Reakcijas starp varu un slāpekļskābi ir oksidēšanās-reducēšanās reakciju piemēri, kur elektronu iegūšana samazina vienu elementu, bet to zaudēšana oksidē otru. Slāpekļskābe ir ne tikai spēcīga skābe, bet arī oksidētājs. Tāpēc tas var oksidēt varu līdz Cu + 2. Ja plānojat eksperimentēt ar šīm reakcijām, ir svarīgi atcerēties, ka tās izdala toksiskus, kaitīgus izgarojumus.
Risinājuma koncentrācija
Varš var iziet vienu no divām reakcijām, ja to kombinē ar slāpekļskābi, atkarībā no šķīduma koncentrācijas. Ja slāpekļskābe ir atšķaidīta, varš tiek oksidēts, veidojot vara nitrātu ar slāpekļa oksīdu kā blakusproduktu. Ja šķīdums ir koncentrēts, varš tiek oksidēts, veidojot vara nitrātu ar blakusproduktu ar slāpekļa dioksīdu. Gan slāpekļa oksīds, gan slāpekļa dioksīds ir kaitīgi un potenciāli toksiski augstā līmenī; slāpekļa dioksīds ir neglītā brūnā gāze, kas daudzās pilsētās atrodas smoga dūmakā.
Reakcijas vienādojumi
Divu iespējamo reakciju vienādojumi ir:
Cu + 4 HNO3 -> Cu (NĒ3)2 + 2 NĒ2 + 2 H2O, kas ražo slāpekļa dioksīdu un
3 Cu + 8 HNO3 -> 3 Cu (NO3)2 + 2 NO + 4 H2O, kas ražo slāpekļa oksīdu.
Ar koncentrētu skābi šķīdums vispirms kļūst zaļš, pēc tam zaļganbrūns un visbeidzot zils, kad tas ir atšķaidīts ar ūdeni. Jebkura reakcija ir ļoti eksotermiska un atbrīvo enerģiju siltuma formā.
Oksidēšana un reducēšana
Vēl viens veids, kā izprast šo reakciju, ir sadalīšana divās pusreakcijās, viena oksidēšanai (elektronu zudums) un otra reducēšanai (elektronu pieaugums). Pusreakcijas ir: Cu -> Cu2+ + 2 e-, tas nozīmē, ka varš zaudē divus elektronus, un 2 e- + 4 HNO3 > 2 NĒ31- + 2 H2O, kas parāda, ka uz produktiem ir pārnesti divi elektroni. Šīs reakcijas ātrums ir atkarīgs no vara virsmas laukuma; vara stieple reaģēs ātrāk nekā, piemēram, vara stieņi.
Citi apsvērumi
Šķīdums ūdens dēļ maina krāsu. Atšķirībā no vara cietvielas šķīdumā esošie vara joni var veidot mijiedarbības veidu, ko sauc par koordinācijas kompleksu ar ūdens molekulām, un šie kompleksi piešķir šķīdumam zilu krāsu. Minerālskābes, piemēram, sālsskābe, neoksidē varu tāpat kā slāpekļskābe, jo tās nav spēcīgi oksidētāji. Sērskābe tomēr ir spēcīgs oksidētājs. Pareizos apstākļos tas reaģēs ar varu, lai atbrīvotu sēra dioksīda gāzi.