Le reazioni tra rame e acido nitrico sono esempi di reazioni di ossido-riduzione, dove guadagnando elettroni riduce un elemento e perderli ossida l'altro. Acido nitrico non è solo un acido forte, è un agente ossidante. Pertanto, può ossidare il rame Cu + 2. Se si prevede di sperimentare con queste reazioni, è importante ricordare che rilasciano fumi tossici, nocivi.
Concentrazione
Rame può subire una delle due reazioni quando combinato con acido nitrico, a seconda della concentrazione della soluzione. Se l'acido nitrico è diluito, il rame si ossida al nitrato di rame di forma con l'ossido nitrico come sottoprodotto. Se la soluzione è concentrata, il rame si ossida al nitrato di rame di forma con il biossido di azoto come sottoprodotto. Sia l'ossido di azoto e biossido di azoto sono nocivi e potenzialmente tossici ad alti livelli; biossido di azoto è il gas marrone brutto presente nella foschia dello smog sopra molte città.
Equazioni di reazione
Le equazioni per le due reazioni che avvengono sono: Cu + 4 HNO3--> Cu (NO3) 2 + 2 NO2 + 2 H2O, che produce biossido di azoto e
3 HNO3 cu + 8--> 3 Cu (NO3) 2 + 2 NO + 4 H2O, che produce l'ossido di azoto.
Con l'acido concentrato, la soluzione prima diventerà verde, poi marrone-verdastro e infine blu una volta diluito con acqua. Una reazione è esotermica e rilascia energia sotto forma di calore.
Ossido-riduzione
Un altro modo per capire questa reazione è suddividendolo in due metà-reazioni, uno per l'ossidazione (perdita di elettroni) e l'altra per riduzione (guadagno di elettroni). Le metà-reazioni sono: Cu--> Cu + 2 + 2 e-, che significa che il rame perde due elettroni e 2 e - + 4 HNO3---> 2 NO3 -1 + 2 H2O, che indica che due elettroni sono stati trasferiti ai prodotti. La velocità di questa reazione dipende la superficie del rame; filo di rame reagiscono più rapidamente di barre di rame, per esempio.
Considerazioni
La soluzione cambia colore a causa dell'acqua. A differenza di rame solido, gli ioni rame in soluzione possono formare un tipo di interazione chiamato un complesso di coordinamento con le molecole d'acqua, e questi complessi prestano la soluzione un colore blu. Acidi minerali come acido cloridrico non ossida rame nello stesso modo come acido nitrico, perché essi non sono forti agenti ossidanti. Acido solforico, tuttavia, è un forte agente ossidante. Sotto le giuste condizioni, reagirà con rame per rilasciare gas anidride solforosa.