Equivalenti di acido nitrico che servono per ossidare il Cu

Spiegare per quale motivo immergendo un pezzetto di rame nell’acido cloridrico non si verifica alcuna reazione mentre nell’acido nitrico lo stesso metallo subisce una chiara reazione di ossidazione. Quanti equivalenti di acido nitrico servono per ossidare 3 moli di Cu?

La reazione di ossidazione del rame è la seguente:

Cu --> Cu++ + 2 e

Perché possa avvenire l’ossidazione, come saprai, è necessario che contemporaneamente avvenga la riduzione di un’altra specie chimica.

HCl presenta in soluzione gli ioni H+ e Cl-. Dei due ioni Cl- è già una specie chimica ridotta (infatti possiede un elettrone in più dell’atomo neutro e la sua tendenza sarebbe quindi quella di cedere un elettrone ed ossidarsi e non certo quella di acquistarne un altro!!)

1) Per quanto riguarda H+, esso potrebbe ridursi acquistando gli elettroni provenienti dall’ossidazione del rame
MA... il suo potenziale normale è minore di quello del rame (che, consultando una tabella qualsiasi DI POTENZIALI, RISULTA ESSERE: 0,34)!
Per cui risulta:
DE = Eo+ – Eo-
con un valore negativo.
(D sarebbe il delta; Eo+ è l’elettrodo positivo ossia quello in cui avviene la riduzione; Eo- è l’elettrodo che si ossida).

Pertanto avremo:
DE = E+H/H+ + E-Cu/Cu++ =
0 – (+0,34) =
– 0,34.

La reazione non può avvenire perché darebbe un DG > 0.

2) Con l’acido nitrico invece, entra in gioco lo ione NO3- il cui potenziale standard di ossidazione (consultando una tabella) è + 0,96.

In questo caso si avrebbe:
DE = Eo+ – Eo- =
+ 0,96 – ( +0,34) =
+ 0,62.

3) Si possono quindi associare queste due reazioni :

Cu --> Cu++ + 2 e /· 3
NO3- + 4 H+ + 3 e --> NO + 2 H2O /· 2

---------------------------------------------------

3 Cu + 2 NO3- + 8 H+ --> 3 Cu++ + 2 NO + 4 H2O



Per ossidare 3 moli di Cu servono 2 moli di HNO3. Siccome 3 moli di rame equivalgono a 6 grammo-equivalenti, 6 saranno pure gli equivalenti di acido nitrico necessari per ossidarli.



Spero di esserti stata d'aiuto!!

Violetta

la risposta è insita nella natura chimica delle specie coinvolte,
per cui esistono specie che mostrano una naturale tendenza ad ossidarsi in presenza della adeguata quantità di idrogeno, ed altre NO....

i metalli alcalini (i metalli per eccellenza) si ossidano a cationi in presenza di quantità irrisorie di ioni H+, tipo i 10^-7 M derivanti dall'acqua...

es. 2Na(s) + 2H2O --> H2(g) + 2NaOH


molti metalli di transizione si ossidano allo stesso modo Ma con cinetiche molto lente:

Fe(s) + 2H2O --> Fe(OH)2(s) + H2(g)

o in presenza di quantita di ioni H+ più consistenti:

Fe(s) + 2HCl(aq) --> FeCl2(aq) + H2(g)
o
Zn(s) + 2HCl(aq) --> ZnCl2(aq) + H2(g)

questi presentano un potenziale di riduzione standard rispetto all'idrogeno negativo, il chè significa che in presenza di idrogeno (H+) tendono NON a ridursi, MA ad ossidarsi a catione metallico riducendo al contempo lo ione H+ a idrogeno molecolare H2(gas)

ma esistono altri metalli che per loro natura NON tendono ad ossidarsi in presenza di H+ per cui, per ossidarli, bisgona impiegari agenti più forti dell'idrogeno, tipo l'acido nitrico in cui l'elemento che si riduce non è H, ma N:

Cu + 2HNO3 + H2SO4(che non è coinvolto nella redox!) --> CuSO4 + 2NO2 + 2H2O

ovviamnte tali elementi HANNO un potenziale di riduzione positivo e non si ossidano in presenza di H+ (da HCl o H2SO4 che sia)...

=>

1mol Cu : 2mol HNO3 = 3mol Cu : Xmol HNO3

=> X = 3*2/1 = 6mol di HNO3 necessarie per ossidare 3 mol di Cu