Zilverspiegel

Datum: oktober 2006

Principe:

Een ammoniakale oplossing van zilver(I)ionen wordt gerduceerd mbv een aldehyde.
Zilver slaat vervolgens neer op de glaswand.

Materiaal:

  • reageerbuis of glazen potje
  • huishoud ammonia (ca. 12%)
  • zilvernitraat
  • glucose
  • druppelpipet
  • bekerglas
  • gedestilleerd water of demi water
  • heet water
  • medicijnbekertje
  • spatel
  • honing

Uitvoering:

  • Doe in de buis en enkele kristallen zilvernitraat en los deze op in enkele ml water.
  • Voeg nu druppelsgewijs de huishoudammonia toe en meng na elke druppel die toegevoegd wordt.
    Eerst ontstaat een bruin neerslag.
    Voeg nu net zolang druppels ammonia toe totdat dat neerslag net weer opgelost is.

 


     1               2                3

  • Los nu enkele mg glucose op in enkele ml water in het medicijncupje.

 

 

  • Giet de glucose oplossing bij de zilvernitraatoplossing en sluit het potje goed af met een deksel.
  • Schud goed.
  • Vul het bekerglas met heet water en plaats de buis erin.
  • Op de wand van de buis ontstaat langzamerhand een zilverlaag.
  • Haal vervolgens de buis uit het bekerglas.
  • Giet de buis leeg en spoel deze goed na met water.

 

 

  • Neem nu een beetje honing en los dat op in 5 ml water in het medicijnbekertje.
  • Maak wederom een zilvernitraat/ammonia oplossing en voeg daat de honongoplossing aan toe.
  • Meng goed en plaats de buis in een bekerglas met heet water.
  • Als de oplossing weer donker wordt, voeg dan enekle druppels ammonia extra toe.
  • Laat in dit geval de buis gedurende de enige tijd staan.
  • Neem wederom een beetje honing en los dat op in 5 ml water in een reageerbuis.
  • Voeg 3 ml Fehling I aan de buis toe en meng.
  • Voeg vervolgens 3 ml Fehling II toe en meng.
  • Plaats de buis in een bekerglas met heet water en wacht gedurende enige tijd.

Resultaat:

Het resultaat van de het experiment met glucose.

Een buis met een mooie zilverspiegel op het glas.

Het resultaat van het honing experiment.

De zilverspiegel is duidelijk waarneembaar.

Het resultaat van de test met Fehlings reagens is dat er een oranje geel neerslag gevormd wordt.

Discussie:

De zilverspiegelreactie noemt men ook wel de reactie van Tollens.
De eerste toevoeging van ammonia maakt de oplossing alkalisch waardoor Ag2O gaat neerslaan hetgeen we waarnemen als een lichtbeuin neerslag. Zilverionen kunnen met ammonia ionen een complex vormen dat weer oplosbaar is in water. Door de vorming van dit complex gaat het Ag2O neerslag weer in oplossing. 
2Ag+ + 2OH- --> (2AgOH) --> Ag2O (s) + H2O
                                         bruin

Ag2O + 2NH4+ + 2NH3 --> Ag(NH3)2+ + H2O
bruin                              kleurloos complex

Met het glucose, beter gezegd de aldehyde groep in de glucose, gaat het zilver(I) ion vervolgens een redoxreactie aan waarbij het zilverion wordt gereduceerd tot zilver metaal.
R-CHO + H2O                   --> R-COOH + 2 H+ + 2e                    (x1)
Ag(NH3)2+ + e                 --> Ag(s) + 2 NH3                             (x2)
-------------------------------------------------------------------
R-CHO + H2O + 2 Ag(NH3)2+ --> R-COOH + 2 H+ + 2 Ag (s) + 4 NH3
Men kan de reactie ook iets anders schrijven, uitgaande van een alkalisch milieu.
De reactie werkt niet alleen met glucose. Het is een aantoningsreactie voor aldehydes. Ketonen vormen geen zilverspiegel.

Het experiment met de honing laat zien dat er in ieder geval een stof in de honing zit die een aldehyde groep bevat. Hoogst waarschijnlijk is dit ook glucose, het kenmerk dat je met echte door bijen gemaakte honing te maken hebt.


Er is echter een addertje onder het gras. Het duurde nl geruime tijd voordat de zilverspiegel gevormd was. En spitten we wat in de literatuur dan kunnen we een mogelijkheid identificeren om een vals positief resultaat te krijgen.

Zoals weergeven in nevenstaande figuur is sucrose een disaccharide, een combinatie van glucose en fructose waarbij de anomerische koolstofatomen een glycoside binding vormen.  Daarom is een waterige sucrose oplossing niet in evenwicht met een aldehyde of een keto vorm en vindt er geen mutarotatie plaats (zie achtergrondinformatie) en is sucrose dus geen gereduceerde suiker.

In een basische oplossing zoals Tollens reagens ontleedt sucrose echter waarbij zich glucose en fructose vormt.

We kunnen dus de mogelijkheid niet uitsluiten dat de hierboven beschreven omstandigheden hebben geleid tot een vals positief resultaat.


Om dit probleem op te lossen hebben we ondersteunende bewijsvoering nodig en die kunnen we verkrijgen door de honing te testen met Fehlings reagens. Met Fehlings reagens kunnen we aantonen of een gereduceerd suiker zoals glucose of fructose aanwezig is. Een troebele, oranjerode kleur zoals we gezien hebben is een sterk positieve reactie hetgeen impliceert dat we inderdaad met glucose of fructose te maken hebben.

Conclusie:

Literatuur:

  • Freek Roelandse; "Spiegelende Reageerbuizen'; DJO;  maart 1976; p. 68.
  • Wolfgang Behrsing, Kurt Matthaei, Kurt Waselowsky; 'Experimentieranleitung Kosmos Chemie C4000' ; Frankh-Kosmos Verlags-GmbH & Co.; 1990; p 130,131.
  • Marwin Kemp, Herbert Slotnick; "Silver Mirror"; Journal of Chemical Education; 58 8 1991; p. 655, 656.
  • Arthur I Vogel; 'A Text-book of Practical Organic Chemistry including Qualitative Organic Analysis'; Longman; 3rd Ed; 1970 (1948); p.330, 1061. 
  • Seyhan Ege; 'Organic Chemistry'; 3rd Ed.; Heath; 1994 (1984); ISBN 0669341614; p.593, 1162.
  • J.C. Alders; 'Jongens en Scheikunde'; 4de druk; Thieme, 1943; p. 233,234.

Relevante websites:

Minder relevante websites:

Opmerkingen:

  • Glucose is soms bij de drogist (De Tuinen) verkrijgbaar in poedervorm.
  • Goed naspoelen is noodzakelijk omdat in een droge maar ammoniakale zilverspiegel azides kunnen ontstaan. Azides gebruikte men als detonator in springstoffen.
  • Pas op bij het werken met zilvernitraat; als de oplossing op handen of kledren komt kunnen er zwarte vlekken op onstaan (ontleding van zilvernitraat, principe dat gebruikt wordt in analoge foto's).
  • Gebruik schoon glaswerk. Op vet glaswerk kan zich geen zilverspiegel vormen. Indien je glaswerk vetvrij wilt maken, spoel het dan om met een warme soda oplossing (Pas op! Bijtend!).

Achtergrondinformatie:

De Tollens reactie is oorspronkelijk ontwikkeld door  Justus von Liebig, ca. 150 jaar geleden. Hij heeft de zilverspiegel reactie ontwikkeld als alternatief op de toenderijd gebruikt kwikspiegel reactie die veel moeilijker uit te voeren was. Nadat deze techniek ontwikkeld was werd deze ook gebruikt om spiegels te maken.
 
De zilverspiegel reactie in meer detail
Zoals weergegeven in onderstaande figuur zullen zowel de a als de b -D-glucose in een zich langzaam instellend evenwicht met de open keten vorm zijn als met het andere anomeer. Dit evenwicht noemt men mutarotatie..

18/05/2008