Woda królewska
Woda królewska (łac. aqua regia) – mieszanina stężonego kwasu solnego i azotowego w stosunku objętościowym 3:1. Ma bardzo silne właściwości utleniające, roztwarza złoto, platynę, pallad i inne metale szlachetne oraz inne odporne chemicznie metale (cyrkon, hafn, molibden). Odporne na jej działanie są chrom[1], niob, rod, osm, wolfram i tantal oraz iryd i ruten do temperatury 100 °C.
Świeży roztwór jest bezbarwny, ale szybko przybiera kolor pomarańczowy. Jest silnie żrący. Dawniej był używany w laboratoriach do czyszczenia szklanych naczyń z zanieczyszczeń organicznych i osadów metali. W wodzie królewskiej występują znaczne ilości pomarańczowego chlorku nitrozylu, powstającego zgodnie z równaniem[2][3]:
- 3HCl + HNO
3 → Cl
2 + NOCl + 2H
2O
W układzie zamkniętym woda królewska jest układem trójfazowym ciecz–ciecz–gaz, przy czym ciekłą fazę dolną stanowi w większości chlorek nitrozylu i chlor, a faza górna jest fazą wodną. Fazy te nie tworzą się w układzie otwartym, gdy chlorek nitrozylu i chlor mogą się ulatniać[3].
Roztwarzanie metali
Proces roztwarzania złota przez wodę królewską przypisywano dawniej powstawaniu w mieszaninie silnie reaktywnego chloru in statu nascendi[4]:
- 3HCl + HNO
3 → 2Cl•
+ 2H
2O + NOCl
Tego typu reakcje są nadal cytowane[5][6], jednak obecnie zwykle przyjmuje się, że czynnikiem utleniającym jest kwas azotowy, a przebieg reakcji może być następujący[7]:
- Au + 4Cl−
+ 3NO−
3 + 6H+
→ [AuCl
4]−
+ 3NO
2↑ + 3H
2O
lub[8]:
- Au + 4Cl−
+ NO−
3 + 4H+
→ [AuCl
4]−
+ NO↑ + 2H
2O
Proces ten jest dwustopniowy. Pierwszy etap to utlenianie złota do jonów Au3+
przez kwas azotowy:
- Au + 3NO−
3 + 6H+
→ Au3+
+ 3NO
2↑ + 3H
2O
które następnie wiązane są przez jony chlorkowe do kompleksowego anionu chlorozłocianowego [AuCl
4]−
[9]:
- Au3+
+ 4Cl−
→ [AuCl
4]−
Historia
Pierwszy opis wody królewskiej znany jest z pism anonimowego alchemika z XIV wieku znanego jako Pseudo-Geber, prawdopodobnie Włocha lub Hiszpana. Jednym z powodów jej odkrycia była chęć uzyskania mitycznego kamienia filozoficznego.
W przeszłości woda królewska była cenionym i chętnie używanym odczynnikiem alchemicznym. Przypisywano jej magiczne właściwości, które jakoby były niezbędne do roztwarzania złota i srebra.
Obecność chlorku nitrozylu w wodzie królewskiej po raz pierwszy opisał Edmund Davy w roku 1830[10].
Przypisy
- ↑ Norman N. Greenwood, Alan Earnshaw, Chemistry of the Elements, wyd. 2, Oxford–Boston: Butterworth-Heinemann, 1997, s. 1005, ISBN 0-7506-3365-4 (ang.).
- ↑ Christopher D. Cappa i inni, Product Identification and Kinetics of Reactions of HCl with HNO3/H2SO4/H2O Solutions, „Journal of Physical Chemistry”, 104 (19), 2000, s. 4449–4457, DOI: 10.1021/jp992666p (ang.).
- ↑ a b L.J. Beckham, W.A. Fessler, M.A. Kise, Nitrosyl Chloride, „Chemical Reviews”, 48 (3), 1951, s. 319–396, DOI: 10.1021/cr60151a001 (ang.).
- ↑ Stanisław Tołłoczko, Wiktor Kemula, Chemia nieorganiczna z zasadami chemii ogólnej, Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1954, s. 310.
- ↑ P.P. Sheng, T.H. Etsell, Recovery of gold from computer circuit board scrap using aqua regia, „Waste Management & Research”, 25 (4), 2007, s. 380–383, DOI: 10.1177/0734242X07076946, PMID: 17874665 (ang.).
- ↑ D.A. Auerswald, P.H. Radcliffe, Process technology development at Rand Refinery, „Minerals Engineering”, 18 (8), 2005, s. 748–753, DOI: 10.1016/j.mineng.2005.03.011 (ang.).
- ↑ Charles D. Mickey, Artistic metalwork and chemical technology, „Journal of Chemical Education”, 58 (4), 1981, s. 315–320, DOI: 10.1021/ed058p315 (ang.).
- ↑ Harold H. Harris, Is It Real Gold?, „Journal of Chemical Education”, 76 (2), 1999, s. 198–199, DOI: 10.1021/ed076p198 (ang.).
- ↑ F. Bonaccorso i inni, Fabrication of gold tips by chemical etching in aqua regia, „Review of Scientific Instruments”, 78 (10), 2007, art. nr 103702, DOI: 10.1063/1.2782682 (ang.).
- ↑ Edmund Davy, On a New Combination of Chlorine and Nitrous Gas, „Proceedings of the Royal Society of London”, 3, 1830, s. 27–29, DOI: 10.1098/rspl.1830.0010 (ang.).