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Le reazioni tra rame e acido nitrico sono esempi di reazioni di ossidazione, in cui il guadagno di elettroni riduce un elemento e la perdita ossida l'altro. L'acido nitrico non è solo un acido forte, è un agente ossidante. Pertanto, può causare l'ossidazione del rame a Cu +2. Se hai intenzione di provare queste reazioni, è importante ricordare che rilasciano gas tossici e nocivi.
concentrazione
Il rame può essere sottoposto a una delle due reazioni quando combinato con acido nitrico, a seconda della concentrazione della soluzione. Se l'acido nitrico viene diluito, il rame sarà ossidato alla formazione di nitrato di rame con ossido di azoto come sottoprodotto. Se la soluzione è concentrata, il rame sarà ossidato alla formazione di nitrato di rame con biossido di azoto come sottoprodotto. L'ossido di azoto e il biossido di azoto sono nocivi e potenzialmente tossici a livelli elevati; il biossido di azoto è il gas bruno e brutto che è presente nella nebbia di fumo in molte città.
Equazioni di reazione
Le equazioni per le due reazioni che possono verificarsi sono: Cu + 4 HNO3 -> Cu (NO3) 2 + 2 NO2 + 2 H2O, che produce biossido di azoto e 3 Cu + 8 HNO3 -> 3 Cu (NO3) 2 + 2 NO + 4 H2O, che produce ossido nitrico.
Con l'acido concentrato, la soluzione presenta dapprima una colorazione verde, poi una colorazione verdastro-bruna e, infine, una colorazione blu, una volta diluito nell'acqua. Qualsiasi reazione è altamente esotermica e rilascia energia sotto forma di calore.
Ossidoriduzione
Un altro modo per capire questa reazione è dividendolo in due mezze reazioni, una per l'ossidazione (perdita di elettroni) e un'altra per la riduzione (guadagno di elettroni). Le mezze reazioni sono: Cu + Cu +2 + 2, il che significa che il rame perde due elettroni e 2 - + 4 HNO3 ---> 2 NO3 -1 + 2 H2O, che mostra che due elettroni sono stati trasferiti ai prodotti. La velocità di questa reazione dipende dalla superficie del rame; i fili di rame reagiranno più velocemente delle barre di rame, ad esempio.
considerazioni
La soluzione cambia colore a causa dell'acqua. A differenza dei solidi di rame, gli ioni di rame nella soluzione possono formare un tipo di interazione chiamata complesso di coordinazione con le molecole d'acqua, e questi complessi danno alla soluzione una colorazione blu. Gli acidi minerali come l'acido cloridrico non ossidano il rame allo stesso modo dell'acido nitrico perché non sono forti agenti ossidanti. L'acido solforico, tuttavia, è un forte agente ossidante. Nelle giuste condizioni, reagirà con il rame per liberare il gas di anidride solforosa.