Reacțiile dintre cupru și acid azotic sunt exemple de reacții de reducere a oxidării, în care câștigarea de electroni reduce un element, iar pierderea lor îl oxidează pe celălalt. Acidul azotic nu este doar un acid puternic, ci este un agent oxidant. Prin urmare, poate oxida cuprul la Cu + 2. Dacă intenționați să experimentați aceste reacții, este important să vă amintiți că eliberează vapori toxici și nocivi.
Concentrația soluției
Cuprul poate suferi una din cele două reacții atunci când este combinat cu acid azotic, în funcție de concentrația soluției. Dacă acidul azotic este diluat, cuprul va fi oxidat pentru a forma azotat de cupru cu oxid azotic ca produs secundar. Dacă soluția este concentrată, cuprul va fi oxidat pentru a forma azotat de cupru cu dioxid de azot ca produs secundar. Atât oxidul azotic, cât și dioxidul de azot sunt nocive și potențial toxice la niveluri ridicate; dioxidul de azot este gazul maro urât prezent în ceața de smog din multe orașe.
Ecuații de reacție
Ecuațiile pentru cele două reacții care pot avea loc sunt:
Cu + 4 HNO3 -> Cu (NR3)2 + 2 NU2 + 2 H2O, care produce dioxid de azot și
3 Cu + 8 HNO3 -> 3 Cu (NR3)2 + 2 NO + 4 H2O, care produce oxid nitric.
Cu acidul concentrat, soluția va deveni mai întâi verde, apoi maro-verzuie și, în cele din urmă, albastră odată diluată cu apă. Oricare dintre reacții este extrem de exotermă și eliberează energie sub formă de căldură.
Oxidare și reducere
O altă modalitate de a înțelege această reacție este prin descompunerea ei în două jumătăți de reacții, una pentru oxidare (pierderea de electroni) și cealaltă pentru reducere (câștig de electroni). Demi-reacțiile sunt: Cu -> Cu2+ + 2 e-, ceea ce înseamnă că cuprul pierde doi electroni și 2 e- + 4 HNO3 > 2 NR31- + 2 H2O, care arată că doi electroni au fost transferați către produse. Viteza acestei reacții depinde de suprafața cuprului; firul de cupru va reacționa mai repede decât barele de cupru, de exemplu.
Alte considerente
Soluția își schimbă culoarea din cauza apei. Spre deosebire de solidul de cupru, ionii de cupru în soluție pot forma un tip de interacțiune numit complex de coordonare cu moleculele de apă, iar acești complexi conferă soluției o culoare albastră. Acizii minerali precum acidul clorhidric nu oxidează cuprul în același mod ca acidul azotic, deoarece nu sunt agenți de oxidare puternici. Cu toate acestea, acidul sulfuric este un agent oxidant puternic. În condițiile potrivite, acesta va reacționa cu cuprul pentru a elibera dioxid de sulf gazos.