Reakcie medzi meďou a kyselinou dusičnou sú príkladmi oxidačno-redukčných reakcií, pri ktorých získavanie elektrónov redukuje jeden prvok a stratou ich oxiduje druhý. Kyselina dusičná nie je len silná kyselina, je to oxidačné činidlo. Preto môže oxidovať meď na Cu + 2. Ak plánujete experimentovať s týmito reakciami, je dôležité mať na pamäti, že z nich vychádzajú toxické, škodlivé plyny.
Koncentrácia roztoku
Meď môže v závislosti na koncentrácii roztoku v kombinácii s kyselinou dusičnou podstúpiť jednu z dvoch reakcií. Ak je kyselina dusičná zriedená, meď bude oxidovaná za vzniku dusičnanu meďnatého s oxidom dusnatým ako vedľajším produktom. Ak je roztok koncentrovaný, meď sa oxiduje na dusičnan meďnatý s oxidom dusičitým ako vedľajším produktom. Oxid dusnatý aj oxid dusičitý sú škodlivé a pri vysokých hladinách potenciálne toxické; oxid dusičitý je škaredý hnedý plyn prítomný v smogovom opare v mnohých mestách.
Reakčné rovnice
Rovnice pre dve reakcie, ktoré môžu prebiehať, sú:
Cu + 4 HNO3 -> Cu (Č3)2 + 2 NIE2 + 2 H2O, ktorý produkuje oxid dusičitý a
3 Cu + 8 HNO3 -> 3 Cu (Č3)2 + 2 NO + 4 H2O, ktorý produkuje oxid dusnatý.
S koncentrovanou kyselinou sa roztok po zriedení vodou najskôr zmení na zelený, potom na zelenohnedý a nakoniec modrý. Každá z reakcií je vysoko exotermická a uvoľňuje energiu vo forme tepla.
Oxidácia a redukcia
Ďalším spôsobom, ako pochopiť túto reakciu, je jej rozdelenie na dve polovičné reakcie, jednu pre oxidáciu (strata elektrónov) a druhú pre redukciu (zisk elektrónov). Polovičné reakcie sú: Cu -> Cu2+ + 2 e-, čo znamená, že meď stráca dva elektróny, a 2 e- + 4 HNO3 > 2 NO31- + 2 H2O, čo ukazuje, že sa na produkty preniesli dva elektróny. Rýchlosť tejto reakcie závisí od povrchu medi; napríklad medený drôt bude reagovať rýchlejšie.
Ďalšie úvahy
Roztok mení farbu kvôli vode. Na rozdiel od tuhej medi môžu ióny medi v roztoku vytvárať určitý druh interakcie nazývaný koordinačný komplex s molekulami vody a tieto komplexy prepožičiavajú roztoku modrú farbu. Minerálne kyseliny, ako je kyselina chlorovodíková, neoxidujú meď rovnako ako kyselina dusičná, pretože nie sú silnými oxidačnými činidlami. Kyselina sírová je však silné oxidačné činidlo. Za správnych podmienok bude reagovať s meďou a uvoľňovať plynný oxid siričitý.