王水[化學品]

王水[化學品]
王水[化學品]
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王水(aqua regia)又稱“王酸”“硝基鹽酸”,是一種腐蝕性非常強、冒黃色煙的液體,是濃鹽酸(HCl)和濃硝酸(HNO3)組成的混合物,其混合比例從名字中就能看出:王,三橫一豎,故濃鹽酸與濃硝酸的體積比為3:1。它是少數幾種能夠溶解金(Au)物質之一,這也是它名字的來源。王水一般用在蝕刻工藝和一些檢測分析過程中,不過塑膠之王——聚四氟乙烯和一些非常惰性的純金屬如鉭(Ta)不受王水腐蝕(還有氯化銀和硫酸鋇等)。王水極易分解,有氯氣的氣味,因此必須現配現用。

基本信息

簡介

歷史

賈比爾·伊本·哈楊賈比爾·伊本·哈楊
鹽酸是於約800年左右波斯人鍊金術士賈比爾·伊本·哈楊(Jabir ibn Hayyan)將食鹽與礬(硫酸)混合到一起時發現的。他將鹽酸與硝酸混合在一起發明了能夠溶解金的王水。

有兩位科學家,勞厄和弗蘭克,曾獲得1914年和1925年的物理學獎,德國納粹政府要沒收他們的諾貝爾獎牌,他們輾轉來到丹麥,請求丹麥同行、1922年物理學獎得主玻爾幫忙保存。1940年,納粹德國占領丹麥,受人之託的玻爾急得團團轉。同在實驗室工作的一位匈牙利化學家赫維西(1943年化學獎得主)幫他想了個好主意:將獎牌放入“王水”(鹽酸與硝酸混合液)中,純金獎牌便溶解了。玻爾於是將溶液瓶放在實驗室架子上,來搜查的納粹士兵果然沒有發現這一秘密。戰爭結束後,溶液瓶里的黃金被還原後送到斯德哥爾摩,按當年的模子重新鑄造,於1949年完璧歸趙時,當時弗蘭克工作的美國芝加哥市還專門舉行了一個隆重的獎牌歸還儀式。王水同時具有硝酸的氧化性和氯離子的強配位能力,因此可以溶解金、鉑等不活潑金屬。濃鹽酸的加入並不是增強了硝酸的氧化性,而是增強了金屬的還原能力。Au(金)與Cl氯元素配位形成AuCl4四氯合金,增強了金屬的還原能力,使硝酸氧化金變得可能。

原理

雖然王水單一的兩個組成部分無法溶解金,但它們聯合起來卻可以溶解金,原理是這樣的:酸性條件下的硝酸根離子(NO3-)是一種非常強烈的氧化劑,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,形成四氯合金離子([AuCl4]-)(鉑是生成了六氯合鉑離子,對應氯鉑酸),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,反應平衡移動,這樣金屬金就可以進一步被溶解了。其實硝酸根的氧化性並沒有增加,只是鹽酸提供的氯離子增強了金、鉑等金屬原子的還原性。

配製方法

方程式方程式

取一體積濃硝酸慢慢倒入到三體積濃鹽酸中,不斷用玻璃棒攪拌。看到溶液迅速變黃:這是由於生成亞硝醯氯之故。容器壁微熱。沒有劇烈反應!

王水需現配現用,王水可用來溶解許多金屬和合金,其中包括鋼、高溫合金鋼、鋁合金、銻、鉻和鉑族金屬等。王水和其他類似混合液在化學分析中用於溶解某些鐵礦石、磷酸鹽岩石、礦渣、鎳鉻合金、銻和硒以及不易溶解的汞、砷、鈷和鉛的硫化物;植物體與廢水也常使用它來進行消化。王水可從矽酸鹽基質中酸洗出部分金屬,但無法有效的加以完全溶解。

逆王水:也叫勒福特王水(Lefort),是三份硝酸與一份鹽酸的混合物,可用來溶解氧化硫和黃鐵礦。危險,注意安全使用。

王水中含有硝酸、氯氣和氯化亞硝醯等一系列強氧化劑,同時還有高濃度的氯離子,王水的氧化能力比硝酸強,一些不溶於硝酸的金屬如金、鉑等能被王水溶解,但是也有一些金屬不溶於王水,比如銥、鉭、鈮等。王水因此被稱為“水”中之王。王水溶解金和鉑的反應方程式如下:

Au+HNO₃+4HCl=H[AuCl4]+NO↑+2H₂O

3Pt+4HNO₃+18HCl=3H2[PtCl6]+4NO↑+8H₂O

最常見和為人熟知的王水為硝酸和鹽酸的混合液,但是其中的氧化劑HNO₃可以用其他氧化性強酸所代替。

配比條件

方程式方程式

一、兩種強酸。

二、其中一種是配合性強的酸,保證大量的Cl-(Cl-一定的絡合性),F-雖然表現為更強的金屬配合性,但是HF在水中難以完全電離,難以保證大量F-的存在;Br-太容易被氧化,難以保證整個溶液強有力的氧化性。所以必須用鹽酸。

三、另一種酸氧化性必須適中,要足夠強,但是不能太強,太強,把Cl-(氯離子)大量氧化了就喪失了第二個條件,而濃硝酸剛好是常見酸中滿足這個條件的。

這兩種最常見的酸配伍可以說是天作之合。但是其實硝酸其實可以用別的酸代替,比如硒酸(H₂SeO₄),但是並不常見,但是卻和王水有一樣的效用,好處是還原產物(H2SeO3或者SeO2)不是氣體,不會造成氣體中毒,反應產物全部在溶液中。

健康危害

本品對皮膚、黏膜等組織有強烈的刺激作用和腐蝕作用,蒸氣或霧能引起角膜炎結膜炎,並可引起失明,引起呼吸道刺激和支氣管痙攣,化學性肺炎、肺水腫,嚴重者可致死。

急救措施

皮膚接觸,立即脫去被污染的衣著,並用大量流動清水沖洗至少15分鐘;嚴重的立即就醫。

立即翻開眼瞼,用大量流動清水或生理鹽水沖洗至少15分鐘,嚴重的立即就醫。

迅速脫離現場至空氣新鮮處,保持呼吸道暢通,如呼吸困難,給輸氧;如呼吸停止,立即進行人工呼吸(注意口對口是否可行),並立即就醫。

泄漏處置

方程式方程式

疏散泄漏污染區人員至安全區,禁止無關人員進入污染區,切斷火源。建議應急處理人員戴自給式呼吸器,穿化學防護服。不要直接接觸泄漏物。在確保全全的情況下堵漏。勿使泄漏物與可燃物接觸。在地上撒上蘇打灰。然後收集運至廢物處理場所處置。少量泄漏用大量水沖洗,經稀釋的洗水放入廢水系統。如大量泄漏,利用圍堤收容,然後收集、轉移、回收或無害處理後廢棄。

1、1998年3月的中國台灣省清大王水溶屍案。

2、2008年4月28日,內蒙古自治區鄂爾多斯市東勝區公安分局刑偵大隊破獲一宗黃金盜竊案,店老闆為了盜取黃金,專門用腐蝕性很強的王水清洗黃金項鍊。店老闆交代,一般黃金等首飾清洗時,先用火燒,將黃金加熱去除上面的油漬,然後將燒熱的黃金放入鹽酸溶液中清洗,這樣上面的灰塵就被洗下來,而對黃金本身並沒有損耗。但他將清洗溶液換成王水,利用化學反應竊取顧客的首飾黃金,浸泡時間越長竊取的黃金越多。

3、有兩位科學家,勞厄和弗蘭克,曾獲得1914年和1925年的物理學獎,德國納粹政府要沒收他們的諾貝爾獎牌,他們輾轉來到丹麥,請求丹麥同行——1922年物理學獎得主玻爾幫忙保存。1940年,納粹德國占領丹麥,和玻爾同在實驗室工作的一位匈牙利化學家赫維西(1943年化學獎得主)幫他想了個主意:將獎牌放入“王水”(鹽酸與硝酸混合液)中,純金獎牌便溶解了。玻爾於是將溶液瓶放在實驗室架子上,來搜查的納粹士兵果然沒有發現這一秘密。戰爭結束後,溶液瓶里的黃金被還原後送到斯德哥爾摩,按當年的模子重新鑄造,於1949年完璧歸趙時,當時弗蘭克工作的美國芝加哥市還專門舉行了一個隆重的獎牌歸還儀式。

4、《黃金大劫案》上映後其故事不合邏輯,受到不少質疑。片尾,小東北拉著一油罐車的王水去撞銀行,溶黃金,堪稱高潮,但方舟子昨日凌晨發微博,表示這是一個非常弱智的情節。“王水是濃硝酸和濃鹽酸1:3的混合,很不穩定,會釋放出大量的氯氣,都是現配現用,不能運輸,不能儲存,沒有成品。如果有人配了一油罐車的王水要去溶解黃金,周圍的人都得被氯氣毒死。更不要說油罐車先要被溶解掉。”

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