Reakce mezi mědí a kyselinou dusičnou jsou příklady oxidačně-redukčních reakcí, kde získávání elektronů redukuje jeden prvek a jejich ztráta oxiduje druhý. Kyselina dusičná není jen silná kyselina, je to oxidační činidlo. Proto může oxidovat měď na Cu + 2. Pokud plánujete experimentovat s těmito reakcemi, je důležité si uvědomit, že uvolňují toxické, škodlivé výpary.
Koncentrace roztoku
Měď může v závislosti na koncentraci roztoku v kombinaci s kyselinou dusičnou projít jednou ze dvou reakcí. Pokud je kyselina dusičná zředěná, bude měď oxidována za vzniku dusičnanu měďnatého s oxidem dusnatým jako vedlejším produktem. Pokud je roztok koncentrován, bude měď oxidována za vzniku dusičnanu měďnatého s oxidem dusičitým jako vedlejším produktem. Oxid dusnatý i oxid dusičitý jsou škodlivé a při vysokých úrovních potenciálně toxické; oxid dusičitý je ošklivý hnědý plyn přítomný ve smogovém oparu v mnoha městech.
Reakční rovnice
Rovnice pro dvě reakce, které mohou proběhnout, jsou:
Cu + 4 HNO3 -> Cu (č3)2 + 2 NE2 + 2 H2O, který produkuje oxid dusičitý a
3 Cu + 8 HNO3 -> 3 Cu (č3)2 + 2 NO + 4 H2O, který produkuje oxid dusnatý.
S koncentrovanou kyselinou se roztok nejprve zezelená, poté zelenohnědý a nakonec modrý, jakmile se zředí vodou. Každá z reakcí je vysoce exotermická a uvolňuje energii ve formě tepla.
Oxidace a redukce
Jiným způsobem, jak tuto reakci pochopit, je její rozdělení na dvě poloviční reakce, jednu pro oxidaci (ztráta elektronů) a druhou pro redukci (zisk elektronů). Poloviční reakce jsou: Cu -> Cu2+ + 2 e-, což znamená, že měď ztrácí dva elektrony, a 2 e- + 4 HNO3 > 2 NO31- + 2 H2O, což ukazuje, že do produktů byly přeneseny dva elektrony. Rychlost této reakce závisí na povrchu mědi; měděný drát bude reagovat rychleji než například měděné tyče.
Další úvahy
Roztok mění barvu kvůli vodě. Na rozdíl od pevné mědi mohou ionty mědi v roztoku tvořit druh interakce nazývaný koordinační komplex s molekulami vody a tyto komplexy propůjčují roztoku modrou barvu. Minerální kyseliny, jako je kyselina chlorovodíková, neoxidují měď stejným způsobem jako kyselina dusičná, protože nejsou silnými oxidačními činidly. Kyselina sírová je však silné oxidační činidlo. Za správných podmínek bude reagovat s mědí a uvolňovat plynný oxid siřičitý.
