Phản ứng tráng gương: Đặc điểm, điều kiện và bài tập

Phản ứng tráng gương là một quy trình hóa học phổ biến được sử dụng để tạo ra lớp phản xạ ánh sáng trên bề mặt của một tấm gương là khả năng biến đổi dung dịch bạc nitrat (AgNO3) thành lớp kim loại bạc sáng bóng bám trên thành bình. Trong nội dung bài viết dưới đây yeuhohoc.edu.vn sẽ giải thích cho các bạn biết phản ứng tráng gương là gì? Đặc điểm của phản ứng như thế nào? Cách làm bài tập ra sao?

Phản ứng tráng gương là gì?

Phản ứng tráng gương là phản ứng hóa học xảy ra giữa dung dịch bạc nitrat (AgNO3) và dung dịch glucozơ (C6H12O6) trong môi trường kiềm, tạo thành một lớp kim loại bạc sáng bóng bám trên thành bình.

Đặc điểm của phản ứng tráng gương

Là phản ứng oxi hóa khử: Glucozơ đóng vai trò là chất khử, khử ion Ag+ trong dung dịch AgNO3 thành kim loại bạc Ag.

Xảy ra trong môi trường kiềm: Dung dịch NaOH hoặc KOH được sử dụng để tạo môi trường kiềm, giúp cho phản ứng diễn ra nhanh chóng và hiệu quả.

Tạo sản phẩm đặc trưng: Lớp kim loại bạc bám trên thành bình là sản phẩm dễ nhận biết của phản ứng tráng gương.

Tạo ra lớp phản xạ ánh sáng trên bề mặt của gương, làm cho hình ảnh phản chiếu rõ ràng và sáng bóng.

Yêu cầu sự chuẩn bị cẩn thận của bề mặt gương và các hóa chất sử dụng trong quá trình tráng gương.

Có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm sử dụng các chất hóa học như natri sunfat hoặc niken.

Điều kiện tham gia phản ứng tráng gương

Để thực hiện phản ứng tráng gương, có một số điều kiện cần thiết như:

• Bề mặt của tấm gương phải được làm sạch và chuẩn bị kỹ lưỡng để đảm bảo lớp phản xạ ánh sáng hoạt động hiệu quả.
• Sử dụng các hóa chất phản ứng chính xác và theo tỷ lệ đúng để đạt được kết quả tráng gương tốt nhất.

Dung dịch AgNO3: Nồng độ AgNO3 ảnh hưởng đến tốc độ và hiệu quả phản ứng.

Dung dịch glucozơ: Glucozơ là chất khử chính trong phản ứng.

Môi trường kiềm: Dung dịch NaOH hoặc KOH tạo môi trường kiềm cần thiết cho phản ứng.

Nhiệt độ: Nhiệt độ cao giúp đẩy nhanh tốc độ phản ứng.

Phương trình phản ứng tráng gương

Phương trình phản ứng tráng gương được viết như sau:

${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_{6 }+ 2{\mathrm{AgNO}}_3 + 3\mathrm{NaOH} \to {\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_7{\mathrm{Na}}_2 + 2\mathrm{Ag}\downarrow + 2{\mathrm{NH}}_4{\mathrm{NO}}_3 + {\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Giải thích:

• Glucozơ (${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_6$) là chất khử, nó khử ion Ag+ trong dung dịch ${\mathrm{AgNO}}_3$ thành kim loại bạc Ag.
• Dung dịch NaOH tạo môi trường kiềm cần thiết cho phản ứng xảy ra.
• Sản phẩm:
  • Lớp kim loại bạc Ag bám trên thành bình là sản phẩm dễ nhận biết của phản ứng tráng gương.
  • Natri gluconat (${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_7{\mathrm{Na}}_2$) là muối của axit gluconic.
  • Amoni nitrat (${\mathrm{NH}}_4{\mathrm{NO}}_3$) và nước (${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$) là sản phẩm phụ.

Lưu ý:

• Phương trình phản ứng cần được cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố.
• Có thể viết phương trình phản ứng theo phương pháp thăng bằng electron.

Các phản ứng tráng gương

Phản ứng ank-1-in (ankin bậc 1)

Nguyên tử H trong các phân tử ankin–1–in được kết hợp với liên kết ba (≡) linh hoạt, cho phép chất này tham gia vào phản ứng tráng gương. Phản ứng Ank-1-in là một phản ứng thế nguyên tử H bằng ion kim loại Ag+, tạo thành kết tủa màu vàng nhạt, sau đó chuyển sang màu xám.Cũng là một phản ứng hóa học được sử dụng để xác định các ankin có liên kết ba tại đầu chuỗi carbon.

Cụ thể, phản ứng có thể được biểu diễn như sau:

• $\mathrm{R}–\mathrm{C}\equiv \mathrm{CH} + {\mathrm{AgNO}}_3 + {\mathrm{NH}}_3 \to \mathrm{R}–\mathrm{C}\equiv \mathrm{CAg} + {\mathrm{NH}}_4{\mathrm{NO}}_3$
• $\mathrm{R}–\mathrm{C}\equiv \mathrm{C}–\mathrm{H} + \left[\mathrm{Ag}{\left({\mathrm{NH}}_3\right)}_2\right]\mathrm{OH} \to \mathrm{R}–\mathrm{C}\equiv \mathrm{C}–\mathrm{Ag} \downarrow (\mathrm{màu} \mathrm{vàng} \mathrm{nhạt}) + 2{\mathrm{NH}}_3 + {\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Ví dụ:

Khi axetilen (${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_2$) phản ứng với dung dịch ${\mathrm{AgNO}}_3$ trong môi trường NH3, ta có:

${\mathrm{AgNO}}_3 + 3{\mathrm{NH}}_3 + {\mathrm{H}}_2\mathrm{O} \to \left[\mathrm{Ag}{\left({\mathrm{NH}}_3\right)}_2\right]\mathrm{OH} + {\mathrm{NH}}_4{\mathrm{NO}}_3$

$\mathrm{H}–\mathrm{C}\equiv \mathrm{C}–\mathrm{H} + 2\left[\mathrm{Ag}{\left({\mathrm{NH}}_3\right)}_2\right]\mathrm{OH} \to \mathrm{Ag}–\mathrm{C}\equiv \mathrm{C}–\mathrm{Ag} \downarrow (\mathrm{màu} \mathrm{vàng} \mathrm{nhạt}) + 4{\mathrm{NH}}_3 + 2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Các chất phổ biến thường gặp bao gồm: etin (${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_2$), propin (metylaxetilen $– {\mathrm{CH}}_3–\mathrm{C}\equiv \mathrm{C}$), và but-1-in-3-en (vinyl axetilen$– {\mathrm{CH}}_2=\mathrm{CH}–\mathrm{C}\equiv \mathrm{CH}$).

Phản ứng tráng gương của glucozơ, fructozơ và saccarozơ 

Là quá trình hóa học quan trọng được sử dụng để tạo ra lớp phản xạ ánh sáng trên bề mặt của các vật liệu.

Khi glucozơ phản ứng với phức bạc amoni, kết quả tạo ra amoni gluconat hòa tan vào dung dịch và giải phóng ion bạc kim loại:

${\mathrm{CH}}_2\mathrm{OH}{\left[\mathrm{CHOH}\right]}_4\mathrm{CHO} + 2\left[\mathrm{Ag}{\left({\mathrm{NH}}_3\right)}_2\right]\mathrm{OH} \to {\mathrm{CH}}_2\mathrm{OH}{\left[\mathrm{CHOH}\right]}_4{\mathrm{COONH}}_4 + 2\mathrm{Ag}\downarrow + 3{\mathrm{NH}}_3 + {\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Fructozơ, mặc dù có cùng công thức phân tử với glucozơ, không chứa nhóm -CH=O và không thể oxy hóa tạo gương ở điều kiện nhiệt độ phòng. Tuy nhiên, khi đun nóng trong môi trường kiềm, fructozơ chuyển thành glucozơ, tạo điều kiện cho phản ứng tráng gương của nó.

Đối với saccarozơ, mặc dù không có tính khử, nhưng khi bị thủy phân bởi môi trường axit, saccarozơ tạo thành dung dịch có tính khử gồm glucozơ và fructozơ. Tiếp theo, glucozơ sẽ tham gia vào quá trình oxy hóa để tạo ra gương. Phương trình phân hủy của saccarozơ như sau:

${\mathrm{C}}_{12}{\mathrm{H}}_{22}{\mathrm{O}}_{11}\left(\mathrm{saccarozơ}\right) + {\mathrm{H}}_2\mathrm{O} \to {\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_6\left(\mathrm{glucozơ}\right) + {\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_6\left(\mathrm{fructozơ}\right)$

 

Phản ứng tráng gương (bạc) của acid fomic và este

Phản ứng tráng gương của axit fomic và este là một quá trình hóa học quan trọng được sử dụng để tạo ra các lớp phản xạ ánh sáng trên bề mặt vật liệu.

Các este có cấu trúc HCOOR, RCOOCH=CHR’, HCOOOCH=CHR có thể tạo ra kết tủa của kim loại Ag khi phản ứng với dung dịch ${\mathrm{AgNO}}_3/{\mathrm{NH}}_3$ trong điều kiện đun nóng.. Các este phổ biến thường được sử dụng trong phản ứng tráng gương bao gồm các este của axit fomic (HCOOR) và các muối hoặc este tương ứng, chẳng hạn như HCOONa và (HCOO)nR., ${\mathrm{HCOONH}}_4$. Một số trường hợp ít gặp như RCOOCH=CHR’, với R’ là gốc hidrocacbon cũng có thể tham gia vào phản ứng. Dưới đây là một số phương trình hóa học điển hình của phản ứng tráng gương của este:

1.   Với R là gốc hidrocacbon:$\mathrm{HCOOHCOOR} + 2[\mathrm{Ag}{({\mathrm{NH}}_3)}_2]\mathrm{OH} \to {\mathrm{NH}}_4\mathrm{OCOOR} + 2\mathrm{Ag}\downarrow + 3{\mathrm{NH}}_3 + {\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$
2.   Với R là H (axit fomic):
   $\mathrm{HCOOH} + 2\left[\mathrm{Ag}{\left({\mathrm{NH}}_3\right)}_2\right]\mathrm{OH} \to {\left({\mathrm{NH}}_4\right)}_2{\mathrm{CO}}_3 + 2\mathrm{Ag}\downarrow + 2{\mathrm{NH}}_3 + {\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Muối của ${\left({\mathrm{NH}}_4\right)}_2{\mathrm{CO}}_3$ là muối của axit yếu, nên không bền và dễ phân hủy thành NH3 theo phương trình:

$\mathrm{HCOOH} + 2[\mathrm{Ag}{({\mathrm{NH}}_3)}_2]\mathrm{OH} \to {\mathrm{CO}}_2+ 2\mathrm{Ag}\downarrow + 3{\mathrm{NH}}_3 + 2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Phản ứng tráng gương của andehit

Phản ứng tráng gương của anđehit là một quá trình hóa học quan trọng được sử dụng để nhận biết và chứng minh tính khử của anđehit.

1. Phương trình phản ứng tổng quát:

$\mathrm{R}-{\left(\mathrm{CHO}\right)}_{\mathrm{x}}+2{\mathrm{xAgNO}}_3+3{\mathrm{xNH}}_3+{\mathrm{xH}}_2\mathrm{O}\to \mathrm{R}-{({\mathrm{COONH}}_4)}_{\mathrm{x}}+{\mathrm{xNH}}_4{\mathrm{NO}}_3+2\mathrm{xAg}$

Đặc biệt, phản ứng của formaldehyt (HCHO) là:

$\mathrm{HCHO}+4{\mathrm{AgNO}}_3+6{\mathrm{NH}}_3+2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to {\left({\mathrm{NH}}_4\right)}_2{\mathrm{CO}}_3+4{\mathrm{NH}}_4{\mathrm{NO}}_3+4\mathrm{Ag}$

1. Cách tiếp cận giải bài tập về phản ứng oxy hóa của anđehit để tạo ra gương.

Phản ứng tráng gương anđehit có thể giải bằng cách:

Xác định tỷ lệ số mol giữa anđehit và Ag.

Nếu tỷ lệ này là 2, anđehit là anđehit đơn chức.

Nếu tỷ lệ là 4, anđehit có thể là formaldehyt (HCHO) hoặc anđehit hai chức $\left(\mathrm{R}{\left(\mathrm{CHO}\right)}_2\right).$

Hỗn hợp chứa hai anđehit đơn chức sẽ phản ứng tráng gương khi tỷ lệ $\frac{{\mathrm{n}}_{\mathrm{Ag}} }{{\mathrm{n}}_{\mathrm{A}}}$ > 2, trong đó một trong số đó có thể là HCHO.

Hỗn hợp chứa hai anđehit mạch thẳng sẽ phản ứng tráng gương khi tỷ lệ 2 < $\frac{{\mathrm{n}}_{\mathrm{Ag}} }{{\mathrm{n}}_{\mathrm{A}}}$< 4, trong đó có một anđehit đơn chức và một anđehit đa chức.

Dựa vào phản ứng tráng gương, mỗi mol anđehit đơn chức (R-CHO) phản ứng với 2 mol Ag.

Trong trường hợp đặc biệt của formaldehyt (HCHO), phản ứng với ${\mathrm{Ag}}_2\mathrm{O}$ tạo ra 4 mol Ag và %O = 53,33%.

Ngoài ra còn có thêm một số phản ứng khác như:

Phản ứng sử dụng natri sunfat (${\mathrm{Na}}_2{\mathrm{SO}}_4$):  ${\mathrm{Na}}_2{\mathrm{SO}}_4 + 2{\mathrm{AgNO}}_3\to {\mathrm{Ag}}_2{\mathrm{SO}}_4 + 2{\mathrm{NaNO}}_3$

Phản ứng sử dụng niken (Ni): $\mathrm{Ni} + 2{\mathrm{AgNO}}_3\to \mathrm{Ni}{\left({\mathrm{NO}}_3\right)}_2 + 2\mathrm{Ag}$

Phản ứng sử dụng dung dịch amoni (${\mathrm{NH}}_3$): $2{\mathrm{NH}}_3 + {\mathrm{AgNO}}_3\to {\mathrm{Ag}}_2\mathrm{O} + {\mathrm{NH}}_4{\mathrm{NO}}_3$

Phản ứng sử dụng natri hydroxit (NaOH): $\mathrm{NaOH} + {\mathrm{AgNO}}_3\to \mathrm{AgOH} + {\mathrm{NaNO}}_3$

Cách nhận biết phản ứng tráng gương 

Cách nhận biết phản ứng tráng gương là thông qua quá trình tạo ra kết tủa bạc (Ag) trên bề mặt vật liệu, tạo ra một lớp phản xạ ánh sáng. Dưới đây là các đặc điểm và phương pháp nhận biết phản ứng tráng gương:

Tạo kết tủa bạc (Ag): Phản ứng tráng gương thường dẫn đến việc tạo ra kết tủa bạc (Ag) từ dung dịch chứa ion bạc (Ag+) và dung dịch amoniac (NH3). Kết tủa này có màu trắng hoặc màu vàng phụ thuộc vào điều kiện phản ứng và thành phần dung dịch.

Màu sắc của kết tủa: Kết tủa bạc tạo ra từ phản ứng tráng gương thường có màu vàng hoặc màu xám nhạt, tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của phản ứng.

Ánh sáng phản xạ: Khi được tráng gương, bề mặt vật liệu sẽ phản xạ ánh sáng một cách rõ ràng, tạo ra một lớp phản xạ ánh sáng. Điều này có thể được quan sát bằng mắt thường hoặc bằng các thiết bị quang học.

Kiểm tra bằng dung dịch: Nếu không chắc chắn về việc có phải là phản ứng tráng gương, bạn có thể kiểm tra bằng cách thêm một ít dung dịch chứa ion bạc (Ag+) và dung dịch amoniac (NH3). Nếu có phản ứng tráng gương, kết tủa bạc sẽ xuất hiện trên bề mặt vật liệu.

Kiểm tra hóa tính: Phản ứng tráng gương thường liên quan đến tính khử của các chất hóa học, như anđehit. Nếu chất tham gia phản ứng có tính khử và tham gia phản ứng tráng gương, sẽ tạo ra kết tủa bạc.

Bài tập áp dụng 

Bài 1: Cho dung dịch A chứa 2,5 mol este ${\mathrm{HCOOCH}}_3$ (metyl fomiat) phản ứng với dung dịch ${\mathrm{AgNO}}_3/{\mathrm{NH}}_3$ tạo thành kết tủa vàng nhạt. Hãy xác định phản ứng đã xảy ra và tính số mol Ag cần thiết.

Giải:

Bước 1: Viết phương trình phản ứng:

${\mathrm{HCOOCH}}_3+2{\mathrm{AgNO}}_3+3{\mathrm{NH}}_3+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to {\mathrm{NH}}_4{\mathrm{COOCH}}_3+2{\mathrm{NH}}_4{\mathrm{NO}}_3+ 2\mathrm{Ag}$

Bước 2: Xác định số mol Ag cần thiết:

Theo phương trình phản ứng ta có: nAg = 2.${\mathrm{n}}_{{\mathrm{HCOOCH}}_3}$ = 2×2,5 = 5 mol

Kết luận: Phản ứng đã xảy ra là phản ứng tráng gương giữa este ${\mathrm{HCOOCH}}_3$và dung dịch ${\mathrm{AgNO}}_3/{\mathrm{NH}}_3$, tạo ra kết tủa vàng nhạt. Số mol Ag cần thiết để phản ứng hoàn toàn là 5 mol.

Bài 2: Cho một andehit no đơn chức A tác dụng hoàn toàn với dung dịch ${\mathrm{AgNO}}_3/{\mathrm{NH}}_3$ dư. Sau đó, kết tủa Ag được thu được và hoà tan vào dung dịch ${\mathrm{HNO}}_3$ đặc nóng, sau khi phản ứng hoàn toàn, thấy khối lượng dung dịch tăng lên 20,4 gam. Tìm công thức cấu tạo của andehit A.

Lời giải: Gọi công thức cấu tạo cần tìm andehit là R-CHO 

Bước 1: Phương trình phản ứng tráng gương tổng quát:

$\mathrm{R}-\mathrm{CHO}+2{\mathrm{AgNO}}_3+3{\mathrm{NH}}_3+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to \mathrm{R}-{\mathrm{COONH}}_4+2{\mathrm{NH}}_4{\mathrm{NO}}_3+2\mathrm{Ag}$

Bước 2: Gọi số mol của andehit A là x. Do đó, số mol của Ag sinh ra cũng là 2x.

Bước 3: Viết phương trình phản ứng giữa Ag và dung dịch ${\mathrm{HNO}}_3$:

$\mathrm{Ag}+2{\mathrm{HNO}}_3\to {\mathrm{AgNO}}_3+{\mathrm{NO}}_2+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Bước 4: Tính khối lượng dung dịch tăng sau phản ứng:

${\mathrm{m}}_{\mathrm{dd} \mathrm{tăng}}={\mathrm{m}}_{\mathrm{Ag}}-{\mathrm{m}}_{{\mathrm{NO}}_2}=2\mathrm{x}*108-2\mathrm{x}*6=102\mathrm{x}$

Bước 5: Giải phương trình:

102x=20,4

x=$\frac{20,4}{102}$ = 0,2 mol

Bước 6: Tính khối lượng mol của andehit A:

Mandehit ​=  20,4*0,2 ​  = 102

Vậy công thức cấu tạo của andehit A là ${\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_7{\mathrm{CHOC}}_3{\mathrm{H}}_7\mathrm{CHO}$.

Bài 3: 20,4g hỗn hợp X gồm anđehit axetic và anđehit propionic tác dụng với dung dịch ${\mathrm{AgNO}}_3$ trong ammoniac dư, dẫn đến việc kết tủa 86,4g bạc.

a) Ghi lại các phương trình phản ứng đã diễn ra.

b) Đánh giá phần trăm khối lượng của từng chất trong hỗn hợp ban đầu.

Đáp án hướng dẫn giải

a, Phương trình hoá học

${\mathrm{CH}}_3\mathrm{CHO}+2{\mathrm{AgNO}}_3+4{\mathrm{NH}}_3+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to {\mathrm{CH}}_3{\mathrm{COONH}}_4+2{\mathrm{NH}}_4{\mathrm{NO}}_3+2\mathrm{Ag}$

${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{CHO}+2{\mathrm{AgNO}}_3+4{\mathrm{NH}}_3+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to {\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5{\mathrm{COONH}}_4+2{\mathrm{NH}}_4{\mathrm{NO}}_3+2\mathrm{Ag}$

1. b) Gọi x, y lần lượt là số mol anđehit axetic, anđehit propionic.

Ta có hệ phương trình:

44x+58y=20,4

2x+2y= $\frac{86,4}{108}$ = 0,8

Giải hệ phương trình trên ta được: x=y=0,2

% khối lượng ${\mathrm{CH}}_3\mathrm{CHO}$=$\frac{{\mathrm{m}}_{\mathrm{ct}}}{{\mathrm{m}}_{\mathrm{hh}}}$×100% = $\frac{44*0,2}{20,4}$ ≈ 43,14%

% khối lượng C2H5CHO=$\frac{{\mathrm{m}}_{\mathrm{ct}}}{{\mathrm{m}}_{\mathrm{hh}}}$×100% = $\frac{58*0,2}{20,4}$×100% ≈ 56,86% hoặc % khối lượng của ${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{CHO}$ = 100% – 43,14 = 56,56%