Door John Brennan Bijgewerkt op 24 maart 2022

Sinhyu/iStock/GettyImages

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

Oplossingsconcentratie

Oplossingsconcentratie

Koper kan in combinatie met salpeterzuur een van de twee reacties ondergaan, afhankelijk van de concentratie van de oplossing. Als het salpeterzuur wordt verdund, zal het koper worden geoxideerd om kopernitraat te vormen met stikstofmonoxide als bijproduct. Als de oplossing wordt geconcentreerd, wordt het koper geoxideerd om kopernitraat te vormen met stikstofdioxide als bijproduct. Zowel stikstofmonoxide als stikstofdioxide zijn schadelijk en potentieel giftig in hoge concentraties; Stikstofdioxide is het lelijke bruine gas dat aanwezig is in de smognevel boven veel steden.

Reactievergelijkingen

Reactievergelijkingen

De vergelijkingen voor de twee reacties die kunnen plaatsvinden zijn:

Cu + 4 HNO3 –> Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O, waarbij stikstofdioxide ontstaat en

3 Cu + 8 HNO3 –> 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O, waarbij stikstofmonoxide ontstaat.

Met het geconcentreerde zuur wordt de oplossing eerst groen, vervolgens groenbruin en uiteindelijk blauw zodra deze is verdund met water. Beide reacties zijn zeer exotherm en er komt energie vrij in de vorm van warmte.

Oxidatie en reductie

Oxidatie en 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 –> Cu2+ + 2 e- , wat betekent dat koper twee elektronen verliest, en 2 e- + 4 HNO3 —> 2 NO3 1- + 2 H2O, wat aangeeft dat er twee elektronen zijn overgedragen aan de producten. De snelheid van deze reactie hangt af van het oppervlak van het koper; koperdraad reageert sneller dan bijvoorbeeld koperdraad.

Andere overwegingen

Andere overwegingen

De oplossing verandert van kleur door het water. In tegenstelling tot de kopervaste stof kunnen de koperionen in oplossing een soort interactie vormen met de watermoleculen, een zogenaamde coördinatiecomplex, 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 reageert het met koper, waarbij zwaveldioxidegas vrijkomt.