구리와 질산 사이의 반응은 산화-환원 반응의 예입니다. 전자를 얻으면 한 요소가 감소하고 그 요소를 잃으면 다른 요소가 산화됩니다. 질산은 강산 일뿐만 아니라 산화제입니다. 따라서 구리를 Cu + 2로 산화시킬 수 있습니다. 이러한 반응을 실험 할 계획이라면 독성, 유독 가스를 방출한다는 사실을 기억하는 것이 중요합니다.
솔루션 농도
구리는 용액의 농도에 따라 질산과 결합 될 때 두 가지 반응 중 하나를 겪을 수 있습니다. 질산이 희석되면 구리가 산화되어 산화 질소를 부산물로하여 질산 구리를 형성합니다. 용액이 농축되면 구리가 산화되어 부산물로 이산화질소와 함께 질산 구리가 형성됩니다. 산화 질소와 이산화질소는 모두 유해하며 높은 수준에서 잠재적으로 유독합니다. 이산화질소는 많은 도시의 스모그 헤이즈에 존재하는 못생긴 갈색 가스입니다.
반응 방정식
발생할 수있는 두 가지 반응에 대한 방정식은 다음과 같습니다.
Cu + 4 HNO3 -> Cu (아니오3)2 + 2 아니오2 + 2 시간2O, 이산화질소를 생성하고
3 Cu + 8 HNO3 -> 3 Cu (아니오3)2 + 2 아니오 + 4 시간2O, 산화 질소를 생성합니다.
농축 산으로 용액은 먼저 녹색으로 변한 다음 녹색 갈색으로 변하고 마지막으로 물로 희석되면 파란색으로 변합니다. 두 반응 모두 발열 성이 높고 열의 형태로 에너지를 방출합니다.
산화 및 감소
이 반응을 이해하는 또 다른 방법은 산화 (전자 손실)와 환원 (전자 획득)의 두 개의 반쪽 반응으로 분해하는 것입니다. 반쪽 반응은 다음과 같습니다. Cu-> Cu2+ + 2 e-, 즉 구리는 두 개의 전자를 잃고 2 e- + 4 HNO3 > 2 아니오31- + 2 시간2O는 두 개의 전자가 제품으로 전달되었음을 보여줍니다. 이 반응의 속도는 구리의 표면적에 따라 다릅니다. 예를 들어 구리선은 구리 막대보다 더 빨리 반응합니다.
기타 고려 사항
물 때문에 용액의 색이 변합니다. 구리 고체와 달리 용액의 구리 이온은 물 분자와 배위 복합체라고하는 일종의 상호 작용을 형성 할 수 있으며, 이러한 복합체는 용액을 파란색으로 만듭니다. 염산과 같은 무기산은 강한 산화제가 아니기 때문에 질산과 같은 방식으로 구리를 산화시키지 않습니다. 그러나 황산은 강력한 산화제입니다. 적절한 조건에서 구리와 반응하여 이산화황 가스를 방출합니다.
