التفاعلات بين النحاس وحمض النيتريك هي أمثلة لتفاعلات الأكسدة والاختزال ، حيث يؤدي اكتساب الإلكترونات إلى تقليل عنصر واحد وفقدانها يؤكسد الآخر. حمض النيتريك ليس فقط حمض قوي ، إنه عامل مؤكسد. لذلك ، يمكنه أكسدة النحاس إلى Cu + 2. إذا كنت تخطط لتجربة هذه التفاعلات ، فمن المهم أن تتذكر أنها تطلق أبخرة سامة ضارة.
تركيز الحل
يمكن أن يخضع النحاس لواحد من تفاعلين عندما يقترن بحمض النيتريك ، اعتمادًا على تركيز المحلول. إذا كان حمض النيتريك مخففًا ، فسوف يتأكسد النحاس لتكوين نترات النحاس مع أكسيد النيتريك كمنتج ثانوي. إذا تم تركيز المحلول ، فسوف يتأكسد النحاس لتكوين نترات النحاس مع ثاني أكسيد النيتروجين كمنتج ثانوي. أكسيد النيتريك وثاني أكسيد النيتروجين ضاران ومن المحتمل أن يكونا سامين عند مستويات عالية ؛ ثاني أكسيد النيتروجين هو الغاز البني القبيح الموجود في الضباب الدخاني فوق العديد من المدن.
معادلات التفاعل
معادلات التفاعلين التي يمكن أن تحدث هي:
النحاس + 4 HNO3 -> نحاس (NO3)2 + 2 لا2 + 2 ح2O ، الذي ينتج ثاني أكسيد النيتروجين و
3 نحاس + 8 هنو3 -> 3 نحاس (NO3)2 + 2 لا + 4 ح2O الذي ينتج أكسيد النيتريك.
مع الحمض المركز ، سيتحول المحلول أولاً إلى اللون الأخضر ، ثم البني المخضر ، وأخيراً باللون الأزرق بمجرد تخفيفه بالماء. يكون كلا التفاعلين طاردًا للحرارة بدرجة عالية ويطلق طاقة على شكل حرارة.
الأكسدة والاختزال
هناك طريقة أخرى لفهم هذا التفاعل وهي تقسيمه إلى تفاعلين نصفين ، أحدهما للأكسدة (فقدان الإلكترونات) والآخر للاختزال (اكتساب الإلكترونات). ردود الفعل النصفية هي: Cu -> Cu2+ + 2 e- ، مما يعني أن النحاس يفقد إلكترونين ، و 2 e- + 4 HNO3 > 2 لا31- + 2 ح2O ، مما يدل على أنه تم نقل إلكترونين إلى المنتجات. سرعة هذا التفاعل تعتمد على مساحة سطح النحاس ؛ سوف يتفاعل الأسلاك النحاسية بسرعة أكبر من قضبان النحاس ، على سبيل المثال.
اعتبارات أخرى
المحلول يغير لونه بسبب الماء. على عكس المادة النحاسية الصلبة ، يمكن أن تشكل أيونات النحاس في المحلول نوعًا من التفاعل يسمى معقد التنسيق مع جزيئات الماء ، وتضفي هذه المجمعات اللون الأزرق على المحلول. الأحماض المعدنية مثل حمض الهيدروكلوريك لا تؤكسد النحاس بنفس طريقة حمض النيتريك لأنها ليست عوامل مؤكسدة قوية. ومع ذلك ، فإن حامض الكبريتيك عامل مؤكسد قوي. في ظل الظروف المناسبة ، سوف يتفاعل مع النحاس لإطلاق غاز ثاني أكسيد الكبريت.