鹵化銀甘油溶膠的制備及其感光實驗

王強

摘要： 通過以甘油為分散介質制備鹵化銀甘油溶膠的方式，對鹵化銀的制備和性質實驗進行改進，測定鹵化銀膠體的丁達爾效應和鹵化銀的感光性，并進一步探究物質的性質、溫度、濃度、光照強度等因素對鹵化銀光解速率的影響。通過該實驗教學有利于培養學生“理論推斷實踐論證理論深化”的認知能力和學科素養。

關鍵詞： 鹵化銀; 甘油; 溶膠; 感光性

文章編號： 10056629（2020）12005503

中圖分類號： G6338

文獻標識碼： B

1問題的提出

中學化學教材中常見的鹵化銀包括AgCl、 AgBr、 AgI，它們都具有感光性，在生產、生活中有著重要的應用。然而各版本教材并沒有關于鹵化銀感光性的演示實驗，所以在平時的學習中，學生對鹵化銀的認知往往只能停留在制備、溶解性和顏色相對差異，以及鹵化銀用途的簡單記憶，缺乏對感光性的直觀感受。

因此，有必要設計一個簡便、效果良好的演示實驗，幫助學生直觀感受鹵化銀的感光性，以強化該知識點的掌握。然而，在實驗中發現，粒徑較大的鹵化銀沉淀即使經強光照射，也很難分解。從接觸面積對化學反應速率的影響角度分析，并提出推想，若要達到良好的演示效果，可將鹵化銀制備成膠體，增大其比表面積，以增強粒子的活性，進而增強感光性。

甘油常作為分散介質用于膠體的制備[1]，經過多次實驗驗證，以甘油作分散介質制備的鹵化銀甘油溶膠，具有感光性能好、不易沉降等優點，可以滿足課堂演示的需求。同時，通過實驗還發現，用銀氨溶液代替硝酸銀溶液，可以降低銀離子濃度，減緩鹵化銀粒子的析出，有利于膠粒在甘油中均勻地分散。通過實驗的設計和驗證，可以幫助學生建立用已知理論指導實踐，并通過實踐論證進一步加深對理論的認知，收獲解決問題的成就感，不僅可以充分發揮實驗的教育教學功能，加深學生對知識的理解和應用，更能培養學生獨立思考、探究實踐的學科素養和問題解決能力。

2實驗準備

2.1實驗所需藥品及儀器

藥品： 甘油、0.05mol/L AgNO3溶液、0.05mol/L NaCl溶液、0.05mol/L NaBr溶液、0.05mol/L NaI溶液、稀氨水

儀器： 試管、燒杯、玻璃棒、激光筆

2.2鹵化銀溶膠的制備

（1） 取三支試管，分別倒入5mL甘油;另取適量0.05mol/L AgNO3溶液于燒杯中，并配制銀氨溶液;向每支盛有甘油的試管中分別滴入3滴新制的銀氨溶液，振蕩，使之混合均勻，得到混合液。

（2） 向上述三支試管中分別滴入3滴0.05mol/L NaCl溶液、0.05mol/L NaBr溶液、0.05mol/L NaI溶液，振蕩，可以觀察到鹵化銀溶膠的生成。

（3） 用激光筆照射新制的鹵化銀溶膠，觀察實驗現象。

3實驗現象

3.1丁達爾效應

觀察上述制備鹵化銀甘油溶膠的過程，可發現從氯化銀甘油溶膠、溴化銀甘油溶膠到碘化銀甘油溶膠，顏色依次加深，由白色逐漸過渡到黃色，在紅光的照射下產生明顯的丁達爾效應。另外，實驗所得的溶膠在暗室中保存數周后，仍難沉降，具有較好的穩定性。

3.2感光后產生銀斑

用能量較高的藍光照射鹵化銀甘油溶膠時，雖然丁達爾效應依然可見，但是光路變得模糊。然而藍光照射帶來另外一個有趣的現象： 產生銀斑。藍光照射溶膠數秒后移去光源，可清晰地觀察到： 試管中光通過的地方，鹵化銀感光分解，并產生大量細小的黑色銀顆粒，這些銀顆粒聚集形成一條“黑色地帶”（如圖1所示），類似膠卷的效果，記錄了光路信息，在課堂演示中，學生稱之為“試管膠卷”。倒掉試管中的溶膠后，可以觀察到試管壁上有銀斑附著。

4結果討論

4.1物質種類對鹵化銀光解速率的影響

因新制的鹵化銀甘油溶膠都可產生銀斑，所以通過對比銀斑形成所需的時間（如表1所示），可比較三種物質的光解速率。在相同條件下，15℃時，三種物質的光解速率為： 溴化銀>氯化銀>碘化銀，結論與相關研究吻合[2]。

4.2溫度對鹵化銀光解速率的影響

溫度也是影響鹵化銀光解速率的因素之一。在室溫為5℃的情況下，采用水浴加熱的方法，先將試管中的5mL甘油、所需的銀氨溶液、NaCl溶液、NaBr溶液、NaI溶液同時分別加熱到15℃、 25℃、 35℃、 45℃，然后按上述步驟制備不同溫度下的鹵化銀甘油溶膠。用藍光照射這一系列溶膠，通過對比形成銀斑所需的時間，即可判斷溫度對感光分解速率的影響。通過實驗發現，隨著溫度的升高鹵化銀光解速率逐漸加快（如圖2所示）。溫度超過35℃時，氯化銀甘油溶膠與溴化銀甘油溶膠形成銀斑所需的時間已經相差不大，45℃時，溴化銀甘油溶膠產生銀斑所需的時間甚至小于1s。

4.3其他因素對鹵化銀光解速率的影響

其他因素比如光照強度、離子濃度等都對鹵化銀光解速率存在影響。光照強度越大鹵化銀光解速率越大;實驗過程中，將新制備的鹵化銀甘油溶膠由暗室移至室外，可看到鹵化銀迅速曝光形成銀溶膠。

實驗過程中還發現，離子濃度逐步增大時，鹵化銀存在的狀態可由溶膠轉變為乳濁液，光解速率也同時加快，與相關研究一致[3]。

5教育教學功能分析

在鹵化銀甘油溶膠的制備和感光實驗展示過程中，新奇的實驗現象容易激發學生的求知欲，促使學生發現問題，在思考、探究和解決問題的過程中，逐步提升學習能力。實驗中還涉及兩個平衡： 銀氨溶液中絡合物的電離平衡和鹵化銀的沉淀溶解平衡，通過對這些問題的挖掘，可以培養學生變化觀念與平衡思想，提升學生化學學科核心素養。另外，激光筆照射鹵化銀甘油溶膠時，學生還會思考為什么在紅光的照射下容易觀察到丁達爾效應，而藍光則容易使鹵化銀感光分解，進而促使學生探索光的波長與能量之間的關系、光的波長與丁達爾效應之間的關系。

探究鹵化銀光解速率的影響因素時，學生可直觀地感受到物質的性質、溫度、濃度、光照強度等因素對化學反應速率的影響，加深知識的理解和應用。另外，學生通常會認為金屬銀只能呈現銀白色，而通過這個實驗可以讓學生了解，銀單質在一定狀態下還可呈現黑色，豐富了學生的化學知識。本實驗所需藥品用量少、重復率高，有助于培養學生的環保意識。整個教學過程中，教師充分挖掘實驗的教育教學功能，培養學生“理論推斷實踐論證理論深化”的認知能力和學科素養。

參考文獻：

[1]鄭寅， 陳碩平， 王蘇展等. 甘油分散含銀溶膠的制備及抑菌性能研究[J]. 材料導報B： 研究篇， 2017， 31（6）： 30～32.

[2]李群燕. 關于鹵化銀化學分解實驗的設計[J]. 化學教育， 2000， （11）： 41.

[3]傅廣生， 楊少鵬， 李曉葦等. 鹵化銀感光材料光作用動力學研究進展[J]. 感光科學與光化學， 2002， 20（1）： 66.