C.   Mode opératoire

LA MANIPULATION DOIT ETRE EFFECTUEE SOUS HOTTE

1. Peser 10 g de tournure de cuivre et le placer dans un erlenmeyer de 250 ml.
2. Prélever 50 ml d’acide nitrique HNO₃ concentré à l’aide d’une éprouvette graduée, ou d’une burette pour plus de sécurité.
3. Verser l’acide sur le cuivre et attendre la dissolution complète du métal. Pour que la réaction démarre, il peut être utilise de chauffer légèrement.
4. Si le cuivre n’est pas totalement solubilisé au bout de 10-15 minutes, ajouter 5 ml d’acide nitrique.
5. Laisser refroidir.
6. Filtrer la solution et rincer l’erlenmeyer avec deux portions de  10 ml d’eau distillée qui seront filtrées.
7. Transvaser le filtrat dans un bécher de 150 ml.
8. Pour obtenir le produit solide, laisser la solution s’évaporer, des cristaux de nitrate de cuivre se déposeront dans le fond du bécher.

Sinon, stocker la solution aqueuse de nitrate de cuivre en vue d’une utilisation ultérieure.

D.   Résultats et explications.

Il s’agit d’une réaction d’oxydation du cuivre (réducteur) par l’acide nitrique (oxydant

fort), d’après les valeurs des couples redox (oxydant - réducteur) :

-         E^o NO₃^-/NO = 0.95 V

-         E^o Cu/Cu²⁺ = 0.34 V

Nous avons la réaction entre l’oxydant le plus fort (NO₃^-) et le réducteur le plus fort (Cu) (la fameuse règle du gamma) suivant la réaction :

-         Pour l’acide nitrique très concentré :

4 HNO_{3 (aq)} + Cu _(s) → 2 NO_{2 (g)} + 2 H₂O + Cu²⁺ _(aq) + 2NO₃^- _(aq)

-         Pour un acide plus dilué :

8 H₃O⁺ + 2 NO₃^- _(aq) + 3 Cu _(s) → 3 Cu²⁺ _(aq) + 4 H₂O + 2 NO _(g)

Lors de la réaction, nous pouvons observer que la solution prend une teinte bleue due à la formation des ions Cu²⁺ (ion cuivre II).

De même, il y a apparition d’un gaz de couleur rouge - orangée. Il s’agit de dioxyde d’azote NO₂ provenant de l’oxydation par l’air de l’oxyde d’azote NO selon la réaction d’oxydation spontanée :

            NO _(g) + 1/2 O_{2 (g)} → NO_{2 (g)}  

Il s’agit d’un gaz extrêmement toxique et corrosif à ne surtout pas respirer. En raison de sa couleur rouge, il est parfois nommé, dans la littérature, vapeurs rutilantes.

Nous relavons deux fois l’erlenmeyer avec de l’eau pour être tout à fait sûrs qu’il ne reste plus d’ions Cu²⁺ dans l’erlenmeyer, et éviter ainsi les pertes.

Nous obtenons donc une solution aqueuse de nitrate de cuivre de formule (Cu²⁺ ; (NO₃^-)₂).

En laissant la solution s’évaporer, cette dernière va peu à peu se concentrer et il va y avoir cristallisation de nitrate de cuivre hydraté de formule : Cu(NO₃)₂ , 3 H₂O. Il s’agit donc ici du sel tri hydraté (présence de trois molécule d’eau).

E.    Présentation des produits utilisés : risques et sécurité.

Lors de cette réaction chimique, nous avons manipulés les produits suivants :

-         Cuivre métallique : Cu

-         Acide nitrique concentré : HNO₃ ; Corrosif

Risques : R 35 : Provoque de graves brûlures

Sécurité : S 23.2 : Ne pas respirer les vapeurs

S 26 : En cas de contact avec les yeux, laver immédiatement et abondamment avec de l’eau et consulter un spécialiste.

            S 36/37/39 : Porter un vêtement de protection approprié, des gants et un appareil de protection des yeux/du visage.

S 45 : En cas d’accident ou de malaise consulter immédiatement un médecin (si possible, lui montrer l’étiquette).

-         Nitrate de cuivre : Cu(NO₃)₂ ; Nocif, irritant

Risques : R 22 : Nocif en cas d’ingestion

            R 36/38 : Irritant pour les yeux et la peau.

-         Oxyde d’azote : NO₂ ; Toxique, corrosif

Risques : R 23 : Toxique par inhalation.

            R 37 : Irritant pour les voies respiratoires.

Sécurité : S 23.1 : Ne pas respirer les gaz.

            S 36/37/39 : Porter un vêtement de protection approprié, des gants et un appareil de protection des yeux/du visage.