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Las reacciones entre el cobre y el ácido nítrico son ejemplos de reacciones de oxirreducción, en las que la ganancia de electrones reduce un elemento y la pérdida oxida el otro. El ácido nítrico no es sólo un ácido fuerte, es un agente oxidante. Por lo tanto, puede causar la oxidación del cobre para el Cu +2. Si usted pretende experimentar estas reacciones, es importante recordar que liberan gases tóxicos y nocivos.
concentración
El cobre puede ser sometido a una de dos reacciones, cuando se combina con el ácido nítrico, dependiendo de la concentración de la solución. Si el ácido nítrico se diluye, el cobre se oxida para formar el nitrato de cobre con el óxido nítrico como subproducto. Si la solución se concentra, el cobre se oxida para la formación del nitrato de cobre con el dióxido de nitrógeno como subproducto. El óxido nítrico y el dióxido de nitrógeno son nocivos y potencialmente tóxicos en niveles elevados; el dióxido de nitrógeno es el gas marrón y feo que está presente en la niebla de humo sobre muchas ciudades.
Ecuaciones de reacción
Las ecuaciones para las dos reacciones que pueden ocurrir son: Cu + 4 HNO3 -> Cu (NO3) 2 + 2 NO2 + 2 H2O, la cual produce dióxido de nitrógeno y 3 Cu + 8 HNO3 -> 3 Cu (NO3) 2 + 2 NO + 4 H2O, la cual produce óxido nítrico.
Con el ácido concentrado, la solución presenta primero una coloración verde, a continuación, una coloración marrón-verdosada y, finalmente, una coloración azul, cuando se diluye en el agua. Cualquier reacción es altamente exotérmica y libera energía en forma de calor.
Oxidación-reducción
Otra forma de entender esta reacción es a través de su división en dos semirreaciones, una para la oxidación (pérdida de electrones) y otra para la reducción (ganancia de electrones). Las semirreaciones son: Cu -> Cu +2 + 2 -, lo que significa que el cobre pierde dos electrones, y 2 - + 4 HNO3 ---> 2 NO3 -1 + 2 H2O, lo que muestra que dos electrones se transfirieron a los productos. La velocidad de esta reacción depende del área de superficie del cobre; los hilos de cobre reaccionará más rápidamente que las barras de cobre, por ejemplo.
consideraciones
La solución cambia de color a causa del agua. A diferencia del sólido de cobre, los iones de cobre en la solución pueden formar un tipo de interacción llamada complejo de coordinación con las moléculas de agua, y estos complejos dan a la solución una coloración azul. Los ácidos minerales como el ácido clorhídrico no oxidan el cobre de la misma manera que el ácido nítrico, porque no son agentes de oxidación fuertes. El ácido sulfúrico, sin embargo, es un agente oxidante fuerte. Bajo las condiciones correctas, reaccionará con el cobre para liberar el gas de dióxido de azufre.