실험 제목	은거울 반응			실험 원리	은거울 반응을 이해
실험 시간	40분	실험 분야	화학	실험 방법	4인 1조, 조별실험
세트구성물	10ml 꼬마병, 스포이트, 질산은, 수산화칼륨, 포도당, 암모니아수
교사준비물	전체 : 3가지 용액을 만들 비커(300ml) 조별 : 용액을 담을 비커(100ml) 3개, 실험용 비커(100ml) 1개, 큰 수조나 비커, 더운물			학생준비물
실험 결과	은거울이 형성된 꼬마병 1개를 가져갈 수 있습니다.
실험팁	TIP 1. 암모니아성 질산은 용액을 공기 중에 방치하면 폭발성 물질(Ag3N)이 생길 수 있으므로 미리 만들어 보관해서는 안되며 실험하기 직전에 만들어 사용해야 합니다. 사용하고 남은 시약은 소금물을 가하여 AgCl을 침전시킨 후 여과해서 버리거나 다량의 물에 희석하여 버리세요. TIP 2. 질산은이 피부에 닿으면 검은 반점이 생깁니다. 직접 손에 닿지 않도록 주의하세요. TIP 2. 만든 질산은 용액은 갈색병(호일로 병을 싸서 보관하여도 무방)에 보관하며, 피부에 묻지 않도록 합니다. TIP 3. 꼬마병이 깨끗하지 못하면 은거울이 잘 생기지 않으므로 꼬마병에 이물질이 들어가지 않도록 주의합니다. TIP 4. 앙금이 모두 녹은 후에도 계속하여 암모니아수를 가하면 은거울 반응이 예민하게 일어나지 않으므로 앙금이 모두 녹은 후에는 암모니아수를 가하는 것을 멈추도록 지도하세요. - 암모니아수가 진하므로 몇 방울 들어가지 않습니다. 잘 흔들어 관찰하면서 넣도록 지도하세요.

■ 교사용 실험 자료실 ■

거울은 어떻게 만들었을까요?

유리 뒷면에 은과 같은 금속을 부착시켜 만듭니다.

1. 질산은 용액에 암모니아수를 가하여 생긴 용액을 무엇이라 부르나요? 또한 그 성질은 어떤가요?

암모니아성 질산은 용액

2. 암모니아성 질산은 수용액과 포도당(알데히드)이 결합하여 은이 석출되는 반응을 무엇이라 부르나요?

은거울 반응

[용액만들기]

1) 0.1M AgNO3 수용액

- AgNO3  3.4g을 비커에 넣고 물을 부어 눈금을 200ml 로 맞춤

- 빛이 닿지 않는 병(갈색병)에 보관

2) 0.8M KOH 수용액

- KOH 4.5g 을 비커에 넣고 물을 부어 눈금 100ml 로 맞춤

3) 0.5M C6H12O6 수용액

- C6H12O6 9g을 비커에 넣고 물을 부어 눈금 100ml로 맞춤

[착이온의 생성]

착이온(complex ion)이란 금속이온에 극성이 강하고, 비공유 전자쌍을 가지고 있는 분자 또는 음이온이 금속이온의 빈 궤도함수에 전자쌍을 제공하면서 배위결합하여 생성된 안정한 이온으로 기하학적 구조를 이루며 존재한다. 금속이온은 주로 전이금속 이온이며, 이때 배위되는 분자나 이온을 배위자(ligand)라 하며, 그 수를 배위수라고 한다.

전형적인 배위자의 예로는 H2O, NH3, OH,- Cl-, CN- 등이 있는데, 착이온에서 이들은 아쿠오, 암민, 히드록소, 클로로, 시아노라 불리운다. 배위수는 금속 이온의 인력 및 크기에 따라 달라지는데, 거의 모든 착이온은 배위자를 2개, 4개, 또는 6개를 가지며 그 모양은 직선형, 정사면체, 평면사각형, 정팔면체의 등의 입체 구조를 갖는다.  예를 들면 Cu2+은 암모니아 4개와 배위 결합을 하여 평면사각 구조인 사암민구리[Cu[NH3)4]2+를 만든다.

착이온은 [ ] 로 나타내며 이와 같은 분자화합물을 배위 화합물이라 한다.

수용액중에서 대부분의 금속이온은 Mm+와 같이 홀로 존재하지 않고 물분자로 배위된 착이온으로 존재한다. 예를 들면 질산은, 황산구리를 물에 녹이면 Ag(H2O)2+, Cu(H2O)42+로 수화되어 있지만, 보통 Ag+, Cu2+ 등으로 표시한다.  금속이온이 녹은 용액이 색깔을 띠는 것은 바로 이런 수화 이온의 색깔이다.

착이온은 색을 띠게 되는데, 색은 d 궤도함수의 에너지 준위 사이에서 일어나는 전자 전이 때문이다.

Ag(NH3)2+

[알데히드의 환원성]

알데히드는 포르밀기(-CHO)를 갖는 화합물로 카르복시산으로 산화되기 쉬워 환원성을 갖는다. 또한 알데히드가 환원되면 알코올로 된다.

산화                   산화

R-CH2-OH(1차 알코올)  ⇄  R-CHO(알데히드)  →  R-COOH(카르복시산)

환원

질산은 용액에 암모니아수를 가하면 처음에는 갈색 앙금이 생성되며, 계속하여 암모니아수를 가하면 착이온이 생성되는데 착이온은 물에 잘 녹으므로 투명한 용액이 된다.(암모니아성 질산은 용액)

2Ag+    2OH-  →  [AgOH]  →  Ag2O↓(갈색)    H2O

Ag2O    4NH3    H2O  →  2[Ag(NH3)2]+(무색 투명한 용액)    2OH-

포름알데히드 수용액을 포르말린이라고 한다. 암모니아성 질산은 용액과 포름알데히드 수용액이 반응하면 시험관 벽에 은(Ag)이 석출되어 거울처럼 보인다. 이것을 은거울 반응이라 한다.

HCHO  2[Ag(NH3)2]+  2NO3-  H2O  →  HCOOH  2Ag↓  2NH4NO3

암모아성 질산은 용액을 Tollens시약이라 하며 ,은거울 반응을 Tollens반응이라고도 한다.

☆이번 실험에서는 위험한 포르말린을 대신하여 포도당을 사용하였습니다.

이 반응은 염기성환경에서 잘 일어나므로 수산화칼륨이 사용됩니다.

[Tollens 시약]

염기성 용액 중에 있는 Ag+와 암모니아 착화합물은 Tollens 시약이라고 하는데, 이 착물은 오직 알데이드와 반응하여 알데이드를 산화시키고 자신은 Ag+에서 Ag로 환원된다. 이 때 은거울 반응이 나타난다.

암모니아성 질산은 용액을 공기 중에 방치하면 폭발성 물질(Ag3N)이 생길 수 있으므로 미리 만들어 보관해서는 안되며 실험하기 직전에 만들어 사용해야 한다. 사용하고 남은 시약은 소금물을 가하여 AgCl을 침전시킨 후 여과해서 버리거나 다량의 물에 희석하여 버리는 것이 좋다.