Výroba komplexu amoniaku z medenej mince

Meď je ušľachtilý kov. Samotná kyselina chlorovodíková ju nerozpustí, pretože meď nedokáže vytesniť vodík z kyseliny (viac v lekcii Kovy, nekovy a polokovy). Potrebujeme oxidovadlo, ktoré meď oxiduje na meďnaté ióny. Túto úlohu plní peroxid vodíka:

$$\text{Cu}(s) + \text{H}_2\text{O}_2(aq) + 2\,\text{HCl}(aq) \rightarrow \text{CuCl}_2(aq) + 2\,\text{H}_2\text{O}(l)$$

Meď sa pritom oxiduje (z 0 na +II) a kyslík v peroxide sa redukuje (z −I na −II). Reakcia je výrazne exotermická. Kyselina dusičná je sama oxidovadlom, takže pri jej použití vznikajú aj jedovaté oxidy dusíka.

Vzniká zelenkastý roztok meďnatých iónov (napr. chloridu meďnatého alebo dusičnanu meďnatého). Zelený odtieň v prostredí s chloridmi spôsobujú chloridové komplexy medi, podobne ako v pokuse Tancujúce plamene s vodíkom.

Pri postupnom pridávaní amoniaku ($\text{NH}_3$) sa najprv zneutralizuje voľná kyselina. Potom amoniak zvyšuje koncentráciu hydroxidových iónov a vyzráža sa svetlomodrá zrazenina hydroxidu meďnatého:

$$\text{Cu}^{2+}(aq) + 2\,\text{NH}_3(aq) + 2\,\text{H}_2\text{O}(l) \rightarrow \text{Cu(OH)}_2(s) + 2\,\text{NH}_4^{+}(aq)$$

Pri pridaní prebytku amoniaku sa zrazenina rozpúšťa a vzniká intenzívne tmavomodrý tetraamínmeďnatý komplex:

$$\text{Cu(OH)}_2(s) + 4\,\text{NH}_3(aq) \rightarrow [\text{Cu(NH}_3)_4]^{2+}(aq) + 2\,\text{OH}^{-}(aq)$$

Komplexný ión tvorí centrálny atóm alebo ión kovu, na ktorý sú naviazané molekuly alebo ióny nazývané ligandy. V našom komplexe je centrálnym iónom $\text{Cu}^{2+}$ a ligandmi sú štyri molekuly amoniaku (odtiaľ predpona tetra-). Amoniak má na atóme dusíka voľný elektrónový pár, ktorým sa na ión medi viaže.

Častica	Farba
meďnaté ióny v chloridovom prostredí	zelenkastá
hydroxid meďnatý Cu(OH)2	svetlomodrá zrazenina
tetraamínmeďnatý komplex [Cu(NH3)4]2+	sýtomodrá (tmavomodrá)

Amoniak sa v skúmavke nepremieša hneď, zostáva hlavne pri povrchu. V spodnej časti skúmavky zostáva kyslé prostredie. Vzniknutá zrazenina hydroxidu meďnatého postupne klesá do spodnej kyslej vrstvy, kde sa opäť rozpúšťa:

$$\text{Cu(OH)}_2(s) + 2\,\text{H}^{+}(aq) \rightarrow \text{Cu}^{2+}(aq) + 2\,\text{H}_2\text{O}(l)$$

Po celkovom premiešaní kyselina zneutralizuje amoniak (vzniknú amónne ióny $\text{NH}_4^{+}$), komplex sa rozpadne a roztok sa vďaka kyslému prostrediu vráti k svojej pôvodnej zelenej farbe. Ako prostredie posúva rovnováhu, je vysvetlené aj v pokuse Le Chatelierov posun chemickej rovnováhy.