Inhalt
Die Reaktionen zwischen Kupfer und Salpetersäure sind Beispiele für Redoxreaktionen, bei denen der Elektronengewinn ein Element reduziert und der Verlust das andere oxidiert. Salpetersäure ist nicht nur eine starke Säure, sondern auch ein Oxidationsmittel. Daher kann es zu einer Kupferoxidation zu Cu +2 kommen. Wenn Sie diese Reaktionen erleben möchten, ist es wichtig zu beachten, dass sie giftige und schädliche Gase freisetzen.
Konzentration
Kupfer kann in Kombination mit Salpetersäure in Abhängigkeit von der Konzentration der Lösung einer von zwei Reaktionen unterzogen werden. Wenn die Salpetersäure verdünnt wird, wird Kupfer mit Stickstoffmonoxid als Nebenprodukt zu Kupfernitrat oxidiert. Wenn die Lösung konzentriert ist, wird Kupfer unter Bildung von Kupfernitrat mit Stickstoffdioxid als Nebenprodukt oxidiert. Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid sind in hohen Konzentrationen schädlich und potenziell toxisch. Stickstoffdioxid ist das hässliche braune Gas, das in vielen Städten im Dunst des Rauches vorhanden ist.
Reaktionsgleichungen
Die Gleichungen für die beiden Reaktionen, die auftreten können, sind: Cu + 4 HNO 3 -> Cu (NO 3) 2 + 2 NO 2 + 2 H 2 O, das Stickstoffdioxid und 3 Cu + 8 HNO 3 -> 3 Cu (NO 3) 2 + erzeugt 2 NO + 4 H2O, das Stickoxid produziert.
Mit konzentrierter Säure erscheint die Lösung zuerst grün, dann grünlich braun und schließlich blau, wenn sie in Wasser verdünnt wird. Jede Reaktion ist stark exotherm und setzt Energie in Form von Wärme frei.
Oxidation
Eine andere Möglichkeit, diese Reaktion zu verstehen, besteht darin, sie in zwei Halbreaktionen zu unterteilen, eine zur Oxidation (Elektronenverlust) und eine zur Reduktion (Elektronengewinn). Die Halbreaktionen sind: Cu -> Cu +2 + 2 e-, was bedeutet, dass Kupfer zwei Elektronen verliert, und 2 e- + 4 HNO3 ---> 2 NO3 -1 + 2 H2O, was zeigt, dass zwei Elektronen wurden auf die Produkte übertragen. Die Geschwindigkeit dieser Reaktion hängt von der Oberfläche des Kupfers ab; Kupferdrähte reagieren beispielsweise schneller als Kupferstangen.
Überlegungen
Die Lösung ändert aufgrund des Wassers ihre Farbe. Im Gegensatz zum Kupferfeststoff können die Kupferionen in der Lösung eine Art Wechselwirkung bilden, die als Koordinationskomplex mit Wassermolekülen bezeichnet wird, und diese Komplexe verleihen der Lösung einen blauen Farbton. Mineralsäuren wie Salzsäure oxidieren Kupfer nicht wie Salpetersäure, da sie keine starken Oxidationsmittel sind. Schwefelsäure ist jedoch ein starkes Oxidationsmittel. Unter den richtigen Bedingungen reagiert es mit dem Kupfer und setzt das Schwefeldioxidgas frei.
