Обратная царская водка. Каков же состав кислоты «царская водка»? Царская водка: из чего она состоит

Древние алхимики называли золото "царем металлов". На золото не действуют обычные кислоты, поэтому когда была открыта кислота, которая способна растворить этот благородный металл, алхимики назвали ее"царской водкой" (Aqua regia - правильнее перевести с латинского как "царская вода"). Царская водка способна растворять не только золото, но и платину.

Что же представляет собой царская водка? Это смесь двух кислот - соляной и азотной в соотношении 3:1 (три объемных части соляной кислоты на 1 объемную часть азотной кислоты). Царская водка - жидкость желтого цвета, имеющая запах хлора и окислов азота.

Впервые царскую водку получил итальянский алхимик Бонавентура в 1270 г. Любопытно, что в тот момент соляная кислота еще не была известна науке. Царскую водку тогда готовили путем перегонки смеси селитры, медного купороса и квасцов с добавлением нашатыря.

Окислительные свойства царской водки при хранении пропадают, потому что на воздухе из нее испаряется хлор, а именно он является главным в реакциях окисления. Поэтому для работы годится только свежеприготовленный реактив.

Как царская водка действует на благородные металлы?

Сначала азотная кислота взаимодействует с соляной. При этом образуются два сильнейших окислителя - нитрозилхлорид и хлор:

HNO 3 + 3HCl = NOCl + Cl 2 + 2H 2 O.

Эти два реагента в паре в состоянии окислить золото даже при комнатной температуре:

Au + NOCl 2 + Cl 2 = AuCl 3 + NO.

Образовавшийся хлорид золота AuCl 3 тут же присоединяет ещё одну молекулу соляной кислоты HCl, образуя тетрахлорозолотую кислоту (известную как «хлорное золото»):

AuCl 3 + HCl = H ].

Суммарно реакция окисления золота царской водкой выглядит так:

Au + 4HCl + HNO 3 = H + NO + 2H 2 O.

Тетрахлорзолотая кислота кристаллизуется с четырьмя молекулами воды: H(AuCl 4) · 4Н 2 О. Кристаллы её светло-жёлтые, водный раствор также окрашен в жёлтоватый цвет.

Аналогично протекает реакция с платиной с образованием платинохлористоводородной кислоты H 2 :

3Pt + 18 HCl + 4HNO 3 = 3 H 2 + 4NO + 8H 2 O

Получить из гидрата тетрахлорзолотой кислоты чистое золото очень просто: ее нужно нагреть. При нагревании "хлорное золото" разлагается с выделением HCl и красновато-коричневых кристаллов хлорида золота (III) AuCl 3 . Если обработать раствор хлорида золота (III) едкой щелочью NaOH, выпадает желто-коричневый гидрооксид золота(III) Аu(ОН) 3 , который при нагревании превращается в оксид золота Аu 2 О 3 . А оксид золота при температуре выше 220° разлагается: 2Аu 2 О 3 = 4Au + 3O 2 .

Между прочим...

Золото, помимо царской водки, растворяется еще в горячей концентрированной селеновой кислоте:

2Au + 6H 2 SeO 4 = Au 2 (SeO 4) 3 + 3H 2 SeO 3 + 3H 2 O.

Уникальное свойство царской водки использовал во время Второй Мировой войны известный датский физик лауреат Нобелевской премии Нильс Бор. В 1943 году, спасаясь от гитлеровских оккупантов, он вынужден был покинуть Копенгаген. Но у него хранились две золотые Нобелевские медали его коллег - немецких физиков-антифашистов Джеймса Франка и Макса фон Лауэ (медаль самого Бора была вывезена из Дании раньше). Не рискуя взять медали с собой, ученый растворил их в царской водке и поставил ничем не примечательную бутылку подальше на полку, где пылилось много таких же бутылок и пузырьков с различными жидкостями. Вернувшись после войны в свою лабораторию, Бор прежде всего нашел драгоценную бутылку. По его просьбе сотрудники выделили из раствора золото и заново изготовили обе медали.

Что же такое царская водка? Нет, это не элитный напиток, как можно было бы подумать. Царская водка - это смесь определённых концентрированных кислот в определённой пропорции. Классический рецепт царской водки таков: одна четвёртая соляной кислоты (формула HCl) и три четверти азотной кислоты (формула HNO3). Такой напиток вряд ли принесёт пользу человеческому организму. Зато он способен растворять золото и платину. И не только их.

Большинство металлов полностью растворяются в царской водке. Но ни одна кислота, входящая в состав, по отдельности на это неспособна. Благодаря сложной реакции между азотной и соляной кислотой, рождается сила растворять металлы. Ей неподвластны тантал, иридий и родий. На вид царская водка просто жёлтая жидкость с резким неприятным запахом.

Как появилась на свет царская водка и почему её так назвали?

Царская водка появилась благодаря неустанным попыткам алхимиков создать некий философский камень, который бы превращал все в золото. Золото для людей того времени было королевским, царским металлом. Соответственно, жидкость, которая смогла растворить этот драгоценный металл, назвали царём воды. Но на русский язык название этой кислоты было интерпретировано по-другому, как царская водка.

Впервые рецепт водки был найден в трактате алхимика Псевдо-Гебера. Правда, рецепт несколько отличается от современного. В то время алхимики получали царскую водку за счёт смеси медного купороса, нашатыря, квасцов и селитры. Смешивали ингредиенты в сосуде со стеклянной крышкой.

В более поздних годах, в тринадцатом веке, был найден ещё один рецепт получения королевской водки. Этот рецепт приписывают Бонавентуру, который смешивал нашатырь с азотной кислотой. Этот же алхимик установил, что серебро растворяется в азотной кислоте – это хороший способ отделить серебро от золота. Бонавентура первый начал использовать название царской водки.

Рецепт водки, в которую входят концентрированные соляная и азотная кислоты, появился в конце шестнадцатого века. Описал его Андреаса Либавия в своей «Алхимии». Либавия придал царской водке большое значение, увидев в ней универсальный растворитель (одна из сложнейших задач алхимии). С шестнадцатого века царская водка активно помогала человечеству в увеличении знаний про различные вещества и химические реакции между ними. Королевская вода также сделала свой вклад в развитие пробирного анализа.

Интересный случай случился во времена Второй мировой войны. В нацистской Германии было запрещено получение Нобелевской премии. Поэтому два немецких физика (Макс фон Лауэ и Джеймс Франк) решили оставить на хранение свои золотые медали в Институте Нильса Бора (Дания). Когда Дания была оккупирована, один из химиков института растворил золотые медали в водке. Банка с раствором простояла всю войну среди сотен других различных растворов. После окончания войны, этот же химик выделил золото обратно из раствора и отдал его Шведской академии наук и Нобелевскому фонду. Из полученного золота изготовили новые медали и отдали их Джеймсу Франку и Максу фон Лауэ.

Свойства царской водки

Смесь соляной и азотной кислоты образует высокоактивные продукты (диоксида хлора, азота и нитрозилхлорида). Царская водка является одним из сильнейших окислителей. Надо заметить, что готовят эту водку непосредственно перед применением. Ведь со временем она распадается на газообразные продукты. Золото растворяется в водке приблизительно со скоростью 10 мкм/мин.

Применение царской воды

Основным и профессиональным применением царской воды является использование её, как реактива, за счёт которого получают хлорид металлов. Некоторые используют этот реактив, чтобы добыть золото из старых радиодеталей. А также, с помощью царской воды можно легко взламывать навесные замки.

Главное не забывать, что царской воды можно пользоваться только первое время после его изготовления.

Стоит также подробно разобрать те кислоты, которые входят в состав царской водки.

Азотная кислота

Кислота, чувствительная к свету . При освещении, она распадётся на оксид и воду. Поэтому азотную кислоту содержат в тёмном шкафу или в непрозрачной ёмкости. И также HNO3 сама по себе не растворяет железо, поэтому её смело можно хранить в железной ёмкости. Азотная кислота один из сильнейших электролитов и окислителей.

Известны случая, образования HNO3 в атмосфере . При ударе молнии азот, входящий в состав атмосферы, начинает реагировать с кислородом, вследствие чего образовывается оксид азота. Впоследствии этот оксид азота реагирует с влагой в воздухе, образовывая азотную кислоту в небольших концентрациях.

Соляная кислота

Бесцветная кислота, с резким запахом очень едкая, выделяет лёгкий пар на открытом воздухе. HCl растворяет многие металлы. С использованием этого реактива нужно быть очень аккуратным. Работать с ней можно только в помещении, которое активно проветривается. Ведь пар, выделяемой этой кислотой, может раздражать слизистые оболочки дыхательных путей.

Способ приготовления царской воды

Чтобы приготовить самостоятельно царскую водку вам понадобится:

• концентрированные HCl, HNO3;
• стеклянная пробирка;
• стеклянная палочка.

1. В первую очередь, вы должны точно отмерить нужное количество реактивов . Напоминаем, требуется смешать три части соляной кислоты с одной частью азотной. Не думайте отмерять на глаз количество жидкости. Малейшая неточность приведёт к тому, что реактив будет слабым по эффективности. Лучше всего взять стеклянную пробирку с делениями, по которым вы будете ориентироваться.
2. Постарайтесь использовать минимальное количество посуды. А также постарайтесь поменьше переливать реактивы с одной пробирки в другую. Остерегайтесь проливать их.
3. Советуем вначале налить в пробирку соляную кислоту, а потом уже добавлять в неё азотную. Это делается для того, чтобы, когда вы вливаете меньшее количество жидкости в большее количество жидкости, уменьшить количество брызг. Вливайте кислоту осторожно, тонкой струёй. Не подносите близко к лицу пробирку с кислотой, чтобы случайно не вдохнуть пары.
4. Когда вы смешали все реактивы, аккуратно перемешайте смесь стеклянной палочкой. Перемешать нужно тщательно, чтобы все реактивы прореагировали между собой, а не просто расслоились. Ни в коем случае, нельзя взбалтывать пробирку. Если вы все сделали правильно, то, смешанная вами жидкость, вначале будет жёлтого цвета, а через полчаса потемнеет до оранжевого цвета.

На всех этапах не забывайте соблюдать осторожность !

Видео

Из видео вы узнаете, что такое царская водка.

Не получили ответ на свой вопрос? Предложите авторам тему.

Соляная кислота НС1

Газообразный хлористый водород представляет собой бесцветный газ с резким запахом, очень гигроскопичный. Растворяясь в воде, он образует соляную кислоту следующих видов: дымящая соляная кислота (40%-ная), плотность 1,198 г/см 3 ; концентрированная соляная кислота (24- 36 %-ная), плотность 1,12-1,18 г/см 3 ; раз­бавленная соляная кислота (12,5%-ная), плотность 1,06 г/см 3 .

При нагревании разбавленной соляной кислоты из нее испаряется вода, из концентрированной кислоты при температуре кипения 111° С выделяется газообразный хлористый водород. При этом в обоих случаях образуется смесь постоянного состава из 20,24% НС1 и 79,76% воды.

Соляная кислота представляет собой сильно агрессивный водный раствор хлористого водорода (техническая соляная кислота окрашена в желтый цвет, так как в ней содержатся примеси хлорида железа).

Многие неблагородные металлы, растворяясь в соляной кислоте, образуют хлориды:

Zn + 2НС1→ZnCl 2 + Н 2 .

Некоторые хлориды образуют на металлах трудно растворимый слой, предотвращающий дальнейшее воздействие кислоты. Серебро, например, покрывается нерастворимым слоем хлорида серебра, при этом происходит следующая реакция:

2НС1 + 2Ag→2AgCl + Н 2 .

Вследствие этого серебро практически не растворяется в соляной кислоте. Соляная кислота применяется для растворения металлов, получения паяльной жидкости, как «осадитель» серебра и для приготовления царской водки.

Царская водка представляет собой смесь из 3 частей соляной кислоты и 1 части азотной кислоты. При длительном хранении эта смесь разлагается, поэтому приготавливать ее следует непосредственно перед использованием. Царская водка применяется только для растворения таких металлов, как золото и платина. Данный процесс можно продемонстрировать на примере растворения золота.

Сначала азотная кислота оказывает окисляющее действие на соляную кислоту:

HNO 3 + ЗНС1→NOC1 + С1 2 + 2Н 2 О.

При этом образуются нитрозилхлорид O=N-С1, который можно рассматривать как хлорангидрид азотистой кислоты, и свободные ионы хлора, которые сразу же после их возникновения взаимодействуют с атомами золота и поэтому являются химически более агрессивными, чем газообразный хлор С1 2:

Au + NOC1 + С1 2 →АиС1 3 + N0.

Образовавшийся хлорид золота немедленно присоединяет к себе молекулу соляной кислоты, образуя золотохлористово-дородную кислоту, называемую хлорным золотом:

AuС1 3 + НС1 → H

Эта комплексная кислота кристаллизуется с четырьмя молекулами воды в виде светло-желтых кристаллов:

H 4Н 2 0,

при растворении которых в воде получается точно также окрашенная жидкость. С платиной реакция проходит аналогичным образом, а конечным продуктом в этом случае является платино-хлористоводородная кислота, которая кристаллизуется с шестью молекулами воды:

H 6Н 2 0.

Серная кислота H 2 SO 4

Серная кислота бывает следующих видов: чистая (100%-ная), плотность 1,85 г/см 3 ; концентрированная (98,3%-ная), плотность 1,84 г/см 3 ; техническая (94-98%-ная), плотность до 1,84 г/см 3 ; разбавленная (~10%-ная), плотность 1,06- 1,11 г/см 3 .

В горячей концентрированной серной кислоте все металлы, кроме золота и платины, растворяются, образуя сульфаты.

Серная кислота представляет собой маслянистую, в чистом виде бесцветную жидкость с высокой плотностью (из-за органических загрязнений техническая серная кислота темного цвета). Дымящая серная кислота содержит избыточную трех-окись серы и поэтому особенно активна.

Серная кислота очень гигроскопична, она отбирает у многих веществ даже химически связанную воду, в результате чего органические вещества обугливаются.

Серную кислоту можно разбавлять водой в любом соотношении, при этом она тонкой струей наливается в воду, но ни в коем случае не наоборот, так как при разбавлении выделяется такое количество тепла, что капли воды вскипают и разбрызгиваются вместе с частицами кислоты.

Металлы растворяются в серной кислоте согласно следующей реакции:

Zn + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + Н 2

Даже такие металлы, которые являются электрохимически благородными, могут, как и в случае с азотной кислотой, за счет предшествующего окисления растворяться в серной кислоте. Рассмотрим пример с медью:

Cu + H 2 SO 4 → CuO + S0 2 + Н 2 O

Это возможно потому, что серная кислота окисляет металл и становится сернистой кислотой, которая тут же распадается на двуокись серы и воду.

Затем окись меди растворяется в серной кислоте, точно также как в травильном растворе растворяется темный налет окиси меди, образовавшийся при отжиге:

CuO + H 2 S0 4 → CuS0 4 + Н 2 0.

Суммарная реакция имеет следующий вид:

Cu + 2H 2 SO 4 → CuS0 4 +S0 2 +2H 2 0.

Красная закись меди сначала превращается в серной кислоте в окись меди, а затем растворяется подобно окиси меди:

Cu + H 2 SO 4 →2CuO+SO 2 +H 2 O

Образование окислов металлов возможно только в концентрированной кислоте. Например, холодная, разбавленная до концентрации менее 20% серная кислота растворяет только самые неблагородные металлы, такие как железо, цинк, алюминий, в то время как, к примеру, медь и серебро не вступают в реакцию. Это обстоятельство используется, когда необходимо выполнить гибку трубки из благородного металла с помощью оправки из одного из этих неблагородных металлов и затем удалить ее вытравливанием.

Ювелиры используют серную кислоту для травления, при определении пробы, в качестве добавки для желтой протравы, для растворения различных металлов и при кислотном меднении.

Обычные люди, не имеющие отношения к химии, не всегда знают, что такое Царская водка. Нередко ее путают с обычным спиртным напитком. В действительности царская водка — это смесь концентрированных кислот, которую используют для растворения любых металлов, в том числе и драгоценных.

В состав царской водки входят соляная кислота (один объем) и азотная кислота (три объема). Иногда добавляется серная кислота. Этот раствор имеет много рецептов. В Средние века царскую водку готовили путем перегонки смеси селитры, медного купороса и квасцов с добавлением нашатыря.

Сегодня самый популярный рецепт включает в себя соединение азотной и соляной кислот. Особенность такого раствора состоит в том, что он удваивает и утраивает свои окислительные свойства.

В отдельности ни одна из кислот, входящих в его состав, не сможет растворять металлы.

Используется часто для растворения редкоземельных и драгоценных металлов в промышленности царская водка. Химия таких металлов имеет свои специфические особенности: процесс растворения осуществляется поэтапно. Сначала азотная кислота окисляет соляную.

В ходе этой реакции возникают хлор и нитрозилхлорид, которые, в свою очередь могут и платину. В ходе реакции образуется тетрахлорозолотая кислота, известная в обиходе как «хлорное золото», из которой легко получить металлическое золото.

Полученная кислота, включающая в свой состав золото хорошо растворяется в воде. Ее кристаллы светло-желтые.

Раствор поэтому окрашивается в желтоватый цвет. При нагревании состав разлагается с выделением соляной кислоты и хлорида золота, который имеет красновато-коричневый цвет.

При продолжении нагревания все соединения золота разлагаются с выделением металлического золота. При растворении платины в царской водке получается платинохлористоводородная кислота. При выпаривании раствора она выделяется в виде красно-бурых кристаллов состава.

Часто люди, которые занимаются добычей , хотят узнать, как сделать царскую водку самостоятельно. Такой высокоокислительный раствор не продается в готовом виде. Для извлечения драгоценных металлов его можно приготовить собственными силами.

Царскую водку можно получить путем перемешивания одной части азотной кислоты и 3 частей соляной. Необходимо четко придерживаться пропорций, чтобы реакция была сильной.

Азотная и соляная кислота

Если этого не делать, то раствор не будет растворять драгоценные металлы из-за слабости реакции. Не стоит смешивать реактивы на глаз, так как таким образом вы не получите должную точность.

При приготовлении такого раствора следует:

• использовать защитные средства для рук и глаз;
• мерную пробирку, которая поможет точно установить пропорции;
• вытяжку для удаления ядовитых испарений кислот;
• специально подготовленную площадку на рабочем столе, которая обеспечит защиту от проливания опасных кислот и получения химических ожогов.

Приготовление царской водки должно осуществляться с соблюдением строгих пропорций. Только в этом случае удастся получить состав, который будет растворять золото и платину. Как приготовить царскую водку поэтапно, будет рассказано ниже.

Этапы приготовления царской водки

1. Сначала в химическую посуду с рисками нужно налить соляную кислоту, т. к. ее для приготовления царской водки нужно больше, чем азотной. При смешивании реактивов в соляную кислоту нужно лить азотную. Это позволит избежать ненужных брызг компонентов и, следовательно, химических ожогов.
2. После этого добавляют азотную кислоту. Лить ее необходимо тонкой струйкой, чтобы исключить появления опасных брызг. Нельзя наклоняться к пробирке, так как пары кислот опасны при попадании в дыхательные пути, или в глаза. Вливайте реактивы нужно на расстоянии вытянутой руки от лица.
3. Полученный состав кислот следует перемешать палочкой очень аккуратно. Нельзя взбалтывать очень сильно раствор, так это очень опасно. Царская водка будет готова, когда осадок выпадет на дно емкости, в которой она находится.

Сначала ее цвет будет желтым, как у соляной кислоты. В течение часа раствор поменяет цвет на темно-оранжевый. Это будет доказательством того, что реакция прошла правильно.

Часто возникает необходимость очистить золото от других металлов, содержащихся в сплаве или в ломе. При получении золота путем цианирования, растворения руды в растворе цианистого калия, в конечном продукте золото также часто оказывается в смеси с серебром и медью.

При необходимости сделать из низкопробного золота высокопробное возникает та же задача — очистить драгметалл от сопутствующих примесей. Классический способ, позволяющий достаточно просто провести очистку, растворение золота в царской водке.

Растворение золота

Самостоятельно приготовленная смесь

Царская водка, или Aqua Regia, это смесь концентрированных азотной и соляной кислот в соотношении 1:3 по объему и примерно 1:2 по массе. Если точнее, 65-68% по массе азотной кислоты (HNO3) и 32-35% соляной кислоты (HCl). Столь странное название этой смеси было дано алхимиками: только эта «водка» обладала способностью растворять «царя металлов» — золото (само слово «водка» в русском научном языке обозначало химическую «воду» — жидкий реактив; за крепким алкогольным напитком этот термин закрепился уже намного позже).

В результате реакции металлического золота с царской водкой образуется комплексное соединение — золотохлористоводородная кислота, или тетрахлораурат водорода. При этом происходит следующая реакция:

Au + HNO3 + 4 HCl = HAuCl4 + NO + 2 H2O.

Исходя из данного химического уравнения и плотности царской водки получается, что для растворения 1 грамма золота нужно минимум 5 мл реактива. При этом на самом деле растворяется золото только в соляной кислоте. Ни азот, ни кислород в состав золотохлористоводородной кислоты не входят. Азотная кислота выступает только как окислитель, катализирующий вступление золота в реакцию. В связи с этим процесс растворения лучше производить следующим образом.

Прежде всего, если мы имеем дело с содержащим золото ломом, нужно с помощью магнита удалить ферромагнитные частицы. После этого максимально очистить золото от примесей с помощью других кислот, прежде всего чистой азотной. Лишь затем можно начинать процесс растворения золота.

Сначала нужно отмерить по 3.75 мл соляной кислоты на каждый грамм золотосодержащего металла и залить его только ей одной. Если при этом начинается более-менее заметная реакция, значит, какие-то примеси уже начали растворяться. Нужно дождаться окончания процесса, слить раствор и залить металл новой порцией соляной кислоты. Теперь нужно начать подогревать емкость с реактивом, понемногу добавляя азотную кислоту из расчета 1.25 мл на 1 грамм металла.

Главное — не переборщить с азотной кислотой, так как при осаждении золота из раствора именно от нее нужно будет наиболее последовательно избавляться. Как только весь металл растворится, следует сразу же перестать добавлять ее в раствор. Притом не обязательно растворится все исходное вещество: серебро, в отличие от золота, в царской водке пассивируется за счет образования плотной хлоридной пленки на поверхности. После того как растворение закончилось, следует продержать раствор нагретым около получаса.

Фильтрование раствора

Теперь настало время отфильтровать раствор. Пока фильтр можно использовать достаточно грубый, а более тонкая очистка произойдет позже.

Полученный в результате осадок

Следует понимать, что сама по себе царская водка — вещество достаточно неустойчивое: соляная и азотная кислоты вступают в реакцию между собой. Изначально прозрачная, она вскоре окрашивается в оранжево-буроватый оттенок оксидов азота, а потом и вовсе теряет окислительные свойства. При этом происходят следующие реакции:

HNO3 + 3 HCl = 2Cl + NOCl + 2H2O

Кроме того, обе кислоты просто испаряются. В связи с этим, целесообразно на этой стадии выдержать раствор около суток, так как это облегчит дальнейший процесс выпаривания азотной кислоты.

При выпаривании следует добавить к раствору небольшое количество серной кислоты, не более 50 мл на литр. Это поможет осадить остаточные количества свинца и хлорида серебра (который, хоть и малорастворим, в небольших количествах в растворе может присутствовать). Кроме того, и процесс выпаривания пойдет быстрее.

Нагревание производится медленно и осторожно. Раствор упаривается до консистенции сиропа (не более!). До кипения доводить нельзя, так как в этом случае нельзя исключать выпадения золота в виде металлического осадка уже на этой стадии.

После добавляем к раствору соляную кислоту до исходного объема и снова упариваем до сиропообразного состояния. Процесс повторяется трижды. Следом за этим жидкость разбавляется в 2 раза холодной водой и оставляется в холоде на сутки. При этом остатки хлорида серебра должны выпасть в осадок: он растворяется только в концентрированной соляной кислоте, и тем лучше, чем выше температура. Соответственно, при падении концентрации и температуры AgCl осаждается. Вот теперь проводится фильтрование «по полной программе»: никакой мути в растворе остаться не должно.