Di John Brennan Aggiornato il 24 marzo 2022
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Le reazioni tra rame e acido nitrico sono esempi di reazioni di ossido-riduzione, in cui guadagnando elettroni si riduce un elemento e perdendoli si ossida l'altro. L'acido nitrico non è solo un acido forte, è un agente ossidante. Pertanto, può ossidare il rame a Cu+2. Se hai intenzione di sperimentare queste reazioni, è importante ricordare che rilasciano fumi tossici e nocivi.
Il rame può subire una delle due reazioni se combinato con l'acido nitrico, a seconda della concentrazione della soluzione. Se l'acido nitrico è diluito, il rame verrà ossidato per formare nitrato di rame con ossido nitrico come sottoprodotto. Se la soluzione è concentrata, il rame verrà ossidato per formare nitrato di rame con biossido di azoto come sottoprodotto. Sia l'ossido nitrico che il biossido di azoto sono nocivi e potenzialmente tossici ad alti livelli; il biossido di azoto è il brutto gas marrone presente nella foschia dello smog che ricopre molte città.
Le equazioni per le due reazioni che possono avvenire sono:
Cu + 4 HNO3 –> Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O, che produce biossido di azoto e
3 Cu + 8 HNO3 –> 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O, che produce ossido nitrico.
Con l'acido concentrato la soluzione diventerà prima verde, poi bruno-verdastra, ed infine blu una volta diluita con acqua. Entrambe le reazioni sono altamente esotermiche e rilasciano energia sotto forma di calore.
Un altro modo per comprendere questa reazione è scomporla in due semireazioni, una di ossidazione (perdita di elettroni) e l'altra di riduzione (guadagno di elettroni). Le semireazioni sono:Cu –> Cu2+ + 2 e- , il che significa che il rame perde due elettroni, e 2 e- + 4 HNO3 —> 2 NO3 1- + 2 H2O, il che significa che due elettroni sono stati trasferiti ai prodotti. La velocità di questa reazione dipende dalla superficie del rame; il filo di rame, ad esempio, reagirà più rapidamente delle barre di rame.
La soluzione cambia colore a causa dell'acqua. A differenza del solido di rame, gli ioni rame in soluzione possono formare un tipo di interazione chiamato complesso di coordinazione con le molecole d'acqua, e questi complessi conferiscono alla soluzione un colore blu. Gli acidi minerali come l'acido cloridrico non ossidano il rame allo stesso modo dell'acido nitrico perché non sono forti agenti ossidanti. L'acido solforico, tuttavia, è un forte agente ossidante. Nelle giuste condizioni, reagirà con il rame per rilasciare gas di anidride solforosa.
