利用另類的多倫試劑學生DIY隨身鏡 方舜雨1、蔡家興2、楊水平1, * 1國立彰化師範大學化學系 2國立彰化女子高級中學 *yangsp@cc.ncue.edu.tw n 簡介 透過銀鏡反應(silver mirror reaction),製作漂亮的銀鏡瓶當作裝飾品或紀念品,是高中學生感到驚艷的和有趣的化學實驗。對於學習氧化還原反應和錯合反應,銀鏡反應是一項合適的和有亮點的高中化學實驗。銀鏡反應深受師生的喜愛且此反應速率快速,在教學上經常以學生在實驗室親自操作,在教室或公共場所偶而以教師示範的方式展現。 銀鏡反應在99舊課綱中被編列於「普通高級中學選修科目化學課程綱要」的『主題:物質性質→主題內容:有機化合物→應修內容:碳氫化合物、有機鹵化物、醇、酚、醛、有機酸、酯、油脂、胺、醯胺→說明:醛:氧化反應–銀鏡(與葡萄糖,還原醣單元連結)』之中。而在108新課綱中被編列於的「普通型高級中等學校化學科加深加廣選修課程」的『主題:物質的反應、平衡與製造(J) →主題內容:有機化合物的性質、製備與反應(Jf) →應修內容:CJf-Va-3常見有機化合物的重要反應與其用途→ 學習內容說明:3-5醛:氧化反應–銀鏡』之中。很明顯地,新舊課綱都十分重視銀鏡反應的內容知識。 傳統上,銀鏡反應係利用多倫試劑(Tollens’ reagent,或稱銀氨溶液)當作氧化劑,在化學實驗室中利用葡萄糖當作還原劑,而工業製造玻璃鏡係利用甲醛當作還原劑。多倫試劑是指含有二氨銀錯離子([Ag(NH3)2]+)的水溶液,由硝酸銀(silver nitrate)或其他銀化合物與氨水反應製備而得。多倫試劑的製備方式為加入幾滴氫氧化鈉稀溶液到硝酸銀溶液中,產生棕色的氧化銀沉澱;再滴加濃氨水到混合溶液中,直至棕色沉澱剛好溶解,恰好變為澄清溶液為止。[1]很可惜,多倫試劑的製備方式需要用到濃氨水。濃氨水的氣味難聞,吸入或吞食有害,過度暴露於濃度略高於閾值極限值可能會刺激眼睛、鼻子及喉嚨。暴露於濃度較高可能會導致呼吸困難、胸痛、支氣管痙攣,粉紅色泡沫痰和肺水腫。過度暴露可能導致急性支氣管炎和肺炎。[2]因此,取用濃氨水必須在化學實驗室的抽風櫃中取用。此外,硝酸銀為昂貴的藥品,傳統上使用硝酸銀的濃度偏高(例如:0.5-0.6 M硝酸銀[3-4])且用量甚多(例如:150 mL硝酸銀溶液[5]),造成藥品的浪費。 為避免直接使用濃氨水造成身體的危害和過量使用硝酸銀造成經費的浪費,本文描述改善這兩項缺點。在銀鏡反應的過程中,直接加入硝酸銨溶液和氫氧化鈉溶液到欲鍍銀的玻璃片上,以間接產生氨水的方式製備另類的多倫試劑,並且使用低濃度的且少量的硝酸銀溶液,以小量實驗方式進行玻璃片的鍍銀。然後,鍍銀的玻璃片裝入證件套中,形成一個隨身鏡。由於本實驗無濃氨水的難聞氣味且以小量實驗進行鍍銀,適合在教室內進行化學活動或在室外進行科普活動。 本實驗係延續發表在《臺灣化學教育》第二十七期的一項實驗〈化學教室活動:利用另類的多倫試劑製作銀鏡瓶〉[6],同樣地利用另類的多倫試劑,讓學生DIY製作隨身鏡,期望學生親身體驗動手做實驗的樂趣(融入技能領域和情意領域),習得銀鏡反應的化學原理和概念(融入認知領域),以及獲取自製的實驗成品當作隨身用品(融入技能領域)。 n 藥品與器材 l 每組的藥品使用量(每組使用一塊50 cm2的玻璃片製作隨身鏡):0.10 M硝酸銀(Silver nitrate, AgNO3)4.0 mL、1.8 M氫氧化鈉(Sodium hydroxide, NaOH) 1.0 mL、1.0 M硝酸銨(Ammonium nitrate, NH4NO3) 1.0 mL、5.0%葡萄糖(Glucose / Dextrose, C6H12O6)1.0 mL。【藥品分別裝在小玻璃瓶中,分別用4支PE滴管取用。】 l 每組材料:玻璃片(6.0 cm × 8.4 cm × 0.2 cm) 1塊、證件套(PU皮製,可合適套入玻璃片) […]