 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК гидрохлорид азотной кислоты | |
Другие имена
| |
| Идентификаторы | |
3D модель ( JSmol ) | |
PubChem CID | |
| UNII | |
CompTox Dashboard ( EPA ) | |
| |
| Характеристики | |
| HNO 3 +3 HCl | |
| Внешность | Красная, желтая или золотая дымящаяся жидкость |
| Плотность | 1,01–1,21 г / см 3 |
| Температура плавления | -42 ° С (-44 ° F, 231 К) |
| Точка кипения | 108 ° С (226 ° F, 381 К) |
| Смешиваемый | |
| Давление газа | 21 мбар |
| Опасности | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
| Ссылки на инфобоксы | |
Аква водка ( / г eɪ ɡ я ə , г я dʒ я ə / , от латинского , лит «царственной воды» или «вода» Royal) представляет собой смесь из азотной кислоты и соляной кислоты , оптимально в мольном соотношении 1: 3. [примечание 2] Царская водка - желто-оранжевая (иногда красная) дымящаяся жидкость, названная так алхимиками, потому что она может растворять благородные металлы, золото и платину , но не все металлы.
Производство и разложение [ править ]
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 2 O (л)
о чем свидетельствует дымящаяся природа и характерный желтый цвет 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 вступает в реакцию с кислородом воздуха , образующиеся газы также содержат диоксид азота NO 2 :
- 2 NO (г) + O 2 (г) → 2 NO 2 (г)
Приложения [ править ]
Царская водка в основном используются для получения тетрахлороаурата , то электролит в процессе Wohlwill для уточнения самого высокого качества (99,999%) золота .
Царская водка также используется при 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 трубок ЯМР , потому что не может остаться никаких следов парамагнитного хрома, которые испортят спектры. [1] Хотя ванны с хромовой кислотой не рекомендуются [ по мнению кого? ] из-за высокой токсичности хромаи потенциальная опасность взрыва, царская водка сама по себе очень коррозионная и была причастна к нескольким взрывам из-за неправильного обращения. [2]
Из-за реакции между ее компонентами, приводящей к разложению , царская водка быстро теряет свою эффективность (но остается сильной кислотой), поэтому ее компоненты обычно смешиваются 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. [3] [4]
Химия [ править ]
Растворение золота [ править ]
Царская водка растворяет золото , хотя ни одна из составляющих кислот не справляется с этим по отдельности, потому что в сочетании каждая кислота выполняет разные задачи. Азотная кислота - мощный окислитель, который фактически растворяет практически не обнаруживаемое количество золота, образуя ионы золота (Au 3+ ). Соляная кислота обеспечивает готовый запас ионов хлора (Cl - ), которые реагируют с ионами золота с образованием анионов тетрахлораурата (III) , 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 [AuCl
4]-
+ 3 [НЕТ
2] + [H
3O]+
+ 2 часа
2О
- или же
- Au + HNO
3+ 4 HCl [AuCl
4]-
+ [NO] + [H
3O]+
+ H
2O .
Если раствор царской водки содержит только золото, твердая тетрахлорозавра может быть получена путем выпаривания избытка царской водки и удаления остаточной азотной кислоты путем многократного нагревания с соляной кислотой. Эта стадия восстанавливает азотную кислоту (см. Разложение царской водки ). Если элементарное золото желательно, оно может быть селективно восстанавливают с диоксидом серы , гидразином , щавелевой кислотой и т.д. [5] Уравнение для сокращения золота диоксида серы:
- 2 AuCl-
4 (водн.) + 3 SO
2(г) + 6 часов
2O (л) → 2 Au (тв) + 12 H+
(водн.) + 3 SO2-
4(водн.) + 8 Cl-
(водн.) .
 | Для увеличения нажмите на картинки |
Растворение платины [ править ]
Аналогичные уравнения можно написать для платины . Как и в случае с золотом, реакция окисления может быть записана с оксидом азота или диоксидом азота в качестве продукта оксида азота:
- Pt (s) + 4 NO-
3 (водн.) + 8 H + (водн.) → Pt 4+ (водн.) + 4 NO 2 (г) + 4 H 2 O (l)
- 3Pt (s) + 4 NO-
3 (водн.) + 16 H + (водн.) → 3Pt 4+ (водн.) + 4 NO (г) + 8 H 2 O (l) .
Затем окисленный ион платины вступает в реакцию с ионами хлора, в результате чего образуется ион хлороплатината:
- Pt 4+ (водн.) + 6 Cl - (водн.) → PtCl2-
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 желательно полное растворение платины, необходимо выполнить повторные экстракции остаточных твердых веществ концентрированной соляной кислотой:
- 2Pt (т.) + 2HNO 3 (водн.) + 8 HCl (водн.) → (NO) 2 PtCl 4 (т.) + H 2 PtCl 4 (водн.) + 4 H 2 O (л)
и
- (NO) 2 PtCl 4 (т.) + 2 HCl (водн.) ⇌ H 2 PtCl 4 (водн.) + 2 NOCl (г) .
Платинохлористоводородная кислота может быть окислена до платинохлористоводородной кислоты путем насыщения раствора хлором при нагревании:
- H 2 PtCl 4 (водн.) + Cl 2 ( газ ) → H 2 PtCl 6 (водн.) .
Растворение твердых частиц платины в царской водке было способом открытия самых плотных металлов, иридия и осмия , оба из которых содержатся в платиновой руде и не растворяются кислотой, а собираются на дне сосуда.
(четыре дня спустя).
| Для увеличения нажмите на картинки |
Осаждение растворенной платины [ править ]
На практике при очистке металлов платиновой группы путем растворения в царской водке золото (обычно связанное с МПГ) осаждается обработкой хлоридом железа (II) . 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: [6]
- 3 (NH 4 ) 2 PtCl 6 → 3 Pt + 2 N 2 + 2 NH 4 Cl + 16 HCl
Неосаждаемый гексахлороплатинат (IV) восстанавливается элементарным цинком , и аналогичный метод подходит для мелкомасштабного извлечения платины из лабораторных остатков. [7]
Реакция с оловом [ править ]
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 2 O
Реакция с другими веществами [ править ]
Он может реагировать с пиритом железа с образованием хлорида железа (III) :
- FeS 2 + 5 HNO 3 + 3 HCl → FeCl 3 + 2 H 2 SO 4 + 5 NO + 2 H 2 O
История [ править ]
Царская водка впервые появилась в Deventione veritatis («Об открытии истины») псевдогебера (после 1300 г.), который получил ее, добавляя солевой аммиак ( хлорид аммония ) к азотной кислоте. [8] Приготовление царской водки путем прямого смешивания соляной кислоты с азотной кислотой стало возможным только после открытия в конце шестнадцатого века процесса, с помощью которого можно получить свободную соляную кислоту. [9]
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 Базиль назвал «розой наших мастеров» и «кровью красного дракона». [10] О реакции больше не сообщалось в химической литературе до 1895 года. [11]
Антуан Лавуазье назвал царскую водку нитромоляной кислотой в 1789 году [12].
Когда Германия вторглась в Данию во время Второй мировой войны, венгерский химик Джордж де Хевеши распустил золотые Нобелевские премии немецких физиков Макса фон Лауэ (1914) и Джеймса Франка (1925) в царской водке, чтобы не дать нацистам конфисковать их. Правительство Германии запретило немцам принимать или сохранять любую Нобелевскую премию после того, как заключенный в тюрьму активист мира Карл фон Осицкий получил Нобелевскую премию мира в 1935 году. Де Хевеши поместил полученный раствор на полку в своей лаборатории в Институте 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 заново отлили медали и снова вручили их Лауэ и Франку. [13] [14]
См. Также [ править ]
- Раствор пираньи иногда также используют для мытья посуды.
Примечания [ править ]
- ^ Информация в информационном окне относится к молярному соотношению 1: 3 между азотной кислотой и соляной кислотой .
- ^ Относительные концентрации двух кислот в воде различаются; значения могут составлять 65% мас. / об. для азотной кислоты и 35% мас. / об. для соляной кислоты, то есть фактическоемассовое соотношениеHNO 3 : HCl меньше 1: 2,
- ^ Платины Советская памятная монета , чтобы быть точным.
Ссылки [ править ]
- ↑ Hoffman, R. (10 марта 2005 г.) Как сделать образец ЯМР , Еврейский университет . Доступ 31 октября 2006 г.
- ^ Американская ассоциация промышленной гигиены , инциденты, связанные с безопасностью лабораторий: взрывы . Доступ 8 сентября 2010 г.
- ^ Комитет по разумной практике обращения с химическими веществами, их хранения и утилизации в лабораториях, Национальный исследовательский совет (1995). Благоразумная практика в лаборатории: обращение с химическими веществами и их утилизация (полный текст) . Национальная академия прессы. С. 160–161.CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^ "Царская водка" . Руководство по безопасности лаборатории . Университет Принстона.[ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Реннер, Германн; Шламп, Гюнтер; Холлманн, Дитер; Люшоу, Ханс Мартин; Тьюс, Питер; Ротхаут, Йозеф; Дерманн, Клаус; Knödler, Alfons; и другие. «Золото, золотые сплавы и соединения золота». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a12_499 .
- ^ Хант, LB; Рычаг, FM (1969). «Платиновые металлы: обзор производственных ресурсов для промышленного использования» (PDF) . Обзор платиновых металлов . 13 (4): 126–138.
- ^ Кауфман, Джордж Б .; Тетер, Ларри А.; Рода, Ричард Н. (1963). Извлечение платины из лабораторных остатков . Неорг. Synth . Неорганические синтезы. 7 . п. 232. DOI : 10.1002 / 9780470132388.ch61 . ISBN 9780470132388.
- ↑ Карпенко, Владимир; Норрис, Джон А. (2002). «Купорос в истории химии» . Chemické listy . 96 (12): 997–1005.п. 1002. Как отмечают Карпенко и Норрис, неуверенная датировка корпуса псевдогебера (который, вероятно, был написан более чем одним автором) делает датировку царской водки столь же неопределенной.
- ^ Multhauf, Роберт П. (1966). Истоки химии . Лондон: Олдборн.п. 208, примечание 29; ср. п. 142, примечание 79.
- Перейти ↑ Principe, Lawrence M. (2013). Секреты алхимии . Чикаго: Издательство Чикагского университета. ISBN 978-0226682952. С. 149-153.
- ^ Роза, Томас Кирк (1895). «Диссоциация хлорида золота». Журнал химического общества . 67 : 881–904.Ср. Principe 2013 , стр. 152.
- ^ Лавуазье, Антуан (1790). Элементы химии. в новом систематическом порядке, содержащем все современные открытия . Эдинбург: Уильям Крич. п. 116. ISBN 978-0486646244..
- ^ "Приключения в радиоизотопных исследованиях" , Джордж Хевеси
- ^ Биргитта Леммель (2006). «Медали Нобелевской премии и медаль за премию по экономике» . Нобелевский фонд.
Внешние ссылки [ править ]
- Химия оживает! Aqua Regia
- Царская водка в Периодической таблице видео (Ноттингемский университет)
- Демонстрация растворения золотой монеты в кислоте (царская водка)
