Zawartość
Reakcje między miedzią i kwasem azotowym są przykładem reakcji redoks, w których wzmocnienie elektronu zmniejsza jeden pierwiastek, a strata utlenia drugi. Kwas azotowy jest nie tylko mocnym kwasem, ale także utleniaczem. Dlatego może powodować utlenianie miedzi do Cu +2. Jeśli zamierzasz doświadczyć takich reakcji, pamiętaj, że uwalniają one toksyczne i szkodliwe gazy.
Stężenie
Miedź można poddać jednej z dwóch reakcji w połączeniu z kwasem azotowym, w zależności od stężenia roztworu. Jeśli kwas azotowy zostanie rozcieńczony, miedź zostanie utleniona do azotanu miedzi z tlenkiem azotu jako produktem ubocznym. Jeśli roztwór zostanie zatężony, miedź zostanie utleniona do azotanu miedzi z dwutlenkiem azotu jako produktem ubocznym. Tlenek azotu i dwutlenek azotu są szkodliwe i potencjalnie toksyczne w dużych ilościach; dwutlenek azotu to brzydki brunatny gaz obecny we mgle dymu nad wieloma miastami.
Równania reakcji
Równania dla dwóch reakcji, które mogą wystąpić, to: Cu + 4 HNO3 -> Cu (NO3) 2 + 2 NO2 + 2 H2O, który wytwarza dwutlenek azotu i 3 Cu + 8 HNO3 -> 3 Cu (NO3) 2 + 2 NO + 4 H2O, który wytwarza tlenek azotu.
W przypadku stężonego kwasu roztwór ma najpierw kolor zielony, następnie zielonkawo-brązowy, a na koniec po rozcieńczeniu wodą ma kolor niebieski. Każda reakcja jest silnie egzotermiczna i uwalnia energię w postaci ciepła.
Utlenianie
Innym sposobem zrozumienia tej reakcji jest podzielenie jej na dwie półreakcje, jedną dla utleniania (utrata elektronów) i drugą dla redukcji (zdobycia elektronów). Półreakcje to: Cu -> Cu +2 + 2 e-, co oznacza, że miedź traci dwa elektrony, a 2 e- + 4 HNO3 ---> 2 NO3 -1 + 2 H2O, co pokazuje, że dwa elektrony zostały przeniesione do produktów. Szybkość tej reakcji zależy od powierzchni miedzi; na przykład druty miedziane będą reagować szybciej niż pręty miedziane.
Rozważania
Roztwór zmienia kolor pod wpływem wody. W przeciwieństwie do stałej miedzi jony miedzi w roztworze mogą tworzyć rodzaj interakcji zwany kompleksem koordynacyjnym z cząsteczkami wody, a te kompleksy nadają roztworowi niebieski odcień. Kwasy mineralne, takie jak kwas solny, nie utleniają miedzi w taki sam sposób jak kwas azotowy, ponieważ nie są silnymi utleniaczami. Kwas siarkowy jest jednak silnym środkiem utleniającym. W odpowiednich warunkach będzie reagował z miedzią, uwalniając gazowy dwutlenek siarki.
