Le reazioni tra rame e acido nitrico sono esempi di reazioni di ossidoriduzione, dove l'acquisizione di elettroni riduce un elemento e perdendoli si ossida l'altro. L'acido nitrico non è solo un acido forte, è un agente ossidante. Pertanto, può ossidare il rame a Cu+2. Se hai intenzione di sperimentare queste reazioni, è importante ricordare che rilasciano fumi tossici e nocivi.
Concentrazione della soluzione
Il rame può subire una delle due reazioni quando combinato con acido nitrico, a seconda della concentrazione della soluzione. Se l'acido nitrico è diluito, il rame sarà ossidato per formare nitrato di rame con ossido nitrico come sottoprodotto. Se la soluzione è concentrata, il rame sarà ossidato per formare nitrato di rame con biossido di azoto come sottoprodotto. Sia l'ossido nitrico che il biossido di azoto sono nocivi e potenzialmente tossici ad alti livelli; il biossido di azoto è il brutto gas marrone presente nella foschia di smog in molte città.
Equazioni di reazione
Le equazioni per le due reazioni che possono aver luogo sono:
Cu + 4 HNO3 --> Cu (NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O, che produce biossido di azoto e
3 Cu + 8 HNO3 --> 3 Cu (NO3)2 + 2 NO + 4 H2O, che produce ossido nitrico.
Con l'acido concentrato, la soluzione diventerà prima verde, poi marrone-verdastra e infine blu una volta diluita con acqua. Entrambe le reazioni sono altamente esotermiche e rilasciano energia sotto forma di calore.
Ossidazione e riduzione
Un altro modo per comprendere questa reazione è suddividerla in due semireazioni, una per l'ossidazione (perdita di elettroni) e l'altra per la riduzione (acquisizione di elettroni). Le semireazioni sono: Cu --> Cu2+ + 2 e-, il che significa che il rame perde due elettroni e 2 e- + 4 HNO3 > 2 NO31- + 2 H2O, che mostra che due elettroni sono stati trasferiti ai prodotti. La velocità di questa reazione dipende dalla superficie del rame; il filo di rame reagirà più rapidamente delle barre di rame, ad esempio.
altre considerazioni
La soluzione cambia colore a causa dell'acqua. A differenza del solido di rame, gli ioni di rame in soluzione possono formare un tipo di interazione chiamato complesso di coordinazione con le molecole d'acqua e questi complessi conferiscono alla soluzione un colore blu. Gli acidi minerali come l'acido cloridrico non ossidano il rame allo stesso modo dell'acido nitrico perché non sono agenti ossidanti forti. L'acido solforico, tuttavia, è un forte agente ossidante. Nelle giuste condizioni, reagirà con il rame per rilasciare gas di anidride solforosa.