3 zkumavky, stojánek na zkumavky, vodní lázeň (větší kádinka, trojnožka, azbestová síťka, kahan, sirky), větší kádinka s ledema studenou vodou

zř. (10%) HNO₃, plíšky Cu

Připravte si 3 zkumavky a do všech tří nalijte 3 ml zředěné (10%) kyseliny dusičné. Následně do všech zkumavek najednou vhoďte stejně velký kus měděného plíšku. Jednu zkumavku ponořte do vodní lázně, druhou ponechejte stát při laboratorní teplotě a třetí ponořte do kádinky s ledem a studenou vodou.
Viditelná reakce začne po chvíli probíhat ve zkumavce na vodní lázni – lze pozorovat změnu zbarvení roztoku z bezbarvé na modrou, po chvíli od začátku reakce je nad roztokem viditelný rezavý plyn. Ve zbývajících dvou zkumavkách – zkumavce ponechané za laboratorní teploty a zkumavce v kádince s ledem – žádná reakce neprobíhá.

Alternativa: Do 2 zkumavek nalijte 3 ml zředěné (10%) kyseliny dusičné a do obou vhoďte stejně velký kousek očištěného měděného plíšku. Jednu zkumavku ponořte na vodní lázeň, druhou zkumavku ponořte do kádinky s ledem a studenou vodou. Jakmile začne probíhat reakce v jedné ze zkumavek, zkumavky zaměňte.
Reakce začala probíhat ve zkumavce na vodní lázni. – změnilo se zbarvení roztoku (z bezbravé na modrou), pozorovali jsme i bublinky unikajícího plynu. Ve zkumavce ponořené do kádinky s ledem žádná reakce neprobíhala. Po výměně zkumavek lze pozorovat po chvíli prudkou reakci ve zkumavce na vodní lázni – zmodrání roztoku a po další chvíli v horní části zkumavky viditelný rezavý plyn. Naopak ve zkumavce ponořené do kádinky s ledem reakce ustala – nedochází k uvolňování bublinek plynu, ani k dalšímu modrání roztoku.

Cu patří mezi ušlechtilé kovy – v Beketovově řadě napětí kovů se nachází napravo od vodíku, což znamená, že nedokáže vyredukovat vodík z roztoků kyselin. Cu jakožto ušlechtilý kov reaguje pouze s kyselinami, které mají oxidační účinky – zředěná i koncetrovaná HNO₃ a koncentrovaná H₂SO₄.
Reakcí mědi s kyselinou dusičnou vzniká sůl – dusičnan měďnatý, který je modrý či modrozelený – měď se oxiduje, dusík se musí tedy redukovat – a to na oxid dusnatý NO či dusičitý NO₂ podle koncentrace kyseliny dusičné, posledním produktem reakce je voda. Oxid dusnatý NO je bezbarvý, samovolně se ovšem oxiduje vzdušným kyslíkem na oxid dusičitý. Oxid dusnatý vzniká při reakci mědi se zředěnou kyselinou dusičnou. Oxid dusičitý NO₂ má rezavou až hnědou barvu a vzniká reakcí mědi s koncetrovanou kyselinou dusičnou.
Měď reaguje se zředěnou kyselinou dusičnou až po zahřátí na vodní lázni – na rozdíl od reakce s koncentrovanou kyselinou dusičnou, která probíhá ihned za laboratorní teploty. Při zahřívání zkumavky se zředěnou kyselinou dusičnou a mědí lze po chvíli pozorovat vznik modrého zbarvení roztoku – dusičnan měďnatý. V první fázi reakce vzniká bezbarvý oxid dusnatý, který se ovšem samovolně oxiduje vzdušným kyslíkem na rezavý oxid dusičitý, ten je viditelný v horní části zkumavky po chvíli od začátku reakce ve zkumavce na vodní lázni. Reakce ve zkumavce ponechané za laboratorní teploty a ponořené do kádinky s ledem neprobíhají. Měď tedy reaguje se zředěnou kyselinou dusičnou až po zahřátí. Cu tedy reaguje jak s koncetrovanou kyselinou dusičnou (viz. pokus Reakce Cu s kyselinou dusičnou – vliv koncentrace), tak i se zředěnou kyselinou dusičnou, ale až po zahřátí – obě HNO₃ mají tedy oxidační účinky.
,     

Kinetika – vliv teploty:
Reakční rychlost v je přímo úměrná rychlostní konstantě k. Pro rychlostní konstantu k platí Arrheniova rovnice, ze které vyplývá exponenciální závislost rychlostní konstanty k na teplotě – zvýšením teploty se zvýší i rychlostní konstanta k – a tudíž se zvýší i reakční rychlost v.
Reakce Cu se zředěnou kyselinou dusičnou probíhá rychleji ve zkumavce ponořené do teplé vody než ve zkumavce ponechané za laboratorní teploty či ponořené do kádinky s ledem.

Alternativa: Cu reaguje se zředěnou kyselinou dusičnou až po zahřátí na vodní lázni – pozorujeme vznik modrého roztoku (dusičnan měďnatý). Unikající plyn je bezbarvý oxid dusnatý, který se oxiduje vzdušným kyslíkem za vzniku rezavého oxidu dusičitého v horní části zkumavky. Reakce v kádince s ledem neprobíhá.
Po výměně zkumavek reakce v kádince s ledem ustane – došlo ke změně podmínek (snížení teploty), tudíž reakce přestane probíhat (snížila se rychlostní konstanta k, následně i reakční rychlost v). Naopak ve zkumavce vložené do vodní lázně dochází k prudké reakci – vzniká dusičnan měďnatý (modré zbarvení) a oxid dusnatý, respektive později oxid dusičitý. V tomto případě změna podmínek – zvýšení teploty vede ke zvýšení reakční konstanty k, a následně ke zvýšení reakční rychlosti v.

kinetika – vliv teploty, pentely (dusík – sloučeniny: HNO₃ – oxidační účinky), d-prvky (měď – reakce s HNO₃)

demonstrační, (laboratorní)

PLACEHOLDER PRO BEZPEČNOST

Kyselina dusičná – nebezpečná, způsobuje těžké poleptání kůže a poškození očí, toxický při vdechování.

dle GHS:    dle staršího značení:     

dbejte bezpečnostních předpisů – pracujete se zředěnou HNO₃ (žíravá), může se uvolňovat NO₂ (žíravý, vysoce toxický – žáci by s ním neměli pracovat) – pracujte v digestoři či ve větrané místnosti, vznikající Cu(NO₃)₂ (toxický)

příprava – 10 minut, vlastní provedení – 15 minut

– můžete použít Cu plíšky, případně místo Cu plíšků lze využít kousky zemnící pásky (Cu)
– používejte očištěné Cu plíšky – předem je očištěte v roztoku zředěné kyseliny octové (můžete použít ocet), do kterého přidejte 2 až 3 lžičky chloridu sodného (kuchyňská sůl)
– reakce ve zkumavce na vodní lázni začne probíhat do dvou minut, v ostatních neproběhne ani po 10 minutách (reakce Cu se zředěnou HNO₃ za laboratorní teploty začne probíhat asi za půl hodiny od vhození měděného plíšku)
– Alternativa: názorná pro demonstraci podmínek reakce (teplá vs. studená voda)

http://www.youtube.com/watch?v=AYzKF95KC4U (old.studiumchemie.cz, Reakce Cu s kyselinou dusičnou – vliv teploty, video bez zvuku, porovnání reaktivity v teplé vodě, za laboratorní teploty a v ledové vodě)
http://www.youtube.com/watch?v=jCQWEF2W0lU (old.studiumchemie.cz, Reakce Cu s kyselinou dusičnou – vliv teploty II, video bez zvuku, v provedení teplé a studené vodní lázně, po iniciaci reakce v jedné ze zkumavek – výměna zkumavek)