De reacties tussen koper en salpeterzuur zijn voorbeelden van oxidatie-reductiereacties, waarbij het winnen van elektronen één element verlaagt en het verlies ervan de andere oxideert. Salpeterzuur is niet alleen een sterk zuur, het is ook een oxidatiemiddel. Daarom kan het koper tot Cu + 2 oxideren. Als u van plan bent om met deze reacties te experimenteren, is het belangrijk om te onthouden dat ze giftige, schadelijke dampen afgeven.

Concentratie

Koper kan één van de twee reacties ondergaan in combinatie met salpeterzuur, afhankelijk van de concentratie van de oplossing. Als het salpeterzuur wordt verdund, wordt het koper geoxideerd om kopernitraat te vormen met stikstofmonoxide als bijproduct. Als de oplossing geconcentreerd is, wordt het koper geoxideerd tot kopernitraat met stikstofdioxide als bijproduct. Zowel stikstofmonoxide als stikstofdioxide zijn schadelijk en potentieel toxisch bij hoge niveaus; stikstofdioxide is het lelijke bruine gas dat in veel steden in de smogwaas aanwezig is.

Reactiecombinaties

De vergelijkingen voor de twee reacties die kunnen plaatsvinden zijn: Cu + 4 HNO3 - & gt; Cu (NO3) 2 + 2 NO2 + 2 H2O, dat stikstofdioxide en 3 Cu + 8 HNO3 - & gt; 3 Cu (NO3) 2 + 2 NO + 4 H2O, dat stikstofmonoxide produceert.

Met het geconcentreerde zuur wordt de oplossing eerst groen, dan groenachtig bruin en tenslotte blauw eenmaal verdund met water. Beide reacties zijn sterk exotherm en geven energie vrij in de vorm van warmte.

Oxidatie-reductie |

Een andere manier om deze reactie te begrijpen, is door deze op te splitsen in twee halfreacties, één voor oxidatie ( verlies van elektronen) en de andere voor reductie (versterking van elektronen). De halfreacties zijn: Cu - & gt; Cu + 2 + 2 e-, wat betekent dat koper twee elektronen verliest, en 2 e- + 4 HNO3 --- & gt; 2 NO3 -1 + 2 H2O, waaruit blijkt dat twee elektronen naar de producten zijn overgebracht. De snelheid van deze reactie hangt af van het oppervlak van het koper; koperdraad zal sneller reageren dan bijvoorbeeld koperen staven.

Overwegingen

De oplossing verandert van kleur door het water. In tegenstelling tot de koperen vaste stof, kunnen de koperionen in oplossing een soort interactie vormen, een coördinatiecomplex genaamd met de watermoleculen, en deze complexen geven de oplossing een blauwe kleur. 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 koper om zwaveldioxidegas vrij te maken.