銅と硝酸の間の反応は酸化還元反応の例であり、電子を獲得すると一方の元素が還元され、それらを失うともう一方の元素が酸化されます。 硝酸は強酸であるだけでなく、酸化剤でもあります。 したがって、銅を酸化してCu +2にすることができます。 これらの反応を実験する場合は、有毒で有害なガスを放出することを覚えておくことが重要です。
溶液濃度
銅は、溶液の濃度に応じて、硝酸と組み合わせると2つの反応のいずれかを受ける可能性があります。 硝酸が希薄な場合、銅は酸化されて硝酸銅を形成し、副産物として一酸化窒素が生成されます。 溶液が濃縮されると、銅は酸化され、二酸化窒素を副産物として硝酸銅を形成します。 一酸化窒素と二酸化窒素はどちらも有害であり、高レベルで潜在的に毒性があります。 二酸化窒素は、多くの都市のスモッグヘイズに存在する醜い茶色のガスです。
反応方程式
発生する可能性のある2つの反応の方程式は次のとおりです。
Cu + 4 HNO3 -> Cu（NO3)2 +2いいえ2 + 2 H2O、二酸化窒素を生成し、
3 Cu + 8 HNO3 -> 3 Cu（NO3)2 + 2 NO + 4 H2O、一酸化窒素を生成します。
濃酸を使用すると、溶液は最初に緑色に変わり、次に緑がかった茶色になり、最後に水で希釈すると青色になります。 どちらの反応も非常に発熱性であり、熱の形でエネルギーを放出します。
酸化と還元
この反応を理解する別の方法は、2つの半反応に分解することです。1つは酸化（電子の喪失）用で、もう1つは還元（電子の獲得）用です。 半反応式は次のとおりです。Cu-> Cu2+ + 2 e-は、銅が2つの電子を失うことを意味し、2 e- + 4 HNO3 > 2いいえ31- + 2 H2O、これは2つの電子が生成物に移動したことを示しています。 この反応の速度は、銅の表面積に依存します。 たとえば、銅線は銅棒よりも速く反応します。
その他の考慮事項
水のために溶液の色が変わります。 銅固体とは異なり、溶液中の銅イオンは、水分子と配位錯体と呼ばれる一種の相互作用を形成する可能性があり、これらの錯体は溶液に青色を与えます。 塩酸のような鉱酸は、強力な酸化剤ではないため、硝酸と同じように銅を酸化することはありません。 ただし、硫酸は強力な酸化剤です。 適切な条件下では、銅と反応して二酸化硫黄ガスを放出します。