Reakcijos tarp vario ir azoto rūgšties yra oksidacijos-redukcijos reakcijų pavyzdžiai, kai elektronų gavimas sumažina vieną elementą, o jų netekimas - kitą. Azoto rūgštis yra ne tik stipri rūgštis, bet ir oksidatorius. Todėl jis gali oksiduoti varį iki Cu + 2. Jei planuojate eksperimentuoti su šiomis reakcijomis, svarbu atsiminti, kad jos išskiria toksiškus, kenksmingus garus.
Tirpalo koncentracija
Priklausomai nuo tirpalo koncentracijos, varis gali vykti vienoje iš dviejų reakcijų, kai kartu su azoto rūgštimi. Jei azoto rūgštis yra praskiesta, varis bus oksiduojamas, kad susidarytų vario nitratas su šalutiniu produktu azoto oksidu. Jei tirpalas yra koncentruotas, varis oksiduojamas, kad susidarytų vario nitratas su šalutiniu produktu su azoto dioksidu. Tiek azoto oksidas, tiek azoto dioksidas yra kenksmingi ir gali būti toksiški esant dideliam kiekiui; azoto dioksidas yra bjauriai rudos dujos, esančios smogo rūke daugelyje miestų.
Reakcijos lygtys
Dviejų galimų vykti reakcijų lygtys yra šios:
Cu + 4 HNO3 -> Cu (NE3)2 + 2 NE2 + 2 H2O, kuris gamina azoto dioksidą ir
3 Cu + 8 HNO3 -> 3 Cu (NO3)2 + 2 NO + 4 H2O, kuris gamina azoto oksidą.
Su koncentruota rūgštimi tirpalas, praskiestas vandeniu, pirmiausia taps žalia, paskui žalsvai ruda ir galiausiai mėlyna. Bet kuri reakcija yra labai egzoterminė ir išskiria energiją šilumos pavidalu.
Oksidacija ir redukcija
Kitas būdas suprasti šią reakciją yra suskaidymas į dvi pusines reakcijas, viena oksidacijai (elektronų praradimas), kita - redukcijai (elektronų prieaugis). Pusinės reakcijos yra: Cu -> Cu2+ + 2 e-, tai reiškia, kad varis praranda du elektronus ir 2 e- + 4 HNO3 > 2 NE31- + 2 H2O, o tai rodo, kad į gaminius buvo perkelti du elektronai. Šios reakcijos greitis priklauso nuo vario paviršiaus ploto; varinė viela reaguos greičiau nei, pavyzdžiui, variniai strypai.
Kiti aspektai
Tirpalas keičia spalvą dėl vandens. Skirtingai nuo vario kietosios medžiagos, tirpale esantys vario jonai gali sudaryti sąveikos rūšį, vadinamą koordinacijos kompleksu su vandens molekulėmis, ir šie kompleksai suteikia tirpalui mėlyną spalvą. Mineralinės rūgštys, tokios kaip druskos rūgštis, neoksiduoja vario taip pat, kaip azoto rūgštis, nes jos nėra stiprūs oksidatoriai. Tačiau sieros rūgštis yra stiprus oksidatorius. Tinkamomis sąlygomis jis sureaguos su variu ir išskirs sieros dioksido dujas.