Реакции между медью и азотной кислотой являются примерами окислительно-восстановительных реакций, в которых получение электронов восстанавливает один элемент, а потеря их окисляет другой. Азотная кислота - это не только сильная кислота, это окислитель. Следовательно, он может окислять медь до Cu + 2. Если вы планируете поэкспериментировать с этими реакциями, важно помнить, что они выделяют токсичные, ядовитые пары.
Концентрация раствора
При соединении с азотной кислотой медь может вступать в одну из двух реакций, в зависимости от концентрации раствора. Если азотная кислота разбавлена, медь окисляется с образованием нитрата меди с оксидом азота в качестве побочного продукта. Если раствор концентрируется, медь окисляется с образованием нитрата меди с диоксидом азота в качестве побочного продукта. И оксид азота, и диоксид азота ядовиты и потенциально токсичны при высоких уровнях; диоксид азота - уродливый коричневый газ, присутствующий в дымке смога над многими городами.
Уравнения реакций
Уравнения для двух возможных реакций:
Cu + 4 HNO3 -> Cu (НЕТ3)2 + 2 НЕТ2 + 2 часа2O, который производит диоксид азота и
3 Cu + 8 HNO3 -> 3 Cu (НЕТ3)2 + 2 НО + 4 ч2O, который производит оксид азота.
С концентрированной кислотой раствор сначала станет зеленым, затем зеленовато-коричневым и, наконец, синим после разбавления водой. Любая реакция является сильно экзотермической и выделяет энергию в виде тепла.
Окисление и восстановление
Другой способ понять эту реакцию - разбить ее на две половинные реакции, одну для окисления (потеря электронов), а другую для восстановления (получение электронов). Полуреакции: Cu -> Cu2+ + 2 e-, что означает, что медь теряет два электрона, а 2 e- + 4 HNO3 > 2 НЕТ31- + 2 часа2O, который показывает, что два электрона были переданы продуктам. Скорость этой реакции зависит от площади поверхности меди; медная проволока будет реагировать быстрее, чем, например, медные шины.
Прочие соображения
Раствор меняет цвет из-за воды. В отличие от твердого вещества меди, ионы меди в растворе могут образовывать тип взаимодействия, называемый координационным комплексом, с молекулами воды, и эти комплексы придают раствору синий цвет. Минеральные кислоты, такие как соляная кислота, не окисляют медь так же, как азотная кислота, потому что они не являются сильными окислителями. Однако серная кислота является сильным окислителем. При правильных условиях он будет реагировать с медью с выделением газообразного диоксида серы.