Kobber og salpetersyre:Forståelse af oxidations-reduktionsreaktioner

By  John Brennan Updated Mar 24, 2022

Sinhyu/iStock/GettyImages

Reaktionerne mellem kobber og salpetersyre er eksempler på oxidations-reduktionsreaktioner, hvor at få elektroner reducerer det ene grundstof, og at miste dem oxiderer det andet. Salpetersyre er ikke kun en stærk syre, det er et oxidationsmiddel. Derfor kan det oxidere kobber til Cu+2. Hvis du planlægger at eksperimentere med disse reaktioner, er det vigtigt at huske, at de frigiver giftige, skadelige dampe.

Solution Concentration

Løsningskoncentration

Kobber kan gennemgå en af to reaktioner, når det kombineres med salpetersyre, afhængigt af opløsningens koncentration. Hvis salpetersyren er fortyndet, vil kobberet blive oxideret til dannelse af kobbernitrat med nitrogenoxid som et biprodukt. Hvis opløsningen er koncentreret, vil kobberet blive oxideret til dannelse af kobbernitrat med nitrogendioxid som et biprodukt. Både nitrogenoxid og nitrogendioxid er skadelige og potentielt giftige ved høje niveauer; nitrogendioxid er den grimme brune gas, der findes i smogdisen over mange byer.

Reaction Equations

Reaktionsligninger

Ligningerne for de to reaktioner, der kan finde sted, er:

Cu + 4 HNO3 –> Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O, som producerer nitrogendioxid og

3 Cu + 8 HNO3 –> 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O, som producerer nitrogenoxid.

Med den koncentrerede syre bliver opløsningen først grøn, derefter grønlig-brun og til sidst blå, når den er fortyndet med vand. Begge reaktioner er meget eksoterme og frigiver energi i form af varme.

Oxidation and Reduction

Oxidation og reduktion

En anden måde at forstå denne reaktion på er ved at opdele den i to halvreaktioner, den ene til oxidation (tab af elektroner) og den anden til reduktion (forstærkning af elektroner). Halvereaktionerne er:Cu –> Cu2+ + 2 e-, hvilket betyder, at kobber mister to elektroner, og 2 e- + 4 HNO3 —> 2 NO3 1- + 2 H2O, hvilket viser, at to elektroner er blevet overført til produkterne. Hastigheden af ​​denne reaktion afhænger af kobberets overfladeareal; kobbertråd vil reagere hurtigere end f.eks. kobberstænger.

Other Considerations

Andre overvejelser

The solution changes color because of the water. I modsætning til kobberfaststoffet kan kobberionerne i opløsning danne en type interaktion kaldet et koordinationskompleks med vandmolekylerne, og disse komplekser giver opløsningen en blå farve. Mineralsyrer som saltsyre oxiderer ikke kobber på samme måde som salpetersyre, fordi de ikke er stærke oxidationsmidler. Svovlsyre er imidlertid et stærkt oxidationsmiddel. Under de rette forhold vil det reagere med kobber for at frigive svovldioxidgas.