Медь и азотная кислота: почему медь «дымит» бурым газом

В закладки30 октября 20263 минуты чтения

Положите медную монетку в соляную кислоту — и можете ждать хоть месяц: ничего не произойдёт. А теперь налейте на кусочек меди азотную кислоту. Жидкость зашипит, позеленеет, и из горлышка колбы поползёт густой рыжий дым. Химики называют его «лисьим хвостом». Почему одна кислота медь не трогает, а другая растворяет на глазах?

Медь в концентрированной азотной кислоте: из колбы выходит бурый газ NO2, раствор зелёный — Медь в азотной кислоте: над колбой поднимается рыжий «лисий хвост»

Медь — «благородный» упрямец

Медь — металл почти благородный. Она стоит в ряду активности правее водорода, и кислоты вроде соляной ей не страшны. Обычная кислота растворяет металл за счёт ионов водорода: металл отдаёт им электроны, и выделяется водород. Медь отдавать электроны водороду «не хочет» — он для неё слишком слабый. Поэтому медные трубы, провода и монеты служат десятилетиями.

Секрет азотной кислоты

Азотная кислота работает по-другому. Электроны у меди отбирает не водород, а азот — тот, что сидит в нитрат-ионе NO₃⁻. Он гораздо более жадный окислитель, и медь сдаётся. Атомы меди уходят в раствор ионами Cu²⁺ — от них раствор голубеет, а азот превращается в газ. Поэтому водород в этой реакции не выделяется никогда — вместо него получаются оксиды азота.

В концентрированной кислоте это диоксид азота NO₂ — тот самый рыжий дым. Часть его растворяется в жидкости, и голубой раствор кажется зелёным. В разбавленной кислоте выделяется бесцветный оксид азота NO, но и он рыжеет у горлышка — на воздухе он сразу соединяется с кислородом.

Как это выглядит на уровне атомов, показывает лупа «Микромир» в виртуальной лаборатории урокихимии.рф: с поверхности меди один за другим уходят ионы Cu²⁺, а нитрат-ионы превращаются в молекулы газа.

Виртуальная лаборатория урокихимии.рф: медь в азотной кислоте, лупа «Микромир» показывает ионы меди и молекулы NO2 — Лупа «Микромир»: атомы меди уходят в раствор ионами, нитрат-ионы превращаются в бурый газ

Химический фокус с медной проволокой

Если взять голубой раствор, который получился после опыта, и опустить в него железный гвоздь, через пару минут гвоздь покроется красной медью. Медь возвращается обратно — теперь уже её вытесняет более активное железо. Этот опыт тоже есть в лаборатории: «Железо и медный купорос».

Почему дома так делать нельзя

Рыжий дым ядовит: вдыхать его нельзя даже немного, поэтому в школе опыт проводят только в вытяжном шкафу. Концентрированная азотная кислота оставляет на коже жёлтые ожоги. В виртуальной лаборатории можно смело наливать кислоту, сравнивать концентрированную с разбавленной и смотреть на атомы.

👉 Провести опыт «Медь и азотная кислота» самому — медь уже в колбе, осталось прилить кислоту.

Для урока и экзамена

Концентрированная кислота: Cu + 4HNO₃(конц.) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O. Баланс: Cu⁰ − 2e⁻ → Cu⁺² (×1), N⁺⁵ + 1e⁻ → N⁺⁴ (×2).
Разбавленная кислота: 3Cu + 8HNO₃(разб.) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O. Баланс: Cu⁰ − 2e⁻ → Cu⁺² (×3), N⁺⁵ + 3e⁻ → N⁺² (×2). На воздухе: 2NO + O₂ → 2NO₂.
Запомнить: концентрированная — NO₂, разбавленная — NO. Водород с азотной кислотой не выделяется.
Гидроксид и оксид меди — обычный обмен, без газа: Cu(OH)₂ + 2HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2H₂O; CuO + 2HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + H₂O.
Разложение нитрата меди при прокаливании: 2Cu(NO₃)₂ → 2CuO + 4NO₂↑ + O₂↑.

Готовитесь к экзамену — загляните в курсы подготовки к ОГЭ и к ЕГЭ на урокихимии.рф.

Приходите на пробное занятие в РОБОЛАТОРИЮ — покажем, как проходят занятия, и поможем подобрать курс по возрасту и интересам ребёнка 🤖

📞 8 (495) 120-30-60 🌐 robolatoriya.com