ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

Ácido nítrico y cobre (primera parte)

La mayoría de los metales son atacados por el ácido nítrico. Son excepciones el platino, el iridio, rodio, tántalo y oro. En dichas reacciones se pueden producir no solamente los óxidos del nitrógeno (I),(II) y (IV), sino también nitrógeno libre, hidroxilamina e incluso amoniaco; son reacciones redox características, pero con unos mecanismos bastante complejos [1] .

La reacción con el cobre, con la cual vamos a comenzar, es la históricamente empleada por Priestley en 1772, para obtener los óxidos de nitrógeno. Sin embargo esta reacción produce resultados diferentes según la concentración del ácido nítrico, y la temperatura, como veremos en nuestras prácticas de química a la gota.

a) Con Nítrico 13M

Comenzaremos con una disolución de ácido nítrico 13M (su máxima con-centración), en la caja petri, actuando sobre una viruta de cobre de 1cm de longitud (fig.1). Al ponerse en con-tacto rápidamente reacciona produ-ciendo dióxido de nitrógeno, en unas grandes burbujas pardas de dióxido de nitrógeno (fig.2).

Las burbujas de gas que se producen mueven la viruta de cobre, haciendo difícil la fotografía.

Fig.1

Fig.2

La reacción redox sin considerar los procesos intermedios posibles, sería:

 

 

REDUCC:   4HNO₃  + 2e- = 2NO₂ +  2H₂O + 2NO₃ ^-

OXIDAC:             Cu - 2e  = Cu²⁺

______________________________________________

       4HNO₃      +Cu      = Cu(NO₃)₂ + NO₂ (gas) + 2H₂O

 

 

La reacción continua, como se aprecia en las figuras 3, 4 (ampliación), 5   de forma intensa.

 

Fig.3

Fig.4 (ampliación)

Fig.5

Las últimas fotos (fig. 6 y 7) se hacen a los 10 minutos de la puesta en contacto del cobre con el ácido nítrico. Posiblemente las burbujitas mas finas que se observan puedan proceder de la producción de óxido de nitrógeno(II), incoloro, menos soluble en el agua

Según el proceso global:

 

REDUCC:     8HNO₃  + 6e- = 2NO +  4H₂O + 6NO₃ ^-

OXIDAC:            3Cu - 6e-  = 3Cu²⁺

__________________________________________________

 8HNO₃ +3Cu   = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO (gas) + 4H₂O

 

 

Fig.6

Fig.7

b) con Nítrico 6,5M

Se repite la reacción con otro trozo de cobre y ácido nítrico 6,5M..La viruta de cobre tiene una longitud de 8 mm. Debe recordarse que la viruta va girando por efecto de las burbujas de gas.

Tarda 5 minutos para que comiencen a aparecer burbujas (debe recordarse que con concentración doble aparecían inmediatamente), y tarda 10 minutos en notarse verde azulada la disolución. Los procesos redox a tener en cuenta son los anteriores, pero con mayor predominio del segundo.

La sucesión de fotos desarrollada durante 20 minutos es la siguiente (figs. 8, 9, 10 y 11)

 

Fig.8

Fig.9

Fig.10

Fig.11

Fig.12

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