Aqua regia

редактировать
Царская водка
царская водка.svg
Имена
Название ИЮПАК гидрохлорид азотной кислоты
Другие названия
  • Регис
  • Нитрогидрохлорид
  • Royal Water
Идентификаторы
Номер CAS
3D-модель (JSmol )
PubChem CID
UNII
CompTox Dashboard (EPA )
УЛЫБКИ
Свойства
Химическая формула HNO 3 +3 HCl
Внешний видКрасная, желтая или золотистая дымящаяся жидкость
Плотность 1,01 –1,21 г / см
Точка плавления -42 ° C (-44 ° F; 231 K)
Точка кипения 108 ° С (226 ° F; 381 K)
Растворимость в воде Смешивается
Давление пара 21 мбар
Опасности
NFPA 704 (огненный алмаз)NFPA 704 четырехцветный ромб 0 3 0 OX
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки в ink
Свежеприготовленная царская водка для удаления отложений солей металлов Свежеприготовленная царская водка бесцветна, но за несколько секунд становится оранжевой. Здесь свежая царская водка была добавлена ​​в эти ЯМР-пробирки для удаления всех следов органического материала.

Царственная водка (; из Латинское, букв. «царственная вода» или «королевская вода») представляет собой смесь из азотной кислоты и соляной кислоты, оптимально в молярном соотношении 1: 3. Царская водка - это дымящаяся жидкость желто-оранжевого (иногда красного цвета), названная так алхимиками, потому что она может растворять благородные металлы, золото и платину., но не все металлы.

Содержание

  • 1 Производство и разложение
  • 2 Применение
  • 3 Химия
    • 3.1 Растворение золота
    • 3.2 Растворение платины
    • 3.3 Осаждение растворенной платины
    • 3.4 Реакция с оловом
    • 3.5 Реакция с другими веществами
  • 4 История
  • 5 См. Также
  • 6 Примечания
  • 7 Ссылки
  • 8 Внешние ссылки

Производство и разложение

При смешивании концентрированной соляной кислоты и концентрированной азотной кислоты происходят химические реакции. В результате этих реакций образуются летучие продукты нитрозилхлорид и газообразный хлор :

HNO 3(водн.) + 3 HCl (водн.) → NOCl (г) + Cl 2(г) + 2 H 2O (l)

, что подтверждается дымящей природой и характерным желтым цветом царской водки. Когда летучие продукты выходят из раствора, царская водка теряет свою эффективность. Нитрозилхлорид может далее разлагаться на оксид азота и хлор:

2 NOCl (г) → 2 NO (г) + Cl 2(г)

Эта диссоциация ограничена равновесием. Таким образом, помимо нитрозилхлорида и хлора, пары царской водки содержат оксид азота. Поскольку оксид азота легко реагирует с атмосферным кислородом, получаемые газы также содержат диоксид азота, NO 2:

2 NO (г) + O 2( g) → 2 NO 2(g)

Применения

Царская водка в основном используется для производства хлорзавр, электролита в Вольвилл обрабатывает для аффинажа золота высочайшего качества (99,999%).

Царская водка также используется в травлении и в специальных аналитических процедурах. Он также используется в некоторых лабораториях для очистки стеклянной посуды от органических соединений и металлических частиц. Этот метод является предпочтительным среди большинства более традиционных ванн с хромовой кислотой для очистки ЯМР-трубок, потому что никакие следы парамагнитного хрома не могут оставаться, чтобы испортить спектры. Хотя ванны с хромовой кислотой не рекомендуются из-за высокой токсичности хрома и возможности взрыва, царская водка сама по себе является очень коррозийной и была причастна к нескольким взрывам из-за неправильного обращения.

В результате реакции между его компонентами, приводящей к его разложению, царская водка быстро теряет свою эффективность (но остается сильной кислотой), поэтому ее компоненты обычно смешивают только непосредственно перед использованием.

Хотя местные правила могут отличаться, царскую водку можно утилизировать путем тщательной нейтрализации, прежде чем выливать в раковину. Если есть загрязнение растворенными металлами, нейтрализованный раствор следует собрать для утилизации.

Химия

Растворение золота

Осадок чистого золота, полученный в процессе химического рафинирования царской водки

Aqua regia растворяет золото, хотя ни одна из составляющих кислот не справляется с этим по отдельности, потому что в комбинации каждая кислота выполняет разные задачи. Азотная кислота - мощный окислитель, который фактически растворяет практически не обнаруживаемое количество золота, образуя ионы золота (Au). Соляная кислота обеспечивает готовый запас хлорид-ионов (Cl), которые реагируют с ионами золота с образованием тетрахлораурат (III) анионов, также в растворе. Реакция с соляной кислотой является равновесной реакцией, которая способствует образованию хлораурат-анионов (AuCl 4). Это приводит к удалению ионов золота из раствора и позволяет дальнейшее окисление золота. Золото растворяется, превращаясь в хлористоводородную кислоту. Кроме того, золото может растворяться хлором, присутствующим в царской водке. Соответствующие уравнения :

Au + 3 HNO. 3+ ​​4 HCl ↽ - ⇀ {\ displaystyle {\ ce {<=>>}}}{\displaystyle {\ce {<=>>}}} [AuCl. 4]. + 3 [NO. 2] + [H. 3O]. + 2 H. 2O
or
Au + HNO. 3+ ​​4 HCl ↽ - ⇀ {\ displaystyle {\ ce {<=>>}}}{\displaystyle {\ce {<=>>}}} [ AuCl. 4]. + [NO] + [H. 3O]. + H. 2O.

Если раствор царской водки содержит только золото, твердую тетрахлорозавровую кислоту можно получить путем выкипания избытка царской водки и удаления остатков. азотной кислоты путем многократного нагревания с соляной кислотой. На этой стадии восстанавливается азотная кислота (см. разложение царской водки). Если требуется элементное золото, его можно избирательно восстановить диоксидом серы, гидразином, щавелевой кислотой и т. Д. уравнением для восстановление золота диоксидом серы составляет:

2 AuCl. 4(водн.) + 3 SO. 2(г) + 6 H. 2O (л) → 2 Au (s) + 12 H. (водн.) + 3 SO. 4(водн.) + 8 Cl. (водн.).

.

Растворение золота царской водкой. Начальное состояние преобразования. Промежуточное состояние преобразования. Конечное состояние преобразования.
Щелкните изображение, чтобы увеличить

Растворение платины

Подобные уравнения могут будет записано для платина. Как и в случае с золотом, реакция окисления может быть записана с оксидом азота или диоксидом азота в виде оксида азота:

Pt (s) + 4 NO. 3(водный) + 8 H (водн.) → Pt (водн.) + 4 NO 2(г) + 4 H 2O (l)
3Pt ( s) + 4 NO. 3(вод.) + 16 H (вод.) → 3Pt (вод.) + 4 NO (г) + 8 H 2O (l).

Затем окисленный ион платины вступает в реакцию с ионами хлорида с образованием иона хлороплатината:

Pt(водн.) + 6 Cl (водн.) → PtCl. 6(водн.).

Экспериментальные данные показывают, что реакция платины с царской водкой значительно сложнее. В начальных реакциях образуется смесь платинохлористоводородной кислоты (H 2 PtCl 4) и нитрозоплатинового хлорида ((NO) 2 PtCl 4). Хлорид нитрозоплатины - твердый продукт. Если требуется полное растворение платины, необходимо провести повторные экстракции остаточных твердых веществ концентрированной соляной кислотой:

2Pt (s) + 2HNO 3(водн.) + 8 HCl (водн.) → (NO) 2 PtCl 4(s) + H 2 PtCl 4(водн.) + 4 H 2O (l)

и

(NO) 2 PtCl 4(s) + 2 HCl (водн.) ⇌ H 2 PtCl 4(водн.) + 2 NOCl (г).

Платинохлористоводородная кислота может быть окислена до платинохлористоводородной кислоты путем насыщения раствора хлором, при этом нагревание:

H2PtCl 4(водный) + Cl 2(г) → H 2 PtCl 6(водный).

Растворение твердых частиц платины в воде regia была способом открытия наиболее плотных металлов, иридия и осмия, оба из которых находятся в платиновой руде и не растворяются кислотой, а накапливаются на основе судна.

.

Растворение платины царской водкой. Начальное состояние преобразования. Промежуточное состояние преобразования. Конечное состояние преобразования. (четыре дня спустя).
Нажмите на изображения для увеличения

Осаждение растворенной платины

На практике, когда металлы платиновой группы очищают путем растворения в царской водке, золото (обычно связанное с МПГ) осаждается обработкой железом (II) хлорид. Платина в фильтрате в виде гексахлороплатината (IV) превращается в гексахлороплатинат аммония путем добавления хлорида аммония. Эта соль аммония крайне нерастворима, и ее можно отфильтровать. Воспламенение (сильный нагрев) превращает его в металлическую платину:

3 (NH 4)2PtCl 6 → 3 Pt + 2 N 2 + 2 NH 4 Cl + 16 HCl

Неосажденный гексахлороплатинат (IV) восстанавливается элементарным цинком, и аналогичный метод подходит для мелкомасштабного извлечения платины из лабораторных остатков.

Реакция с оловом

царская водка реагирует с оловом с образованием хлорида олова (IV), содержащего олово в его высшей степени окисления:

4 HCl + 2 HNO 3 + Sn → SnCl 4 + NO 2 + NO + 3 H 2O

Взаимодействие с другими веществами

Может реагировать с железом пирит с образованием хлорида железа (III) :

FeS 2 + 5 HNO 3 + 3 HCl → FeCl 3 + 2 H 2SO4+ 5 NO + 2 H 2O

История

Лисица в Третьем ключе Василия Валентина представляет собой царскую водку, Musaeum Hermeticum, 1678 г.

Царская водка впервые упоминается в работах исламских алхимиков например Мухаммад ибн Закария ар-Рази (854925), а затем упоминается позже в работе Псевдо-Гебера (ок. 1300). На третьем из ключей Василия Валентайна (ок. 1600 г.) на переднем плане изображен дракон, а на заднем - лиса, поедающая петуха. Петух символизирует золото (из-за его ассоциации с восходом солнца и ассоциации солнца с золотом), а лиса представляет царскую водку. Повторяющееся растворение, нагревание и повторное растворение (петух ест лису, ест петуха) приводит к накоплению газообразного хлора в колбе. Затем золото кристаллизуется в виде хлорида золота (III), красные кристаллы которого были известны как кровь дракона. О реакции не сообщалось в химической литературе до 1890 года.

Антуан Лавуазье назвал царскую водку нитромоляной кислотой в 1789 году.

Когда Германия вторглась в Данию во время мировой войны. II, венгерский химик Джордж де Хевеши распустил золотые Нобелевские премии немецких физиков Макс фон Лауэ (1914) и Джеймс Франк (1925).) в царской водке, чтобы помешать нацистам конфисковать их. Правительство Германии запретило немцам принимать или сохранять любую Нобелевскую премию после того, как заключенный в тюрьму борец за мир Карл фон Осецки получил Нобелевскую премию мира в 1935 году. Де Хевеши поместил полученный раствор на полку в своей лаборатории в Институт Нильса Бора. Впоследствии нацисты проигнорировали его, посчитав, что банка - одна из сотен на полках - содержала обычные химические вещества. После войны де Хевеши вернулся, чтобы найти раствор нетронутым, и осаждал золото из кислоты. Золото было возвращено Шведской королевской академии наук и Нобелевскому фонду. Они отлили медали заново и снова вручили их Лауэ и Франку.

См. Также

Примечания

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-11 22:55:12
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте