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Reaktionen zwischen Kupfer und Salpetersäure sind Beispiele für Oxidationsreaktionen, bei denen die Elektronenverstärkung ein Element reduziert und der Verlust das andere oxidiert. Salpetersäure ist nicht nur eine starke Säure, sondern auch ein Oxidationsmittel. Daher kann es zur Oxidation von Kupfer zu Cu +2 kommen. Wenn Sie diese Reaktionen erleben möchten, müssen Sie bedenken, dass bei ihnen giftige und schädliche Gase freigesetzt werden.
Konzentration
Kupfer kann in Kombination mit Salpetersäure je nach Konzentration der Lösung einer von zwei Reaktionen unterzogen werden. Wenn Salpetersäure verdünnt wird, wird Kupfer mit Stickstoffoxid als Nebenprodukt zur Bildung von Kupfernitrat oxidiert. Wenn die Lösung konzentriert ist, wird Kupfer mit Stickstoffdioxid als Nebenprodukt zur Bildung von Kupfernitrat oxidiert. Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid sind in hohen Mengen schädlich und möglicherweise toxisch. Stickstoffdioxid ist das braune und hässliche Gas, das in vielen Städten im Rauchnebel vorkommt.
Reaktionsgleichungen
Die Gleichungen für die zwei Reaktionen, die auftreten können, sind: Cu + 4 HNO3 → Cu (NO3) 2 + 2 NO2 + 2 H2O, wodurch Stickstoffdioxid und 3 Cu + 8 HNO3 → 3 Cu (NO3) 2 + erzeugt werden 2 NO + 4 H2O, das Stickoxid produziert.
Mit der konzentrierten Säure zeigt die Lösung zunächst eine grüne Färbung, dann eine grünlich-braune Färbung und schließlich eine blaue Färbung, wenn sie mit Wasser verdünnt wird. Jede Reaktion ist stark exotherm und setzt Energie in Form von Wärme frei.
Oxidation
Eine andere Möglichkeit, diese Reaktion zu verstehen, besteht darin, sie in zwei Halbreaktionen aufzuteilen, eine für die Oxidation (Elektronenverlust) und eine andere für die Reduktion (Elektronenverstärkung). Die Halbreaktionen sind: Cu + Cu +2 + 2, was bedeutet, dass Kupfer zwei Elektronen verliert, und 2 - + 4 HNO3 → 2 NO3 -1 + 2 H2O, was zwei Elektronen zeigt wurden auf die Produkte übertragen. Die Geschwindigkeit dieser Reaktion hängt von der Oberfläche des Kupfers ab. Die Kupferdrähte reagieren beispielsweise schneller als die Kupferschienen.
Überlegungen
Die Lösung ändert ihre Farbe aufgrund von Wasser. Im Gegensatz zu Kupferfeststoffen können die Kupferionen in der Lösung eine Art Wechselwirkung bilden, die als Koordinationskomplex mit den Wassermolekülen bezeichnet wird. Diese Komplexe verleihen der Lösung eine blaue Färbung. Mineralsäuren wie Salzsäure oxidieren Kupfer nicht auf die gleiche Weise wie Salpetersäure, da sie keine starken Oxidationsmittel sind. Schwefelsäure ist jedoch ein starkes Oxidationsmittel. Unter den richtigen Bedingungen reagiert es mit dem Kupfer, um das Schwefeldioxidgas freizusetzen.