王水 - 化學物質檢視原始碼討論檢視歷史

王水 - 化學物質

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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、冒黃色霧的液體，是濃鹽酸(HCl)和濃硝酸(HNO₃)按體積比3:1組成的混合物。它是少數幾種能夠溶解金(Au)物質的液體之一，它名字正是由於它的腐蝕性之強而來。王水一般用在蝕刻工藝和一些檢測分析過程中，不過一些金屬單質如鉭(Ta)，無機鹽如氯化銀、硫酸鋇，有機物中的塑料之王--聚四氟乙烯、蠟燭等高級烷烴等，不受王水腐蝕。王水極易變質，有氯氣的氣味，因此必須現配現使用。

基本信息

中文名； 王水

化學式； NO2Cl

熔   點； -42攝氏度

外   觀； 液體

別   稱； "王酸"、"硝基鹽酸"

危險性描述； 不可食用、有極強的腐蝕性，且有毒，與其蒸氣接觸危險性很大

英文名； aqua regia

應   用； 蝕刻工藝和一些檢測分析過程

構   成； 濃鹽酸(HCl)和濃硝酸(HNO₃)

沸   點； ---(混合物沒有固定沸點）

基本信息

歷史 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：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

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：這是由於生成亞硝酰氯之故。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。王水可從硅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、氯氣和氯化亞硝酰等一系列強氧化劑，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。