Inhoud
De reacties tussen koper en salpeterzuur zijn voorbeelden van redoxreacties, waarbij elektronenversterking het ene element vermindert en verlies het andere oxideert. Salpeterzuur is niet alleen een sterk zuur, het is ook een oxidatiemiddel. Daarom kan het koperoxidatie tot Cu +2 veroorzaken. Als u van plan bent om deze reacties te ervaren, is het belangrijk om te onthouden dat ze giftige en schadelijke gassen afgeven.
Concentratie
Koper kan in combinatie met salpeterzuur aan een van de twee reacties worden onderworpen, afhankelijk van de concentratie van de oplossing. Als het salpeterzuur wordt verdund, zal koper worden geoxideerd om kopernitraat te vormen met stikstofmonoxide als bijproduct. Als de oplossing geconcentreerd is, wordt koper geoxideerd om kopernitraat te vormen met stikstofdioxide als bijproduct. Stikstofmonoxide en stikstofdioxide zijn schadelijk en potentieel giftig bij hoge concentraties; stikstofdioxide is het lelijke bruine gas dat in veel steden in de rookwaas aanwezig is.
Reactievergelijkingen
De vergelijkingen voor de twee reacties die kunnen optreden zijn: Cu + 4 HNO3 -> Cu (NO3) 2 + 2 NO2 + 2 H2O, die stikstofdioxide produceert en 3 Cu + 8 HNO3 -> 3 Cu (NO3) 2 + 2 NO + 4 H2O, dat stikstofmonoxide produceert.
Met geconcentreerd zuur lijkt de oplossing eerst een groene kleur, vervolgens een groenachtig bruine kleur en tenslotte een blauwe kleur wanneer verdund in water. Elke reactie is sterk exotherm en geeft energie vrij in de vorm van warmte.
Oxidatie
Een andere manier om deze reactie te begrijpen, is door deze in twee semi-reacties te verdelen, een voor oxidatie (verlies van elektronen) en een voor reductie (winst van elektronen). De semi-reacties zijn: Cu -> Cu +2 + 2 e-, wat betekent dat koper twee elektronen verliest, en 2 e- + 4 HNO3 ---> 2 NO3 -1 + 2 H2O, wat aangeeft dat twee elektronen zijn overgebracht naar de producten. De snelheid van deze reactie hangt af van het oppervlak van het koper; Koperdraden reageren sneller dan bijvoorbeeld koperen staven.
Overwegingen
De oplossing verandert van kleur door het water. In tegenstelling tot de vaste stof koper, kunnen de koperionen in de oplossing een soort interactie vormen die een coördinatiecomplex met watermoleculen wordt genoemd, en deze complexen geven de oplossing een blauwe tint. Minerale zuren zoals zoutzuur oxideren koper niet op dezelfde manier als salpeterzuur, omdat het geen sterke oxidatiemiddelen zijn. Zwavelzuur is echter een sterk oxidatiemiddel. Onder de juiste omstandigheden zal het reageren met het koper om het zwaveldioxidegas vrij te maken.
