As reações entre o cobre e o ácido nítrico são exemplos de reações de oxidação-redução, em que o ganho de elétrons reduz um elemento e a perda deles oxida o outro. O ácido nítrico não é apenas um ácido forte, é um agente oxidante. Portanto, pode oxidar cobre a Cu + 2. Se você planeja fazer experiências com essas reações, é importante lembrar que elas liberam gases tóxicos e nocivos.
Concentração de Solução
O cobre pode sofrer uma de duas reações quando combinado com ácido nítrico, dependendo da concentração da solução. Se o ácido nítrico for diluído, o cobre será oxidado para formar nitrato de cobre com óxido nítrico como subproduto. Se a solução for concentrada, o cobre será oxidado para formar nitrato de cobre com dióxido de nitrogênio como subproduto. Tanto o óxido nítrico quanto o dióxido de nitrogênio são nocivos e potencialmente tóxicos em níveis elevados; dióxido de nitrogênio é o feio gás marrom presente na névoa de fumaça sobre muitas cidades.
Equações de reação
As equações para as duas reações que podem ocorrer são:
Cu + 4 HNO3 -> Cu (NÃO3)2 + 2 NÃO2 + 2 H2O, que produz dióxido de nitrogênio e
3 Cu + 8 HNO3 -> 3 Cu (NÃO3)2 + 2 NO + 4 H2O, que produz óxido nítrico.
Com o ácido concentrado, a solução primeiro se tornará verde, depois marrom-esverdeada e finalmente azul depois de diluída em água. Qualquer uma das reações é altamente exotérmica e libera energia na forma de calor.
Oxidação e redução
Outra maneira de entender essa reação é dividi-la em duas meias-reações, uma para oxidação (perda de elétrons) e outra para redução (ganho de elétrons). As semi-reações são: Cu -> Cu2+ + 2 e-, o que significa que o cobre perde dois elétrons, e 2 e- + 4 HNO3 > 2 NÃO31- + 2 H2O, que mostra que dois elétrons foram transferidos para os produtos. A velocidade dessa reação depende da área de superfície do cobre; o fio de cobre reagirá mais rapidamente do que as barras de cobre, por exemplo.
outras considerações
A solução muda de cor por causa da água. Ao contrário do sólido de cobre, os íons de cobre em solução podem formar um tipo de interação denominado complexo de coordenação com as moléculas de água, e esses complexos conferem à solução uma cor azul. Os ácidos minerais como o ácido clorídrico não oxidam o cobre da mesma forma que o ácido nítrico, porque não são agentes oxidantes fortes. O ácido sulfúrico, entretanto, é um forte agente oxidante. Sob as condições certas, ele reagirá com o cobre para liberar gás dióxido de enxofre.