Los tipos de reacciones obtenidas con el cobre y el ácido nítrico

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Thinkstock/Comstock/Getty Images

Las reacciones entre el cobre y el ácido nítrico son ejemplos de reacciones de oxidación-reducción, en donde la obtención de electrones reduce un elemento y la pérdida de los mismos oxida al otro. El ácido nítrico no solamente es un ácido fuerte, sino también un agente oxidante. Por lo tanto puede oxidar al cobre a Cu+2. Si planeas experimentar con estas reacciones es importante recordar que liberan vapores nocivos y tóxicos.

La concentración

El cobre puede experimentar una de dos reacciones al combinarse con el ácido nítrico, dependiendo de la concentración de la solución. Si el ácido nítrico está diluido, el cobre ser oxidará para formar nitrato de cobre con óxido nítrico como subproducto. Si la solución es concentrada, el cobre se oxidará para formar nitrato de cobre con dióxido de nitrógeno como subproducto. Tanto el óxido nítrico como el dióxido de nitrógeno son nocivos y potencialmente tóxicos en niveles elevados; el dióxido de nitrógeno es el horrible gas marrón que se encuentra presente en la neblina de esmog suspendida sobre muchas ciudades.

Ecuaciones de las reacciones

Las ecuaciones para las dos reacciones que pueden ocurrir son: Cu + 4 HNO3 --> Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O, que produce dióxido de nitrógeno y 3 Cu + 8 HNO3 --> 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O, que produce óxido nítrico.

Con el ácido concentrado, la solución primero se volverá verde, luego marrón verdoso y finalmente azul una vez que se diluya con agua. Cualquiera de estas reacciones es altamente exotérmica y libera energía en forma de calor.

Oxidación - Reducción

Otra forma de comprender esta reacción es descomponiéndola en dos semirreacciones, una para la oxidación (pérdida de electrones) y la otra para la reducción (obtención de electrones). Las semirreacciones son: Cu --> Cu+2 + 2 e-, lo que significa que el cobre pierde dos electrones, y 2 e- + 4 HNO3 ---> 2 NO3 -1 + 2 H2O, que muestra que dos electrones han sido transferidos a los productos. La velocidad de esta reacción depende del área superficial del cobre; el cable de cobre reaccionará más rápidamente que las barras de cobre, por ejemplo.

Consideraciones

La solución cambia de color debido al agua. A diferencia del cobre sólido, los iones de cobre en solución pueden formar un tipo de interacción llamada complejo de coordinación con las moléculas del agua, y estos complejos dan un color azul a la solución. Los ácidos minerales como el ácido clorhídrico no oxidan al cobre de la misma forma en la que lo hace el ácido nítrico debido a que no son agentes de oxidación fuertes. Sin embargo, el ácido sulfúrico es un agente oxidante fuerte. Bajo las condiciones adecuadas este reaccionará con el cobre para liberar gas de dióxido de azufre.