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Les réactions entre le cuivre et l'acide nitrique sont des exemples de réactions d'oxydation dans lesquelles le gain d'électrons réduit un élément et la perte oxyde l'autre. L'acide nitrique n'est pas seulement un acide fort, c'est aussi un agent oxydant. Par conséquent, il peut provoquer l'oxydation du cuivre en Cu +2. Si vous avez l’intention de vivre ces réactions, il est important de vous rappeler qu’elles libèrent des gaz toxiques et nocifs.
Concentration
Le cuivre peut être soumis à l'une des deux réactions suivantes lorsqu'il est associé à l'acide nitrique, en fonction de la concentration de la solution. Si l'acide nitrique est dilué, le cuivre s'oxyde en formation de nitrate de cuivre avec l'oxyde nitrique en tant que sous-produit. Si la solution est concentrée, le cuivre sera oxydé en formation de nitrate de cuivre avec du dioxyde d'azote en tant que sous-produit. L'oxyde nitrique et le dioxyde d'azote sont nocifs et potentiellement toxiques à des niveaux élevés; Le dioxyde d'azote est le gaz brun et laid qui est présent dans le brouillard de fumée sur de nombreuses villes.
Équations de réaction
Les équations pour les deux réactions possibles sont les suivantes: Cu + 4 HNO3 -> Cu (NO3) 2 + 2 NO2 + 2 H2O, qui produit du dioxyde d’azote et 3 Cu + 8 HNO3 -> 3 Cu (NO3) 2 + 2 NO + 4 H2O, qui produit de l'oxyde nitrique.
Avec l’acide concentré, la solution présente d’abord une coloration verte, puis une coloration brun verdâtre et enfin, une coloration bleue, lorsqu'elle est diluée dans de l’eau. Toute réaction est hautement exothermique et libère de l'énergie sous forme de chaleur.
L'oxydation
Une autre façon de comprendre cette réaction consiste à la diviser en deux demi-réactions, une pour l’oxydation (perte d’électrons) et une autre pour la réduction (gain d’électrons). Les demi-réactions sont: Cu + Cu + 2 + 2, ce qui signifie que le cuivre perd deux électrons, et 2 - + 4 HNO3 ---> 2 NO3 -1 + 2 H2O, ce qui montre que deux électrons ont été transférés aux produits. La vitesse de cette réaction dépend de la surface du cuivre; les fils de cuivre réagiront plus rapidement que les barres de cuivre, par exemple.
Considérations
La solution change de couleur à cause de l'eau. Contrairement aux solides de cuivre, les ions de cuivre de la solution peuvent former un type d'interaction appelé complexe de coordination avec les molécules d'eau. Ces complexes donnent à la solution une coloration bleue. Les acides minéraux tels que l'acide chlorhydrique n'oxydent pas le cuivre de la même manière que l'acide nitrique car ils ne sont pas des agents oxydants puissants. L'acide sulfurique, cependant, est un agent oxydant puissant. Dans les bonnes conditions, il réagira avec le cuivre pour libérer le dioxyde de soufre.