Les réactions entre le cuivre et l'acide nitrique sont des exemples de réactions d'oxydoréduction, où gagner des électrons réduit un élément et les perdre oxyde l'autre. L'acide nitrique n'est pas seulement un acide fort, c'est un agent oxydant. Par conséquent, il peut oxyder le cuivre en Cu+2. Si vous envisagez d'expérimenter ces réactions, il est important de se rappeler qu'elles dégagent des fumées toxiques et nocives.
Concentration de la solution
Le cuivre peut subir l'une des deux réactions lorsqu'il est combiné avec de l'acide nitrique, en fonction de la concentration de la solution. Si l'acide nitrique est dilué, le cuivre sera oxydé pour former du nitrate de cuivre avec de l'oxyde nitrique comme sous-produit. Si la solution est concentrée, le cuivre sera oxydé pour former du nitrate de cuivre avec du dioxyde d'azote comme sous-produit. L'oxyde nitrique et le dioxyde d'azote sont tous deux nocifs et potentiellement toxiques à des niveaux élevés; le dioxyde d'azote est le vilain gaz brun présent dans la brume de smog sur de nombreuses villes.
Équations de réaction
Les équations des deux réactions qui peuvent avoir lieu sont :
Cu + 4 HNO3 --> Cu (NON3)2 + 2 NON2 + 2H2O, qui produit du dioxyde d'azote et
3 Cu + 8 HNO3 --> 3 Cu (NON3)2 + 2 NON + 4 H2O, qui produit de l'oxyde nitrique.
Avec l'acide concentré, la solution deviendra d'abord verte, puis brun verdâtre et enfin bleue une fois diluée avec de l'eau. L'une ou l'autre réaction est hautement exothermique et libère de l'énergie sous forme de chaleur.
Oxydation et réduction
Une autre façon de comprendre cette réaction est de la décomposer en deux demi-réactions, l'une pour l'oxydation (perte d'électrons) et l'autre pour la réduction (gain d'électrons). Les demi-réactions sont: Cu --> Cu2+ + 2 e-, ce qui signifie que le cuivre perd deux électrons, et 2 e- + 4 HNO3 > 2 NON31- + 2H2O, ce qui montre que deux électrons ont été transférés aux produits. La vitesse de cette réaction dépend de la surface du cuivre; le fil de cuivre réagira plus rapidement que les barres de cuivre, par exemple.
autres considérations
La solution change de couleur à cause de l'eau. Contrairement au solide de cuivre, les ions de cuivre en solution peuvent former un type d'interaction appelé complexe de coordination avec les molécules d'eau, et ces complexes confèrent à la solution une couleur bleue. Les acides minéraux comme l'acide chlorhydrique n'oxydent pas le cuivre de la même manière que l'acide nitrique car ce ne sont pas des agents oxydants puissants. L'acide sulfurique, cependant, est un agent oxydant puissant. Dans les bonnes conditions, il réagira avec le cuivre pour libérer du dioxyde de soufre gazeux.