Реакциите между мед и азотна киселина са примери за окислително-редукционни реакции, при които получаването на електрони намалява единия елемент, а загубата им окислява другия. Азотната киселина е не само силна киселина, тя е окислител. Следователно, той може да окисли медта до Cu + 2. Ако планирате да експериментирате с тези реакции, важно е да запомните, че те отделят токсични, вредни изпарения.
Концентрация на разтвора
Медта може да претърпи една от двете реакции, когато се комбинира с азотна киселина, в зависимост от концентрацията на разтвора. Ако азотната киселина е разредена, медта ще се окисли, за да образува меден нитрат с азотен оксид като страничен продукт. Ако разтворът се концентрира, медта ще се окисли, за да образува меден нитрат с азотен диоксид като страничен продукт. Както азотният оксид, така и азотният диоксид са вредни и потенциално токсични при високи нива; азотният диоксид е грозният кафяв газ, присъстващ в мъглата от смог в много градове.
Реакционни уравнения
Уравненията за двете реакции, които могат да се проведат, са:
Cu + 4 HNO3 -> Cu (НЕ3)2 + 2 НЕ2 + 2 Н2O, който произвежда азотен диоксид и
3 Cu + 8 HNO3 -> 3 Cu (NO3)2 + 2 NO + 4 H2O, който произвежда азотен оксид.
С концентрираната киселина разтворът първо ще стане зелен, след това зеленикаво-кафяв и накрая син, след като се разреди с вода. И двете реакции са силно екзотермични и отделят енергия под формата на топлина.
Окисление и редукция
Друг начин да разберем тази реакция е като я разделим на две полуреакции, едната за окисляване (загуба на електрони) и другата за редукция (печалба на електрони). Полуреакциите са: Cu -> Cu2+ + 2 e-, което означава, че медта губи два електрона и 2 e- + 4 HNO3 > 2 НЕ31- + 2 Н2О, което показва, че два електрона са били прехвърлени в продуктите. Скоростта на тази реакция зависи от повърхността на медта; медната жица ще реагира по-бързо от медните пръти например.
Други съображения
Разтворът променя цвета си поради водата. За разлика от медното твърдо вещество, медните йони в разтвора могат да образуват тип взаимодействие, наречено координационен комплекс с водните молекули и тези комплекси придават на разтвора син цвят. Минералните киселини като солната киселина не окисляват медта по същия начин като азотната киселина, защото не са силни окислители. Сярната киселина обаче е силен окислител. При подходящи условия той ще реагира с мед, за да отдели серен диоксид.