Reaktionerna mellan koppar och salpetersyra är exempel på oxidations-reduktionsreaktioner, där att få elektroner reducerar ett grundämne och att 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 avger giftiga, skadliga ångor.
Lösningskoncentration
Koppar kan genomgå en av två reaktioner när den kombineras med salpetersyra, beroende på lösningens koncentration. Om salpetersyran är utspädd kommer kopparn att oxideras för att bilda kopparnitrat med kväveoxid som biprodukt. Om lösningen koncentreras kommer kopparn att oxideras för att bilda 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 smogdiset över många städer.
Reaktionsekvationer
Ekvationerna för de två reaktionerna som kan ske är:
Cu + 4 HNO 3 –> Cu(NEJ3)2 + 2 NEJ2 + 2 H2O, som producerar kvävedioxid och 3 Cu + 8 HNO3 –> 3 Cu(NEJ3)2 + 2 NO + 4 H2O, som producerar kväveoxid.
Med den koncentrerade syran blir lösningen först grön, sedan grönbrun och slutligen blå när den har spätts ut med vatten. Båda reaktionerna är mycket exotermiska och frigör energi i form av värme.
Oxidation och reduktion
Ett annat sätt att förstå denna reaktion är att dela upp den i två halvreaktioner, en för oxidation (förlust av elektroner) och den andra för reduktion (förstärkning av elektroner). Halvereaktionerna är: Cu –> Cu2++ 2 e- , vilket betyder att koppar förlorar två elektroner, och 2 e- + 4 HNO3 —> 2 NEJ3 1-+ 2 H2O, som visar att två elektroner har överförts till produkterna. Hastigheton beror på kopparns yta; koppartråd kommer att reagera snabbare än kopparstänger, till exempel.
Andra överväganden
Lösningen ändrar färg på grund av vattnet. Till skillnad från kopparfastämnet kan kopparjonerna i lösning bilda en typ av interaktion som kallas ett koordinationskomplex med vattenmolekylerna, och dessa komplex ger lösningen en blå färg. Mineralsyror som saltsyra oxiderar inte koppar på samma sätt som salpetersyra eftersom de inte är starka oxidationsmedel. Svavelsyra är dock ett starkt oxidationsmedel. Under rätt förhållanden kommer den att reagera med koppar för att frigöra svaveldioxidgas.
