Περιεχόμενο
Οι αντιδράσεις μεταξύ χαλκού και νιτρικού οξέος είναι παραδείγματα αντιδράσεων οξειδοαναγωγής, στις οποίες το κέρδος ηλεκτρονίων μειώνει το ένα στοιχείο και η απώλεια οξειδώνει το άλλο. Το νιτρικό οξύ δεν είναι μόνο ένα ισχυρό οξύ, αλλά είναι ένας οξειδωτικός παράγοντας. Επομένως, μπορεί να προκαλέσει οξείδωση χαλκού σε Cu +2. Εάν σκοπεύετε να αντιμετωπίσετε αυτές τις αντιδράσεις, είναι σημαντικό να θυμάστε ότι απελευθερώνουν τοξικά και επιβλαβή αέρια.
Συγκέντρωση
Ο χαλκός μπορεί να υποβληθεί σε μία από τις δύο αντιδράσεις, όταν συνδυαστεί με νιτρικό οξύ, ανάλογα με τη συγκέντρωση του διαλύματος. Εάν το νιτρικό οξύ αραιωθεί, ο χαλκός θα οξειδωθεί για να σχηματίσει νιτρικό χαλκό με νιτρικό οξείδιο ως παραπροϊόν. Εάν το διάλυμα συμπυκνωθεί, ο χαλκός θα οξειδωθεί για να σχηματίσει νιτρικό χαλκό με διοξείδιο του αζώτου ως παραπροϊόν. Το οξείδιο του αζώτου και το διοξείδιο του αζώτου είναι επιβλαβή και δυνητικά τοξικά σε υψηλά επίπεδα. το διοξείδιο του αζώτου είναι το άσχημο καφέ αέριο που υπάρχει στην ομίχλη του καπνού σε πολλές πόλεις.
Εξισώσεις αντίδρασης
Οι εξισώσεις για τις δύο αντιδράσεις που μπορούν να προκύψουν είναι: Cu + 4 HNO3 -> Cu (NO3) 2 + 2 NO2 + 2 H2O, το οποίο παράγει διοξείδιο του αζώτου και 3 Cu + 8 HNO3 -> 3 Cu (NO3) 2 + 2 NO + 4 H2O, το οποίο παράγει νιτρικό οξείδιο.
Με συμπυκνωμένο οξύ, το διάλυμα εμφανίζεται πρώτα σε πράσινο χρώμα, μετά σε πράσινο-καφέ χρώμα και τέλος σε μπλε χρώμα όταν αραιώνεται σε νερό. Οποιαδήποτε αντίδραση είναι εξαιρετικά εξώθερμη και απελευθερώνει ενέργεια με τη μορφή θερμότητας.
Οξείδωση
Ένας άλλος τρόπος κατανόησης αυτής της αντίδρασης είναι η διαίρεσή της σε δύο ημι-αντιδράσεις, μία για οξείδωση (απώλεια ηλεκτρονίων) και άλλη για μείωση (κέρδος ηλεκτρονίων). Οι ημι-αντιδράσεις είναι: Cu -> Cu +2 + 2 e-, που σημαίνει ότι ο χαλκός χάνει δύο ηλεκτρόνια και 2 e- + 4 HNO3 ---> 2 NO3 -1 + 2 H2O, που δείχνει ότι δύο ηλεκτρόνια έχουν μεταφερθεί στα προϊόντα. Η ταχύτητα αυτής της αντίδρασης εξαρτάται από την επιφάνεια του χαλκού. Τα σύρματα χαλκού θα αντιδρά γρηγορότερα από τις ράβδους χαλκού για παράδειγμα.
Σκέψεις
Η λύση αλλάζει χρώμα λόγω του νερού. Σε αντίθεση με το χαλκό στερεό, τα ιόντα χαλκού στο διάλυμα μπορούν να σχηματίσουν έναν τύπο αλληλεπίδρασης που ονομάζεται σύμπλοκο συντονισμού με μόρια νερού και αυτά τα σύμπλοκα δίνουν στο διάλυμα μια μπλε απόχρωση. Τα ανόργανα οξέα όπως το υδροχλωρικό οξύ δεν οξειδώνουν τον χαλκό με τον ίδιο τρόπο όπως το νιτρικό οξύ, επειδή δεν είναι ισχυροί οξειδωτικοί παράγοντες. Το θειικό οξύ, ωστόσο, είναι ένας ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας. Υπό τις σωστές συνθήκες, θα αντιδράσει με το χαλκό για να απελευθερώσει το αέριο διοξείδιο του θείου.
