王水(aqua regia)
王水是兩種不同強(qiáng)酸溶液的混合物——硝酸(nitric acid)和鹽酸(hydrochloric acid),兩者混合的體積比一般為3:1.。
這兩種酸當(dāng)中的任意一者都無法將黃金融化,除非將兩者按照這一比例混合。原理是這樣的:酸性條件下的硝酸根離子(NO3-)是一種非常強(qiáng)烈的氧化劑,它可以溶解極微量的金(Au),而鹽酸提供的氯離子(Cl-)則可以與溶液中的金離子(Au3+)反應(yīng),形成四氯合金離子([AuCl4]-),使金離子在氯離子的配位作用下減少,降低了金離子的電勢,反應(yīng)平衡移動,這樣金屬金就可以進(jìn)一步被溶解了。其實(shí)硝酸根的氧化性并沒有增加,只是鹽酸提供的氯離子增強(qiáng)了金原子的還原性。
王水溶解金的反應(yīng)方程式如下:Au+HNO?+4HCl=H[AuCl4]+NO↑+2H?O
黃金溶解后如何回收?
使用亞硫酸氫鈉(sodium bisulfite)或者其他相似的溶劑,這種溶劑可以將黃金元素進(jìn)行沉淀。
王水的發(fā)現(xiàn)
王水是一種腐蝕性非常強(qiáng)、冒黃色煙霧的液體,是濃鹽酸(約35%HCl)和濃硝酸(約65%HNO?)按體積比為3:1組成的混合物。它是少數(shù)幾種能夠溶解金(Au)物質(zhì)的液體之一,它名字正是由于它的腐蝕性之強(qiáng)而來。王水的發(fā)現(xiàn),一般認(rèn)為波斯的煉金術(shù)士賈比爾·伊本·哈揚(yáng)(Jabir ibn Hayyan)于公元800年左右將鹽酸與硝酸混合在一起發(fā)現(xiàn)了能夠溶解金的王水。中世紀(jì)的煉金術(shù)士試圖用王水來找到哲學(xué)家的石頭。直到1890年,化學(xué)文獻(xiàn)中才描述制備酸的方法。
王水是最強(qiáng)的酸嗎?
在很長的一段時間內(nèi),人們認(rèn)為王水就是酸中之王,是最強(qiáng)的酸了,因?yàn)榧词故屈S金,遇到王水也會像泥牛入海一樣很快變的無影無蹤。
直到有一天奧萊教授和他的學(xué)生偶然發(fā)現(xiàn)了一種奇特的溶液,它能溶解不溶于王水的高級烷烴蠟燭,人們才知道其實(shí)王水并不是最強(qiáng)的酸,還有比它強(qiáng)的酸,這就是魔酸,又叫超強(qiáng)酸。
從成分上看,超強(qiáng)酸是由兩種或兩種以上的含氟化合物組成的溶液。它們的酸性強(qiáng)的令人難以置信,比如氫氟酸和五氟化銻按1 :0.3(摩爾比)混合時,它的酸性是濃硫酸的1億倍;按1 :1混合時,它的酸性是濃硫酸的10億倍。所以王水在它們面前只能是小巫見大巫。
由于超強(qiáng)酸的酸性和腐蝕性強(qiáng)的出奇,所以過去一些極難或根本無法實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng),在超強(qiáng)酸的條件下便能順利進(jìn)行。比如正丁烷,在超強(qiáng)酸的作用下,可以發(fā)生碳?xì)滏I的斷裂,生成氫氣,也可以發(fā)生碳碳鍵的斷裂,生成甲烷,還可以發(fā)生異構(gòu)化生成異丁烷,這些都是普通人做不到的。

王水的應(yīng)用
王水一般用在蝕刻工藝和一些檢測分析過程中。王水不穩(wěn)定,很快就分解,因此必須在使用時現(xiàn)配現(xiàn)用。 王水在冶金工業(yè)和化學(xué)分析用于溶解金屬和貴金屬如金,鈀。鉑 等。
王水也可以用來溶解一些難溶的固體,如硫化汞。王水中的氫離子(H+)和硫化汞中的硫離子結(jié)合成硫化氫,王水中的氯離子(Cl–)和硫化汞中的汞離子形成穩(wěn)定的錯合物四氯化汞離子(HgCl4–),此外,王水中的硝酸根將硫離子氧化成元素硫。這些過程降低(消耗)了溶液中硫離子與汞離子,根據(jù)勒沙特列原理,固體繼續(xù)溶解,促進(jìn)了硫化汞的溶解度。
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