否能用酒石酸钾钠代替同样呈弱碱性能提供强配位原子的浓氨水；甲醛法制取铜镜如何控制反应液的浓度与量与时间以保证产生的氢气不会破坏镜面；能否通过调节银镜的厚度与铜镜反应液的浓度以实现铜银合镜“金镜”的效果(实际操作中确实出现了金的光泽，但是只是局部 ）……欢迎各位提出宝贵建议，我将于高考结束后回来继续探究。