ACCIÓN DEL ÁCIDO NÍTRICO SOBRE MONEDAS DE COBRE.

EXPERIMENTANDO, OBSERVANDO Y DESCUBRIENDO

 La imagen muestra al químico estadounidense Ira Remsen (1846-1927). En !901 publicó un texto narrando parte de sus experiencias y descubrimiento en torno a la acción del ácido nítrico sobre el cobre. 

A modo de introducción del presente material, transcribimos el texto aludido.

"Mientras leía un texto de Química, me topé con la afirmación de que "el ácido nítrico actúa sobre el cobre" y decidí averiguar que significaba esto. Habiendo encontrado un poco de ácido nítrico sólo me faltaba aprender qué significaban las palabras "actúa sobre". En aras de este conocimiento estaba incluso dispuesto a sacrificar uno de los pocos centavos de cobre que tenía en mi haber. Coloqué uno de ellos en la mesa, abrí un frasco rotulado "ácido nítrico", vertí un poco del líquido sobre el cobre y me preparé a efectuar una observación. Pero, ¿qué maravilla estaba contemplando? El centavo ya había cambiado, y el cambio no había sido pequeño. Un líquido azul-verdoso espumaba y producía humos sobre el centavo y sobre la mesa. El aire adquiría un color rojo oscuro. ¿Cómo podía pararse esto? Intenté agarrar el centavo y lanzarlo por la ventana, y aprendí algo más: el ácido nítrico actúa sobre los dedos. El dolor me llevó a efectuar otro experimento no premeditado. Froté los dedos contra mi pantalón y descubrí que el ácido nítrico actúa sobre los pantalones. Ése fue el experimento más impresionante que jamás he realizado y lo sigo relatando todavía con interés; fue una revelación para mi. Es evidente que la única forma de enterarse de este tipo de acciones extraordinarias es ver los resultados, experimentar, trabajar en el laboratorio."
Texto extraído de: Brown; Le May; Bursten. "Química. La Ciencia Central." Ed. Pearson. Prentice Hall. Novena Edicción.

ACCIÓN DEL ÁCIDO NÍTRICO CONCENTRADO SOBRE UNA MONEDA

   

En el experimento realizado en laboratorio, se usaron 2 vasos de Bohemia. En uno de ellos se colocó una moneda de 10 pesos uruguayos y en el otro 1 peso uruguayo. Luego, a cada uno de los vasos a temperatura ambiente se agregó en cantidad suficiente ácido nítrico concentrado,HNO_3. 
De inmediato a nivel macroscópico se observa lo que ocurre, tal como nos indica la imagen del lado inferior izquierdo.
Se observa el desprendimiento de abundante "humo" de color marrón rojizo, los cuales son fácilmente percibidos no sólo por su color sino también por el olor impregnado al ambiente. Además dichos humos resultan ser irritantes y en consecuencia hay que tener la precaución de no inhalarlos. Por esta razón el laboratorio debe estar suficientemente ventilado y con las ventanas abiertas (convendría realizar esta reacción debajo de una campana).
Por otro se forma una solución (que burbujea) de color azul verdoso.
Por último, al tocar los vasos de bohemia notamos que han aumentado su temperatura lo que está indicando que la reacción desprende calor (es decir: es exotérmica).
Transcurrida la reacción, cuando a simple vista no se observan más cambios, se procedió con una pinza a separar los "restos" de las monedas de la solución obtenida.
La imagen adjunta del lado inferior derecho nos muestra lo ocurrido con las monedas.
En la moneda de 10 pesos, el anillo exterior no sufrió cambios y del anillo interior sólo quedó un resto de color amarillo.
La restante figura corresponde a lo sucedido con la moneda de 1 peso: se observa que el ácido nítrico actuó sobre la misma quedando una parte sin reaccionar.
Nota: se reiteró el ensayo con abundante ácido nítrico más diluido que en el caso anterior,  HNO_{3 al 62 %. En este caso se obtuvo el anillo exterior de la moneda de 10 pesos sin reaccionar y no quedaron "rastros" ni del anillo  central de la misma ni de la moneda de 1 peso.}

_{FUNDAMENTO TEÓRICO DE LO OCURRIDO}

La acción del ácido nítrico sobre los metales depende de la temperatura y de la concentración del mismo. Recordemos entonces, que la explicación del cambio químico ocurrido está basada en la  acción del ácido nítrico concentrado y a temperatura ambiente.

Para entender los cambios observados, veamos previamente la composición química de las monedas uruguayas actuales. La moneda de 10 pesos está formada por un anillo exterior de acero inoxidable (que le confiere buena resistencia a la acción del ácido nítrico en todas las concentraciones y temperaturas) y un anillo central cuya composición química es: 92 % de cobre (Cu), 6 % de aluminio (Al) y 2 % de níquel (Ni).

La monedas de 1 peso (al igual que las 2 y 5 pesos) están constituidas por cobre, aluminio y níquel en las mismas proporciones que el núcleo central de la moneda de 10 pesos.

En las condiciones del experimento (a temperatura ambiente y con ácido concentrado), el ácido nítrico actúa sólo sobre el cobre; no reacciona ni con el acero inoxidable ni con los metales aluminio y níquel ( para estos dos últimos la razón por la cual el ácido nítrico no reacciona es porque se pasivan: se forma una capa de óxido gruesa y dura de disolver la cual protege al metal de ataques posteriores).

En consecuencia los restos de monedas que quedaron sin ser atacados por el ácido nítrico se deben a la presencia de dichos metales y del acero inoxidable.

La solución azul verdosa y los vapores marrón rojizos obtenidos se deben a la acción del ácido nítrico con el cobre (cabe destacar: que está reacción se da a cualquier temperatura y concentración, variando en parte según el caso los productos obtenidos).

La ecuación correspondiente a este cambio químico es:

 Cu_(s)   +   4HNO_{3(sol concentrada)}   →   Cu(NO₃)_2(ac)   +   2H₂O_(l)   +   2NO_2(g)

_{Los productos son: a) dióxido de nitrógeno en estado gaseoso,} NO_{2. Este es un gas tóxico de color marrón rojizo y corresponde al "humo" observado que se desprendía durante la reacción; b) una solución acuosa (disuelta en agua) de nitrato cúprico,} Cu(NO₃)_{2 y} H₂O, de color azul verdoso que explica el resto de lo observado a nivel macrócopico.

Observación: si se hubiese hecho la reacción con ácido nítrico diluido se obtendría la misma solución acuosa de cobre pero en vez de dióxido de nitrógeno se obtendría monóxido de nitrógeno gaseoso que también es tóxico y de color similar al anterior. Se sugiere plantear la ecuación química correspondiente.