Las reacciones entre el cobre y el ácido nítrico son ejemplos de reacciones de oxidación-reducción, donde la ganancia de electrones reduce un elemento y su pérdida oxida el otro. El ácido nítrico no es solo un ácido fuerte, es un agente oxidante. Por lo tanto, puede oxidar el cobre a Cu + 2. Si planea experimentar con estas reacciones, es importante recordar que liberan vapores tóxicos y nocivos.
Concentración de solución
El cobre puede sufrir una de dos reacciones cuando se combina con ácido nítrico, dependiendo de la concentración de la solución. Si el ácido nítrico está diluido, el cobre se oxidará para formar nitrato de cobre con óxido nítrico como subproducto. Si la solución se concentra, el cobre se oxidará para formar nitrato de cobre con dióxido de nitrógeno como subproducto. Tanto el óxido nítrico como el dióxido de nitrógeno son nocivos y potencialmente tóxicos en niveles elevados; El dióxido de nitrógeno es el feo gas marrón presente en la neblina de smog sobre muchas ciudades.
Ecuaciones de reacción
Las ecuaciones para las dos reacciones que pueden tener lugar son:
Cu + 4 HNO3 -> Cu (NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O, que produce dióxido de nitrógeno y
3 Cu + 8 HNO3 -> 3 Cu (NO3)2 + 2 NO + 4 H2O, que produce óxido nítrico.
Con el ácido concentrado, la solución primero se volverá verde, luego marrón verdosa y finalmente azul una vez diluida con agua. Cualquiera de las reacciones es altamente exotérmica y libera energía en forma de calor.
Oxidación y reducción
Otra forma de entender esta reacción es dividiéndola en dos semirreacciones, una para la oxidación (pérdida de electrones) y la otra para la reducción (ganancia de electrones). Las semirreacciones son: Cu -> Cu2+ + 2 e-, lo que significa que el cobre pierde dos electrones, y 2 e- + 4 HNO3 > 2 NO31- + 2 H2O, que muestra que se han transferido dos electrones a los productos. La velocidad de esta reacción depende del área superficial del cobre; el alambre de cobre reaccionará más rápidamente que las barras de cobre, por ejemplo.
Otras Consideraciones
La solución cambia de color debido al agua. A diferencia del sólido de cobre, los iones de cobre en solución pueden formar un tipo de interacción llamado complejo de coordinación con las moléculas de agua, y estos complejos dan a la solución un color azul. Los ácidos minerales como el ácido clorhídrico no oxidan el cobre de la misma manera que el ácido nítrico porque no son agentes oxidantes fuertes. El ácido sulfúrico, sin embargo, es un fuerte agente oxidante. En las condiciones adecuadas, reaccionará con el cobre para liberar gas de dióxido de azufre.