Jak zrobić kwaśny roztwór Aqua Regia

Woda królewska to silnie utleniająca mieszanina sporządzona przez zmieszanie dwóch silnie stężonych kwasów mineralnych, a mianowicie stężonego kwasu solnego (HCl) i stężonego kwasu azotowego (HNO ₃ ). Biorąc pod uwagę kwaśne i utleniające właściwości wody królewskiej, jest w stanie rozpuszczać szeroką gamę minerałów, w tym minerały zawierające złoto, platynę i inne metale szlachetne.

Skład wody królewskiej

Aqua regia to coś więcej niż mieszanina dwóch mocnych kwasów. W tej mieszaninie kwas solny i kwas azotowy reagują ze sobą, tworząc wysoce reaktywne związki chemiczne. Na początek, chociaż kwas azotowy jest silnym kwasem, jest również silnym utleniaczem i jest zdolny do utleniania kwasu chlorowodorowego do gazowego chloru i wody, redukując się do chlorku nitrozylu. Reakcja jest następująca:

Gazowy chlor jest gazem drażniącym i silnie korozyjnym ze względu na jego silnie utleniający charakter. Z kolei chlorek nitrozylu jest niestabilną substancją, która ulega reakcji dysproporcjonowania (utlenia się i redukuje), tworząc tlenek azotu i inną cząsteczkę chloru. Tlenek azotu może następnie reagować z tlenem w powietrzu, tworząc dwutlenek azotu.

Opisane reakcje przedstawiono poniżej:

Ogólna reakcja jest następująca:

Jak widać, reakcja wymaga stosunku stechiometrycznego 3 moli HCl na każdy 1 mol HNO ₃ . W ten sposób jest w stanie wytworzyć trzy mole gazowego chloru, który może łatwo utlenić większość związków organicznych i nieorganicznych.

Zastosowania wody królewskiej

Aqua regia ma wiele zastosowań, w tym:

• Grawerowanie różnych powierzchni.
• Rafinacja niektórych metali szlachetnych, takich jak złoto i platyna.
• Rafinacja chloru.
• Są również używane w niektórych laboratoriach do czyszczenia naczyń szklanych.

Środki bezpieczeństwa dotyczące przygotowania i obchodzenia się z wodą królewską

Charakterystyka wody królewskiej sprawia, że ​​jest to bardzo toksyczna i żrąca mieszanina. Z tego powodu należy obchodzić się z nim z najwyższą ostrożnością. Niektóre podstawowe środki bezpieczeństwa dotyczące bezpiecznego obchodzenia się z tą substancją to:

• Po prostu przygotuj wodę królewską i otwórz pojemniki, które ją zawierają, pod wyciągiem.
• Przygotuj tylko taką ilość, jaka będzie używana w danym momencie, ponieważ mieszanina jest niestabilna.
• Podczas pracy zawsze noś okulary ochronne, rękawice nitrylowe i fartuch laboratoryjny.
• Jeśli urządzenie będzie obsługiwane poza okapem, zaleca się stosowanie maski przeciwgazowej w celu odfiltrowania chloru i różnych tlenków azotu powstających w wyniku reakcji kwasu solnego z kwasem azotowym.
• W przypadku kontaktu ze skórą zobojętnić roztworem wodorowęglanu sodu i jak najszybciej przemyć dużą ilością wody.

Etapy przygotowania kwaśnego roztworu wody królewskiej

Stężony kwas azotowy ma stężenie molowe około 14,4 molowe, podczas gdy stężony kwas solny ma stężenie molowe około 12 molowych. Ponieważ reakcja wymaga stosunku 3:1 HCl:HNO ₃ , oznacza to, że na każdy 1 ml stężonego kwasu azotowego potrzebne będzie co najmniej 3,6 ml stężonego kwasu solnego. Ten stosunek można nieco zwiększyć do 4:1, aby skompensować straty spowodowane parowaniem HCl w stężonym kwasie.

Mając te informacje pod ręką, poniżej przedstawiono kroki przygotowania wody królewskiej w laboratorium:

Krok 1: Określ ilości każdego kwasu do wymieszania

Pierwszy krok wymaga przede wszystkim wiedzy o tym, ile wody królewskiej chcesz wyprodukować. Następnie, zakładając, że objętości obu roztworów są addytywne i że suma 4 ml HCl plus 1 ml HNO ₃ daje 5 ml wody królewskiej, możemy ustalić następujące proporcje, aby określić ilość każdego składnika, którą będziemy trzeba przygotować żądaną ilość wody królewskiej:

• Na każde 5 ml wody królewskiej potrzeba 4 ml stężonego HCl.
• Na każde 5 ml wody królewskiej potrzebny jest 1 ml stężonego HNO ₃ .

Zatem jeśli chcemy przygotować 100 ml wody królewskiej, to będziemy potrzebować (100 ml wody królewskiej)*(4 ml HCl/ 5 ml wody królewskiej) = 80 ml stężonego HCl. Brakujące 20 ml odpowiada stężeniu kwasu azotowego.

Krok 2: Zmierz ilości każdego kwasu

Używając pipety miarowej lub miarowej, najpierw zmierz objętość HCl (80 ml w naszym poprzednim przykładzie) i HNO ₃ (20 ml w tym samym przykładzie).

Krok 3: Wymieszaj, dodając najpierw HCl

Po zmierzeniu obu kwasów przystępujemy do dodawania ilości HCl najpierw do szklanego pojemnika, czy to kolby miarowej, fiolki czy zlewki. Następnie powoli i ciągle mieszając dodaje się kwas azotowy.

Krok 4: Zużyj natychmiast i nie przechowuj resztek zapieczętowanych

Woda królewska nie jest bardzo stabilna, dlatego zaleca się jej natychmiastowe użycie. W przypadku, gdy po zakończeniu używania zostanie nam woda królewska, można ją przechowywać w szklanym pojemniku, o ile nie jest hermetycznie zamknięta. Dzieje się tak, ponieważ gazy mogą się gromadzić i wytwarzać ciśnienie, aż do pęknięcia pojemnika. Jeśli zamiast tego chcesz pozbyć się nadmiaru wody królewskiej, nigdy nie wyrzucaj jej bezpośrednio do kanalizacji, ale raczej do pojemnika na kwaśne odpady w laboratorium.

Bibliografia

Ćwiczenia F&Q. (2019, 5 maja). Molarność i normalność komercyjnego kwasu solnego – Ćwiczenia F&Q . https://ejercicios-fyq.com/Molaridad-y-normalidad-de-un-acido-clorhidrico-comercial

Chemia.ES. (nd). Agua_regia . https://www.quimica.es/encyklopedia/Agua_regia.html

SGS Ameryka Łacińska. (nd). Złoto przy użyciu wody królewskiej . https://www.sgs-latam.com/es-es/mining/analytical-services/chemical-testing/precious-metals/gold-by-aqua-regia