中学生在家搞事情之——原创:不用甲醛的铜镜反应

        很多人可能知道铜镜反应。铜镜反应不如银镜反应著名,很大程度上可能是因为传统的铜镜反应涉及的有毒致癌物——甲醛。银镜反应中还原剂一般用葡萄糖或乙醛等,但是这些物质还原性较弱,不足以将Cu还原成单质,因此似乎只有甲醛可以胜任。

        查阅资料得知,Vc可以直接被空气氧化。这表明其还原性很可能比甲醛更强。若果真如此,Vc也可能可以作为铜镜反应的还原剂。当然由于Vc的结构与醛类大相径庭,这个推论不一定合理,所以设计实验来进行探究。

实验一:Vc还原新制氢氧化铜

向含Cu2+的溶液中加入NaOH溶液得到氢氧化铜沉淀,随即加入Vc溶液。迅速发生反应,沉淀与溶液均变为深棕色并部分溶解,随后产生橙色沉淀。推测Vc先将Cu还原至+1价,随后与Cu(Ⅰ)产生了络合物。


实验二:Vc与铜氨络离子反应

向CuSO4溶液中加入过量氨水,得到深蓝色的硫酸四氨合铜溶液。

 

 


随后加入Vc溶液,产生土黄色沉淀。

放置很久后,没有明显反应。联想到银镜反应需要在强碱性条件下进行,我向反应液中加入了NaOH溶液。沉淀瞬间溶解,产生黄色溶液,且颜色缓慢加深(这一步为方便震荡分了两个瓶子)。为加快反应进行,将反应液放在热水浴中加热。

 


 

[修改于 1 年前 - 2018-05-28 14:38:31]

+1  学术分    虎哥   2018-06-08   运用理论知识进行创新尝试。
来自 化学与化工
 
5
2018-5-27 16:25:45
浪里黑条(作者)
1楼

成功了,上图稍等一下

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浪里黑条(作者)
2楼

 That's♂good

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浪里黑条(作者)
3楼

视频怎么放不了了

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4楼

顶楼视频我这里能放。

请教一下,照理说,如果要还原产生金属铜,那么也应该是在反应液中出现胶体铜粉或者铜粉沉淀。为什么能够在玻璃上产生光洁的铜镜呢?谁能解释这个问题?

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5楼

能不能用这种方法在玻璃上产生结实均匀的铜层?

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浪里黑条(作者)
6楼
引用:radio 发表于5 楼的内容:
能不能用这种方法在玻璃上产生结实均匀的铜层?

很结实(比银镜反应还结实),但是似乎需要再控制一下各种条件才能均匀。LS莫不是想这样做电容?

[修改于 1 年前 - 2018-05-27 18:47:53]

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浪里黑条(作者)
7楼
引用:HMX 发表于4 楼的内容:
顶楼视频我这里能放。请教一下,照理说,如果要还原产生金属铜,那么也应该是在反应液中出现胶体铜粉或者铜.....

你那边放出来是哪个视频,是Vc+氢氧化铜的还是后面加氢氧化钠的?


至于为什么产生铜镜,我觉得是因为均相反应生成的铜粒子太小,而玻璃表面相当于是一个很好的附着层,导致大部分铜在生成之后向玻璃靠拢,这个过程不断重复,才形成了光亮的铜镜。最后洗涤的时候也会有一些铜粉被洗出来,但是铜镜并不见有明显破坏,说明溶液当中也是有铜粒子生成的。

[修改于 1 年前 - 2018-05-27 18:50:55]

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8楼
引用:浪里黑条 发表于7 楼的内容:
你那边放出来是哪个视频,是Vc+氢氧化铜的还是后面加氢氧化钠的?至于为什么产生铜镜,我觉得是因为均相.....

可以看到两个视频,两个应该是完全相同的。

但是还是没解释清楚为什么铜的析出倾向于紧贴玻璃并且致密排列,通常来说,对于非晶体结构,疏松的排列更有利于反应液的流通。要想解释这个问题,需要弄清楚的物理原理貌似有些复杂,最后也一定可以用数学来描述。

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浪里黑条(作者)
9楼
引用:HMX 发表于8 楼的内容:
可以看到两个视频,两个应该是完全相同的。但是还是没解释清楚为什么铜的析出倾向于紧贴玻璃并且致密排列,.....

可不可以这样解释:贴近玻璃表面产生的铜微粒直接附着上去,导致近表面的铜粒子密度降低,然后扩散导致部分铜粒子向玻璃方向运动而进一步附着,同时溶液中还会不断地产生新的铜粒子……如此反复,最后形成了铜镜和溶液中的铜粉(因为洗涤的时候铜粉量比较大,似乎要多于铜镜镀上去的量)

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10楼
引用:浪里黑条 发表于9 楼的内容:
可不可以这样解释:贴近玻璃表面产生的铜微粒直接附着上去,导致近表面的铜粒子密度降低,然后扩散导致部分.....

以前做过实验,得到的膜很致密,它生成的是整块的金属,原子间靠金属键连接,而不是分子间范德华力。所以我觉得不是先生成铜微粉,然后再“附着”。

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浪里黑条(作者)
11楼
引用:HMX 发表于10 楼的内容:
以前做过实验,得到的膜很致密,它生成的是整块的金属,原子间靠金属键连接,而不是分子间范德华力。所以我.....

生成的铜最初应该的确是分子级别的,比表面积极大(甚至颗粒可能在亚纳米级),应该比较容易附着在玻璃上的。随着反应的进行,溶液里逐渐出现较大颗粒的铜,开始影响反应的正常进行,于是铜镜生成变慢,更多的铜开始附着在铜粉上而不是铜镜背面。

不知以上分析是否正确?

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2018-5-28 00:52:04
12楼

楼主可以先用氢氧化钠中和一下维生素C,然后再滴入反应体系,这样就不存在刚滴入的沉淀了。

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浪里黑条(作者)
13楼
引用:ne555 发表于12 楼的内容:
楼主可以先用氢氧化钠中和一下维生素C,然后再滴入反应体系,这样就不存在刚滴入的沉淀了。

是有这样的实验计划的,等我有时间就弄。

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14楼

有办法可以控制铜层厚度吗。

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15楼

表示没有氢氧化钠,用碳酸钠替代可否?另外楼主的vc用量是多少,今天做了一次实验没有成功

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16楼

为啥我们老师管生成氧化亚铜的反应也叫铜镜反应……感觉我学了假化学。还有就是那堆生成高分子的东西,不太相信所有缩聚反应都可以直接浓硫酸催化……然而非得要写条件,还弄得乱七八糟的各种条件……已无力吐槽

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2018-5-29 01:27:24
浪里黑条(作者)
17楼
引用:天马行空yzx 发表于15 楼的内容:
表示没有氢氧化钠,用碳酸钠替代可否?另外楼主的vc用量是多少,今天做了一次实验没有成功

emmm,碳酸钠的话,应该先和Vc反应生成抗坏血酸钠吧,应该没问题的(当然也不排除必须得氢氧化钠……不行的话,用苛化法制一点NaOH溶液吧,反正用量也没有精确要求)。Vc最好过量,我这一瓶(瓶子总容量10ml)加入了大约1g的Vc。

[修改于 1 年前 - 2018-05-29 01:30:24]

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浪里黑条(作者)
18楼
引用:爱电路 发表于16 楼的内容:
为啥我们老师管生成氧化亚铜的反应也叫铜镜反应……感觉我学了假化学。还有就是那堆生成高分子的东西,不太.....

缩聚反应几乎都可以浓硫酸作为催化剂,这个没毛病。但是要注意,如果是加聚反应就不能了~

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浪里黑条(作者)
19楼
引用:bg8npk 发表于14 楼的内容:
有办法可以控制铜层厚度吗。

这个还真没试过,不过估计原溶液浓度越高铜层越厚吧,回头我试试多镀几次能不能增厚

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20楼
引用:浪里黑条 发表于19 楼的内容:
这个还真没试过,不过估计原溶液浓度越高铜层越厚吧,回头我试试多镀几次能不能增厚

或者可以先用铜镜弄层薄的然后电镀增厚?

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浪里黑条(作者)
21楼
引用:radio 发表于20 楼的内容:
或者可以先用铜镜弄层薄的然后电镀增厚?

可能也可以,前提是镀上去的铜已经有足够的导电能力。

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2018-6-12 09:13:25
2018-6-12 09:13:25
22楼

今天试了下,用氯化铵加氢氧化钠代替氨水,用胶片显影液做还原剂(手上没有纯VC,显影液碱性,还原成分是米吐尔和对苯二酚,因为是显影定影二合一的套液所以应该还有硫代硫酸钠),可以形成黄色溶液和沉淀,但是好像几乎完全附着不到玻璃上。。不知道什么原因。。(培养皿预先用氢氧化钠洗过,应该不是油脂的问题)

 

 

只有液面附近能略微附着上一点点。。



[修改于 1 年前 - 2018-06-12 09:19:32]

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23楼

食品级Vc或者反式Vc都很便宜啊

载玻片上铜镜之后再蚀刻,然后灌透明环氧

[修改于 1 年前 - 2018-06-12 10:36:03]

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24楼

用了vc泡腾片溶液再试了下,还是一样只能生成很薄的一点点铜,手指一抹就掉。。不知道和玻璃材质什么的有没有关系。。

 

[修改于 1 年前 - 2018-06-12 16:44:43]

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25楼

VC换成肼的效果可能会更好,溶液使用纯净水配置,而且肼是碱性越强还原性越强的,这个反应看上去挺有用的,毕竟有时候在玻璃或者陶瓷基底上镀上一层导电的金属很有用,溅射炉要花高价

[修改于 1 年前 - 2018-06-12 17:21:06]

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26楼
引用:smith 发表于25 楼的内容:
VC换成肼的效果可能会更好,而且肼是碱性越强还原性越强的,这个反应看上去挺有用的,毕竟有时候在玻璃或.....

我记得pcb的沉铜工艺用的就是这个反应,不过是用甲醛的版本,还加了很多其他的辅助成分。。

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浪里黑条(作者)
27楼
引用:radio 发表于24 楼的内容:
用了vc泡腾片溶液再试了下,还是一样只能生成很薄的一点点铜,手指一抹就掉。。不知道和玻璃材质什么的有.....

这效果感觉是溶液浓度不够

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28楼
引用:浪里黑条 发表于27 楼的内容:
这效果感觉是溶液浓度不够

有可能,不过我第二次用的是接近饱和的硫酸铜溶液。。会不会是氯化铵加氢氧化钠配置的“氨水”里NH3浓度不够?

主贴的实验用的各个成分的浓度和量可以介绍下么。。

还有反应大概需要多长时间?上面那个是我在热水里泡了40来分钟的结果。。会不会不够。。

[修改于 1 年前 - 2018-06-12 18:42:42]

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29楼

手指一摸就掉是很正常的,反光镜的工艺对玻璃需要进行比较复杂的预处理,简化而言可仔细洗涤除油,然后用氯化亚锡的稀盐酸溶液敏化。

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浪里黑条(作者)
30楼
引用:radio 发表于28 楼的内容:
有可能,不过我第二次用的是接近饱和的硫酸铜溶液。。会不会是氯化铵加氢氧化钠配置的“氨水”里NH3浓度.....

有可能是氨浓度低导致最后四氨合铜离子浓度低了。也许可以试试先把氨气弄出来弄成浓度尽量高的氨水然后再往里加?不知道可行性有多高……

而且浓度不用太精确,硫酸铜目前来看浓了没啥坏处,我用的大约15%吧。氨水我用的25-28%的试剂。Vc加过量即可,随后NaOH也过量即可。

[修改于 1 年前 - 2018-06-12 19:13:47]

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31楼
引用:浪里黑条 发表于30 楼的内容:
有可能是氨浓度低导致最后四氨合铜离子浓度低了。也许可以试试先把氨气弄出来弄成浓度尽量高的氨水然后再往.....

感谢,改天我买瓶试剂氨水和vc再试一下。。

不过我发现得到黄色澄清溶液后再加入过量氢氧化钠会导致溶液又变成黄色浑浊。。是要保持溶液在澄清状态下反应吗?

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浪里黑条(作者)
32楼
引用:radio 发表于31 楼的内容:
感谢,改天我买瓶试剂氨水和vc再试一下。。不过我发现得到黄色澄清溶液后再加入过量氢氧化钠会导致溶液又.....

我是在澄清状态下反应的,浑浊状态即使能反应肯定也影响铜镜的附着。

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33楼

哇,黑条懂的东西真不少。

哪天我也买瓶Vc试试看。

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2018-6-13 01:49:14
34楼

反光镜现在不是都铝蒸汽直接喷上去了吗

想试一下HF预处理再氯化亚锡活化

[修改于 1 年前 - 2018-06-13 02:26:48]

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35楼

我之前拿铝箔包硝基四唑铜铵等药在大理石板上起爆,也发现部分铝箔被“镀”到了大理石上了,用小刀都刮不下来。如果要镀得牢固,还是高速的东西溅射好一些

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2018-6-14 11:09:07
2018-6-14 11:09:07
36楼

在玻璃上先镀一层薄薄的银然后再做铜镜铜可以更好的附着在玻璃上而且更均匀

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浪里黑条(作者)
37楼
引用:夯昆 发表于36 楼的内容:
在玻璃上先镀一层薄薄的银然后再做铜镜铜可以更好的附着在玻璃上而且更均匀

可惜我的硝酸银用完了🙃

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38楼

为什么度不上 我用KOH换了NaOH

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39楼

 

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40楼

 

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42楼

 

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43楼

 

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浪里黑条(作者)
44楼
引用:Jam.exe 发表于43 楼的内容:
 

说明一下用量吧,我的反应似乎没有经过这样的颜色,是不是什么的用量不一样了?KOH应该不影响。

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45楼

表示不知道


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46楼

表示不知道 加了约10克铜硫酸铜 25ml氨水 5克Vc 10克KOH


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47楼

开始有点铜 接触空气很快消失 黄褐色物质无法出现铜

[修改于 1 年前 - 2018-06-14 21:58:29]

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48楼

求用量

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浪里黑条(作者)
49楼
引用:Jam.exe 发表于46 楼的内容:
表示不知道 加了约10克铜硫酸铜 25ml氨水 5克Vc 10克KOH

大概是KOH加多了。加到加Vc时产生的沉淀完全溶解就行,太多了就会像图上那样又出现沉淀,影响反应。

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