Type de réactions avec le cuivre et l’acide nitrique

Les réactions entre le cuivre et l’acide nitrique sont des exemples de réactions d’oxydation-réduction, où l’obtention d’électrons réduit un élément et la perte d’électrons oxyde l’autre. L’acide nitrique n’est pas seulement un acide fort, c’est un agent oxydant. Il peut donc oxyder le cuivre en Cu+2. Si vous envisagez d’expérimenter ces réactions, il est important de se rappeler qu’elles dégagent des fumées toxiques et nocives.

Concentration

Le cuivre peut subir l’une des deux réactions lorsqu’il est combiné à l’acide nitrique, selon 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. L’oxyde nitrique et le dioxyde d’azote sont nocifs et potentiellement toxiques à des niveaux élevés ; le dioxyde d’azote est le vilain gaz brun présent dans le brouillard de smog au-dessus de nombreuses villes.

Équations de réaction

Les équations pour les deux réactions qui peuvent avoir lieu sont les suivantes : Cu + 4 HNO3 –&gt ; Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O, qui produit du dioxyde d’azote et du

3 Cu + 8 HNO3 –&gt ; 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 2 NO + 4 H2O, qui produit de l’oxyde nitrique.

Avec l’acide concentré, la solution devient d’abord verte, puis vert-brun, et enfin bleue une fois diluée avec de l’eau. L’une ou l’autre réaction est hautement exothermique et libère de l’énergie sous forme de chaleur.

Oxydation-Réduction

Une autre façon de comprendre cette réaction est de la décomposer en deux demi-réactions, l’une pour l’oxydation (perte d’électrons) et l’autre pour la réduction (gain d’électrons). Les demi-réactions sont : Cu –&gt ; Cu+2 + 2 e-, ce qui signifie que le cuivre perd deux électrons, et 2 e- + 4 HNO3 —&gt ; 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 ; le fil de cuivre réagira plus rapidement que les barres de cuivre, par exemple.

Considérations

La solution change de couleur à cause de l’eau. Contrairement au solide de cuivre, les ions cuivre en solution peuvent former un type d’interaction appelé complexe de coordination avec les molécules d’eau, et ces complexes donnent à la solution une couleur bleue. Les acides minéraux comme l’acide chlorhydrique n’oxydent pas le cuivre de la même manière que l’acide nitrique parce qu’ils ne sont pas des oxydants puissants. L’acide sulfurique, cependant, est un agent oxydant puissant. Dans de bonnes conditions, il réagira avec le cuivre pour libérer du dioxyde de soufre gazeux.