Indhold
Reaktionerne mellem kobber og salpetersyre er eksempler på redoxreaktioner, hvor elektronforstærkning reducerer det ene element og tabet oxiderer det andet. Salpetersyre er ikke kun en stærk syre, det er et oxidationsmiddel. Derfor kan det forårsage kobberoxidation til Cu +2. Hvis du agter at opleve disse reaktioner, er det vigtigt at huske, at de frigiver giftige og skadelige gasser.
Koncentration
Kobber kan udsættes for en af to reaktioner, når det kombineres med salpetersyre, afhængigt af koncentrationen af opløsningen. Hvis salpetersyren fortyndes, oxideres kobber til dannelse af kobbernitrat med nitrogenoxid som et biprodukt. Hvis opløsningen er koncentreret, oxideres kobber til dannelse af kobbernitrat med nitrogendioxid som et biprodukt. Nitrogenoxid og nitrogendioxid er skadelige og potentielt giftige ved høje niveauer; nitrogendioxid er den grimme brune gas, der er til stede i tågen af røg over mange byer.
Reaktionsligninger
Ligningerne for de to reaktioner, der kan forekomme, er: Cu + 4 HNO3 -> Cu (NO3) 2 + 2 NO2 + 2 H2O, der producerer nitrogendioxid og 3 Cu + 8 HNO3 -> 3 Cu (NO3) 2 + 2 NO + 4 H2O, der producerer nitrogenoxid.
Med koncentreret syre vises opløsningen først i en grøn farve, derefter en grønlig brun farve og til sidst en blå farve, når den fortyndes i vand. Enhver reaktion er meget eksoterm og frigiver energi i form af varme.
Oxidation
En anden måde at forstå denne reaktion er ved at opdele den i to semi-reaktioner, en til oxidation (tab af elektroner) og en anden til reduktion (forstærkning af elektroner). Halvreaktionerne er: Cu -> Cu +2 + 2 e-, hvilket betyder, at kobber mister to elektroner, og 2 e- + 4 HNO3 ---> 2 NO3 -1 + 2 H2O, hvilket viser, at to elektroner er blevet overført til produkterne. Hastigheden af denne reaktion afhænger af kobberets overfladeareal; kobbertråde reagerer hurtigere end kobberstænger, for eksempel.
Overvejelser
Opløsningen skifter farve på grund af vandet. I modsætning til kobberfaststoffet kan kobberionerne i opløsningen danne en type interaktion kaldet et koordinationskompleks med vandmolekyler, og disse komplekser giver opløsningen en blå nuance. Mineralsyrer som saltsyre oxiderer ikke kobber på samme måde som salpetersyre, fordi de ikke er stærke oxidationsmidler. Svovlsyre er imidlertid et stærkt oxidationsmiddel. Under de rette forhold vil den reagere med kobberet for at frigive svovldioxidgassen.
