Как да направите киселинен разтвор на царска вода

Aqua regia е силно окисляваща смес , приготвена чрез смесване на две силни концентрирани минерални киселини, а именно концентрирана солна киселина (HCl) и концентрирана азотна киселина (HNO3 ₎ . Като се имат предвид киселинните и окислителни характеристики на царската вода, тя е способна да разтваря голямо разнообразие от минерали, включително минерали, които съдържат злато, платина и други благородни метали.

Състав на царска вода

Aqua regia е нещо повече от смес от две силни киселини. В тази смес солната и азотната киселина реагират една с друга, за да генерират някои силно реактивни химически видове. За начало, въпреки че азотната киселина е силна киселина, тя също е силен окислител и е способна да окислява солната киселина до хлорен газ и вода, като се редуцира до нитрозил хлорид. Реакцията е следната:

Газообразният хлор е дразнещ и силно корозивен газ поради своята силно окисляваща природа. От своя страна нитрозилхлоридът е нестабилен вид, който претърпява реакция на диспропорциониране (окислява се и се редуцира), за да произведе азотен оксид и друга хлорна молекула. След това азотният оксид може да реагира с кислорода във въздуха, за да произведе азотен диоксид.

Описаните реакции са представени по-долу:

Общата реакция е следната:

Както виждаме, реакцията изисква стехиометрично съотношение от 3 мола HCl за всеки 1 мол HNO ₃ . По този начин той е в състояние да генерира три мола хлорен газ, който може лесно да окисли повечето органични и неорганични съединения.

Използване на царска вода

Aqua regia има много приложения, включително:

• Гравиране на различни повърхности.
• Рафинирането на някои благородни метали като злато и платина.
• Рафиниране на хлор.
• Използват се и в някои лаборатории за почистване на стъклени съдове.

Мерки за безопасност при приготвяне и работа с царска вода

Характеристиките на царската вода я правят много токсична и корозивна смес. Поради тази причина трябва да се работи изключително внимателно. Някои основни мерки за безопасност за безопасно боравене с това вещество са:

• Просто пригответе царската вода и отворете контейнери, които я съдържат в аспиратор.
• Пригответе само количеството, което ще се използва в момента, в който ще се използва, тъй като сместа е нестабилна.
• Винаги носете предпазни очила, нитрилни ръкавици и лабораторна престилка, когато работите.
• Ако ще се работи извън аспиратор, за предпочитане е да се използва противогаз за филтриране на хлора и различните азотни оксиди, генерирани от реакцията между солна и азотна киселина.
• При контакт с кожата да се неутрализира с разтвор на натриев бикарбонат и да се измие обилно с вода възможно най-скоро.

Стъпки за приготвяне на киселинен разтвор на царска вода

Концентрираната азотна киселина има концентрация от около 14,4 мола, докато концентрираната солна киселина има моларност от около 12 мола. Тъй като реакцията изисква съотношение 3:1 HCl:HNO3 _, това означава, че ще са необходими минимум 3,6 mL концентрирана солна киселина за всеки 1 mL концентрирана азотна киселина. Това съотношение може да се увеличи малко до 4:1, за да се компенсират загубите от изпаряване на HCl в концентрираната киселина.

С тази информация под ръка, по-долу са стъпките за приготвяне на царска вода в лабораторията:

Стъпка 1: Определете количествата от всяка киселина за смесване

Първата стъпка изисква преди всичко да знаете колко царска вода искате да произведете. След това, ако приемем, че обемите на двата разтвора са адитивни и че сумата от 4 mL HCl плюс 1 mL HNO ₃ дава 5 mL царска вода, можем да установим следните пропорции, за да определим количеството на всеки компонент, което ще трябва да подготвите желаното количество царска вода:

• За всеки 5 mL царска вода са необходими 4 mL концентрирана HCl.
• За всеки 5 mL царска вода е необходим 1 mL концентрирана _HNO3 .

По този начин, ако искаме да приготвим 100 mL царска вода, тогава ще ни трябва (100 mL царска вода)*(4 mL HCl/ 5 mL царска вода) = 80 mL концентрирана HCl. Липсващите 20 mL съответстват на концентрирана азотна киселина.

Стъпка 2: Измерете количествата на всяка киселина

Като използвате градуирана или обемна пипета, първо измерете обема на HCl (80 mL в нашия предишен пример) и HNO3 ₍ 20 mL в същия пример).

Стъпка 3: Смесете, като първо добавите HCl

След като и двете киселини бъдат измерени, ние продължаваме да добавяме количеството HCl първо в стъклен съд, било то мерителна колба, флакон или чаша. След това бавно и при непрекъснато разбъркване се добавя азотната киселина.

Стъпка 4: Използвайте веднага и не съхранявайте остатъците запечатани

Aqua regia не е много стабилна, така че е препоръчително да се използва веднага. В случай, че след като приключим с употребата ни остане царска вода, тя може да се съхранява в стъклен съд, стига да не е херметически затворен. Това е така, защото газовете могат да се натрупат и да изградят налягане, докато контейнерът се спука. Ако вместо това искате да изхвърлите излишната царска вода, никога не я изхвърляйте директно в канализацията, а по-скоро в контейнера за киселинни отпадъци в лабораторията.

Препратки

F&Q упражнения. (2019, 5 май). Моларност и нормалност на търговска солна киселина – Упражнения F&Q . https://ejercicios-fyq.com/Molaridad-y-normalidad-de-un-acido-clorhidrico-comercial

Химия.ES. (nd). Agua_regia . https://www.quimica.es/enciclopedia/Agua_regia.html

SGS Латинска Америка. (nd). Злато с помощта на царска вода . https://www.sgs-latam.com/es-es/mining/analytical-services/chemical-testing/precious-metals/gold-by-aqua-regia