Reaktionerna mellan koppar och salpetersyra är exempel på oxidations-reduktionsreaktioner, där man får elektroner att minska ett element och förlora dem oxiderar det andra. Salpetersyra är inte bara en stark syra, det är ett oxidationsmedel. Därför kan den oxidera koppar till Cu + 2. Om du planerar att experimentera med dessa reaktioner är det viktigt att komma ihåg att de släpper ut giftiga, skadliga rök.
Koncentration
Koppar kan genomgå en av två reaktioner i kombination med salpetersyra, beroende på lösningens koncentration. Om salpetersyran är utspädd, kopplas koppar till bildning av kopparnitrat med kväveoxid som en biprodukt. Om lösningen är koncentrerad, kopplas koppar till bildning av kopparnitrat med kvävedioxid som biprodukt. Både kväveoxid och kvävedioxid är skadliga och potentiellt giftiga vid höga halter; kvävedioxid är den fula bruna gasen som finns i smogsvasningen i många städer.
Reaktions ekvationer
Ekvationerna för de två reaktionerna som kan äga rum är: Cu + 4 HNO3 -> Cu (NO3) 2 + 2N02 + 2 H2O, vilket ger kvävedioxid och 3 Cu + 8 HNO3-> 3 Cu (NO3) 2 + 2 NO + 4 H2O, som producerar kväveoxid.
Med den koncentrerade syran blir lösningen först grön, därefter grönbrun och slutligen blå en gång spädd med vatten. Antingen är reaktionen mycket exoterm och släpper ut energi i form av värme.
Oxidations-reduktion
Ett annat sätt att förstå denna reaktion är att bryta ner det i två halvreaktioner, en för oxidation ( förlust av elektroner) och den andra för reduktion (förstärkning av elektroner). Halvreaktionerna är: Cu -> Cu + 2 + 2-e, vilket innebär att koppar förlorar två elektroner och 2 e-4 HNO3 ---> 2 NO3 -1 + 2 H2O, vilket visar att två elektroner har överförts till produkterna. Hastigheten för denna reaktion beror på kopparets ytarea; koppartråd kommer reagera snabbare än kopparrör, till exempel.
Överväganden
Lösningen ändrar färg på grund av vattnet. Till skillnad från kopparfast material kan kopparjoner i lösning bilda en typ av interaktion som kallas ett koordineringskomplex med vattenmolekylerna, och dessa komplex låter lösningen en blå färg. Mineralsyror som saltsyra oxiderar inte koppar på samma sätt som salpetersyra eftersom de inte är starka oxidationsmedel. Svavelsyra är emellertid ett starkt oxidationsmedel. Under de rätta förhållandena kommer det att reagera med koppar för att släppa ut svaveldioxidgas.
