利用重復(fù)銀鏡反應(yīng)制作萊頓瓶的嘗試

1發(fā)明萊頓瓶的歷史回顧

萊頓瓶是一個玻璃瓶，瓶里瓶外分別貼有錫箔，瓶里的錫箔通過金屬鏈跟金屬棒連接，棒的上端是一個金屬球，這就構(gòu)成以瓶子玻璃為電介質(zhì)的電容器。它最初是由萊頓大學(xué)的馬森布羅克在1746年發(fā)明了的，所以叫做萊頓瓶。當(dāng)時發(fā)明它的目的是為了貯存電荷，相當(dāng)于現(xiàn)在我們所說的電容器。在發(fā)明之初，歐洲很多學(xué)者利用萊頓瓶做了大量實驗和游戲，曾轟動了整個歐洲。

比較著名一次是法國人諾萊特在巴黎一座大教堂前所作的表演，諾萊特邀請了路易十五的皇室成員臨場觀看萊頓瓶的表演，他讓七百名修道士手拉手排成一行，隊伍全長達(dá)900英尺(約275米)。然后，諾萊特讓排頭的修道士用手握住萊頓瓶，讓排尾的握瓶的引線，一瞬間，七百名修道士，因受電擊幾乎同時跳起來，在場的人無不為之目瞪口呆，諾萊特以令人信服的證據(jù)向人們展示了電的巨大威力。使人們第一次體會到電的威力。還有美國杰出的政治家科學(xué)家本杰明#8226;富蘭克林(Benjamin Franklin，1706—1790)在1752年6月的一個雷雨天做了著名的“費(fèi)城實驗”，把天電引入到萊頓瓶收集起來。并通過研究首次證實摩擦所產(chǎn)生的電和天空的閃電是同樣的。富蘭克林還通過萊頓瓶實驗發(fā)現(xiàn)了正電和負(fù)電及電荷守恒定律。可見萊頓瓶在電學(xué)發(fā)展的初期起到了非常重要的作用。

2萊頓瓶的制作

教師應(yīng)該讓學(xué)生知道有萊頓瓶這種貯電儀器，并知道它的構(gòu)造。由于物理實驗室沒有這種現(xiàn)成的器材，于是筆者利用重復(fù)銀鏡反應(yīng)制作了萊頓瓶：

2.1所需器材

2％硝酸銀溶液；10％氫氧化鈉溶液；10％葡萄糖溶液；8％氨水溶液；小口磨砂玻璃瓶一個(我們所選的瓶容積為500ml，也可以選用較大的瓶子)；量程為100℃溫度計一支；500W的電爐一個；水浴鍋一個；石棉網(wǎng)一塊；開水適量。

2.2制作銀氨溶液

在燒杯中放入硝酸銀溶液500ml，為了使銀鏡反應(yīng)效果比較好，可在硝酸銀溶液中加入1滴10%氫氧化鈉溶液作為催化劑（由梁萬興發(fā)現(xiàn)的方法），當(dāng)加入氫氧化鈉溶液時可以看到沉淀產(chǎn)生。然后用滴管將氨水滴入硝酸銀溶液一直滴到沉淀完全溶解，再加一滴使之稍微過量，這時燒杯中的液體透明略顯銀白色。這樣銀氨溶液配制工作就完成了。

2.3銀鏡反應(yīng)過程

將開水加入水浴鍋中，將水浴鍋?zhàn)陔姞t上加熱，為了使鍋受熱均勻，可在電爐上覆蓋一塊石棉網(wǎng)。將上面配制好的銀氨溶液倒入500ml小口磨砂玻璃中，然后將10％葡萄糖10～15ml倒入盛有銀氨溶液的磨砂玻璃瓶中，然后將瓶放入盛有開水的水浴鍋中進(jìn)行水浴加熱。由于瓶中配制的銀氨溶液溫度比較低，鍋里的開水很快降到60℃左右，這種溫度銀鏡反應(yīng)是不能發(fā)生的，這時要不停地給水加熱，用溫度計測量當(dāng)水溫達(dá)到85℃~90℃時可停止加熱，保持10~20分鐘即可，此時銀鏡反應(yīng)即告結(jié)束。此時可以看到瓶子內(nèi)壁被鍍上一層銀。然后把瓶里的液體倒出，不要用水沖洗，直接在電爐上烘干即可。由于瓶子內(nèi)壁上的銀很薄，電阻很大，用萬用表測量表針不動，此時還不能用來做萊頓瓶，需重復(fù)上面的過程。一般經(jīng)過三到四次銀鏡反應(yīng)，可使瓶內(nèi)壁所鍍的銀比較厚(注意每次反應(yīng)后都不要清洗瓶子，以免沖掉內(nèi)壁附著的銀，直接把反應(yīng)后的廢液倒出，烘干即可)，電阻就非常小了，這樣通過銀鏡反應(yīng)使瓶子內(nèi)壁鍍銀的工作就算完成了。

2.4制作萊頓瓶

用鋁箔膠帶(寬約6．5cm)繞在已鍍過三次銀的玻璃瓶外壁上，在玻璃瓶的內(nèi)部放一些鋁箔碎片。玻璃瓶內(nèi)壁的銀箔充當(dāng)萊頓瓶的一個極，外壁上的鋁箔充當(dāng)萊頓瓶的另一個極。將一帶金屬細(xì)桿的金屬球通過玻璃瓶的膠塞與瓶內(nèi)鋁箔碎片接觸，并塞緊膠塞(如圖1)，這樣萊頓瓶就制作完畢了。

這種萊頓瓶由于是玻璃介質(zhì)，玻璃又較厚，絕緣性能比較好，可以作為高壓電容，即使高壓充電也難以擊穿。用起電機(jī)給其帶電，可以做一些演示實驗。另外這種電容器比一般的在瓶子中裝水做成的水質(zhì)萊頓瓶更便于攜帶。這種制作也可以交給同學(xué)們自己來做，作為培養(yǎng)學(xué)生動手能力一種活動，豐富物理和化學(xué)知識。

(欄目編輯王柏廬)