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Les réactions entre le cuivre et l'acide nitrique sont des exemples de réactions redox, 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 un agent oxydant. Par conséquent, il peut provoquer une oxydation du cuivre en Cu +2. Si vous avez l'intention de ressentir ces réactions, il est important de se rappeler qu'elles libèrent des gaz toxiques et nocifs.
Concentration
Le cuivre peut être soumis à l'une des deux réactions, lorsqu'il est combiné avec de l'acide nitrique, en fonction de la concentration de la solution. Si l'acide nitrique est dilué, le cuivre sera oxydé pour former du nitrate de cuivre avec de l'oxyde nitrique comme sous-produit. Si la solution est concentrée, le cuivre sera oxydé pour former du nitrate de cuivre avec du dioxyde d'azote comme sous-produit. Le monoxyde d'azote et le dioxyde d'azote sont nocifs et potentiellement toxiques à des niveaux élevés; Le dioxyde d'azote est le vilain gaz brun qui est présent dans la brume de fumée de nombreuses villes.
Équations de réaction
Les équations des deux réactions qui peuvent se produire sont: 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 de l'acide concentré, la solution apparaît d'abord d'une couleur verte, puis d'une couleur brun verdâtre, et enfin d'une couleur bleue lorsqu'elle est diluée dans l'eau. Toute réaction est hautement exothermique et libère de l'énergie sous forme de chaleur.
Oxydation
Une autre façon de comprendre cette réaction est de la diviser en deux semi-réactions, une pour l'oxydation (perte d'électrons) et une autre pour la réduction (gain d'électrons). Les semi-réactions sont: Cu -> Cu +2 + 2 e-, ce qui signifie que le cuivre perd deux électrons, et 2 e- + 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 au cuivre solide, les ions cuivre dans la solution peuvent former un type d'interaction appelé complexe de coordination avec les molécules d'eau, et ces complexes donnent à la solution une teinte 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. Cependant, l'acide sulfurique est un agent oxydant puissant. Dans les bonnes conditions, il réagira avec le cuivre pour libérer le dioxyde de soufre gazeux.
