Woda królewska

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Woda królewska niedługo po przygotowaniu

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 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 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[1][2]:

3HCl + HNO3Cl2 + NOCl + 2H2O

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[2].

Roztwarzanie metali[edytuj | edytuj kod]

Proces roztwarzania złota przez wodę królewską przypisywano dawniej powstawaniu w mieszaninie silnie reaktywnego chloru in statu nascendi[3]:

3HCl + HNO3 → 2Cl + 2H2O + NOCl

Tego typu reakcje są nadal cytowane[4][5], jednak obecnie zwykle przyjmuje się, że czynnikiem utleniającym jest kwas azotowy, a przebieg reakcji może być następujący[6]:

Au + 4Cl + 3NO3 + 6H+[AuCl4] + 3NO2↑ + 3H2O

lub[7]:

Au + 4Cl + NO3 + 4H+[AuCl4] + NO↑ + 2H2O

Proces ten jest dwustopniowy. Pierwszy etap to utlenianie złota do jonów Au3+ przez kwas azotowy:

Au + 3NO3 + 6H+Au3+ + 3NO2↑ + 3H2O,

które następnie wiązane są przez jony chlorkowe do kompleksowego anionu chlorozłocianowego [AuCl4][8]:

Au3+ + 4Cl[AuCl4]

Historia[edytuj | edytuj kod]

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 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[9].

Przypisy

  1. Christopher D. Cappa , Sarah E. Kuipers , Jeanine M. Roberts , Abigail S. Gilbert , and Matthew J. Elrod. Product Identification and Kinetics of Reactions of HCl with HNO3/H2SO4/H2O Solutions. „J. Phys. Chem. A”. 104 (19), s. 4449–4457, 2000. doi:10.1021/jp992666p. 
  2. 2,0 2,1 L. J. Beckham, W. A. Fessler, M. A. Kise. Nitrosyl Chloride. „Chemical Reviews”. 48 (3), s. 319–396, 1951. doi:10.1021/cr60151a001 (ang.). 
  3. Stanisław Tołłoczko, Wiktor Kemula: Chemia nieorganiczna z zasadami chemii ogólnej. Warszawa: PWN, 1954, s. 310.
  4. Sheng PP, Etsell TH. Recovery of gold from computer circuit board scrap using aqua regia. „Waste Management & Research”. 25 (4), s. 380-383, 2007. doi:10.1177/0734242XO7076946. 
  5. D.A. Auerswald, P.H. Radcliffe. Process technology development at Rand Refinery. „Minerals Engineering”. 18 (8), s. 748-753, 2005. doi:10.1016/j.mineng.2005.03.011. 
  6. Charles D. Mickey. Artistic metalwork and chemical technology. „J. Chem. Educ.”. 58 (4), s. 315-320, 1981. doi:10.1021/ed058p315. 
  7. Harold H. Harris. Is It Real Gold?. „J. Chem. Educ.”. 76 (2), s. 198-199, 1999. doi:10.1021/ed076p198. 
  8. F. Bonaccorso, G. Calogero, G. Di Marco, O. M. Maragò, P. G. Gucciardi, U. Giorgianni, K. Channon, G. Sabatino. Fabrication of gold tips by chemical etching in aqua regia. „Rev. Sci. Instrum.”. 78 (10), s. art. nr 103702, 2007. doi:10.1063/1.2782682. 
  9. Edmund Davy. On a New Combination of Chlorine and Nitrous Gas. „Proceedings of the Royal Society of London”. 3, s. 27–29, 1830. doi:10.1098/rspl.1830.0010 (ang.).