Zawartość
Reakcje między miedzią a kwasem azotowym są przykładami reakcji utleniania, w których wzmocnienie elektronu zmniejsza jeden element, a strata utlenia drugą. Kwas azotowy jest nie tylko silnym kwasem, ale także środkiem utleniającym. Dlatego może powodować utlenianie miedzi do Cu +2. Jeśli zamierzasz doświadczyć tych reakcji, należy pamiętać, że uwalniają toksyczne i szkodliwe gazy.
Koncentracja
Miedź może być poddana jednej z dwóch reakcji w połączeniu z kwasem azotowym, w zależności od stężenia roztworu. Jeśli kwas azotowy zostanie rozcieńczony, miedź zostanie utleniona do tworzenia azotanu miedzi z tlenkiem azotu jako produktem ubocznym. Jeśli roztwór jest skoncentrowany, miedź zostanie utleniona do tworzenia azotanu miedzi z dwutlenkiem azotu jako produktem ubocznym. Tlenek azotu i dwutlenek azotu są szkodliwe i potencjalnie toksyczne na wysokich poziomach; dwutlenek azotu jest brązowym i brzydkim gazem, który jest obecny we mgle dymu w wielu miastach.
Równania reakcji
Równania dla dwóch reakcji, które mogą wystąpić: 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 najpierw ma zielone zabarwienie, następnie zielonkawobrązowe zabarwienie i wreszcie niebieskie zabarwienie po rozcieńczeniu w wodzie. Każda reakcja jest wysoce egzotermiczna i uwalnia energię w postaci ciepła.
Utlenianie
Innym sposobem na zrozumienie tej reakcji jest podzielenie jej na dwie pół-reakcje, jedną na utlenianie (utrata elektronów), a drugą na redukcję (wzmocnienie elektronów). Pół-reakcje to: Cu + Cu + 2 + 2, co oznacza, że miedź traci dwa elektrony, a 2 - + 4 HNO3 ---> 2 NO3 -1 + 2 H2O, co pokazuje, że dwa elektrony zostały przeniesione do produktów. Szybkość tej reakcji zależy od pola powierzchni miedzi; druty miedziane reagują szybciej niż np. pręty miedziane.
Rozważania
Rozwiązanie zmienia kolor z powodu wody. W przeciwieństwie do ciał stałych miedzi, jony miedzi w roztworze mogą tworzyć rodzaj interakcji zwany kompleksem koordynacyjnym z cząsteczkami wody, a kompleksy te nadają roztworowi niebieskie zabarwienie. Kwasy mineralne, takie jak kwas solny, nie utleniają miedzi w taki sam sposób jak kwas azotowy, ponieważ nie są silnymi środkami utleniającymi. Kwas siarkowy jest jednak silnym środkiem utleniającym. W odpowiednich warunkach reaguje z miedzią uwalniając gazowy dwutlenek siarki.