Царская водка и золото реакция

Смесь концентрированных HNO3 и НС1 (1:3), называется царской водкой, растворяет золото и платиновые металлы (Pd, Os, Ru). Реакцию с золотом обычно записывают так:

Au+HNO3+3HCl = AuCl3 + NO + 2H2O

Однако при этом протекают процессы:

6НС1 + 2HNOs = 2NO + ЗСl2 + 4Н2О

Растворение золота и платиновых металлов в царской водке становится термодинамически возможным благодаря комплексообразованию, а большая скорость реакции обеспечивается наличием в растворе хлора и хлористого нитрозила, активно взаимодействующих с этими металлами. Указанные металлы растворяются в концентрированной азотной кислоте и в присутствии других комплексообразователей, но процесс протекает очень медленно.

Au + HNO3 + 4 HCl = H [AuCl4] + NO + 2H2O

Pt + 4 HNO3 + 18 HCl = 3 H2[PtCl6] + 4 NO + 8 H2O

Хотя в России один из заводов Санкт-Петербурга выпускает для потребителей водку с названием «Царская», обычно под царской водкой подразумевают вовсе не алкогольный напиток.

Царская водка, что это?

Царская водка – это смесь концентрированных кислот, очень опасное ядовитое вещество. Обычно в состав царской водки входят соляная кислота HC l (один объем) и азотная HNO 3 (три объема). Иногда к ним добавляется серная кислота (H 2 SO 4 ). Такой «коктейль» представляет собой жидкость жeлтого цвета, пахнущую хлором и окислами азота. Но сначала в средние века алхимики, в том числе известный арабский алхимик Гебер, царскую водку готовили без неизвестной тогда соляной кислоты. Ее готовили путем перегонки смеси селитры, медного купороса и квасцов с добавлением нашатыря.

Царская водка – chloroazotic acid, chloronitric acid, nitrohydrochloric nitromuriatic acid, aqua regia .

Царская водка обладает сильной окислительной способностью. Она, в частности, растворяет почти все металлы, в том числе и такие благородные металлы, как золото, палладий и платина, при том, что ни один из благородных металлов не растворяется в каждой из кислот, входящих в царскую водку, но взятой по отдельности.

Так, азотная кислота действует окисляюще на соляную:

Во время этой реакции возникают два активных вещества: хлор и нитрозилхлорид. Они могут растворить золото:

Образовавшийся хлорид золота присоединяет ещё молекулу HCl. Образуется тетрахлорозолотая кислота, известная в обиходе как «хлорное золото»:

Эта комплексная кислота кристаллизуется с четырьмя молекулами воды в виде H(AuCl4).4Н2О. Ее кристаллы светло-желтые. Водный раствор также окрашен в желтоватый цвет. Далее, если осторожно нагреть золотохлористоводородную кислоту, то она разлагается с выделением HCl и красновато-коричневых кристаллов хлорида золота (III) AuCl3. При нагревании все соединения золота легко разлагаются с выделением металлического золота.

Реакция протекает аналогично и с платиной. Так, при растворении платины в царской водке получается платинохлористоводородная кислота H2(PtCl6). При выпаривании раствора она выделяется в виде красно-бурых кристаллов состава H2(PtCl6).6H2O.

История царской водки

Именно с особыми возможностями и связано происхождение названия кислотного «коктейля». Алхимики, искавшие «философский камень», который мог бы превратить любой металл в золото, считали само золото «царем металлов». А раз золото — царь металлов, то и «вода», которая растворяет его, должна быть царем вод. Так кислотный раствор и назвали аква регия (лат. aqua regia). Правильнее было бы называть данный «коктейль» царской водой, но в русский язык, в отличие от многих других языков, вошла именно «царская водка».

Читайте также:  Снять опухлость после пьянки

Конечно, царскую водку категорически нельзя употреблять, как обычную – внутрь организма. Применяется царская водка как реактив в химических лабораториях, при аффинаже золота (Au) и платины (Pt), а также для получении хлоридов металлов и в других целях. Любопытно, что царская водка не растворяет родий (Rh), тантал (Ta), иридий (Ir), фторопласт и некоторые пластики.

Применение царской водки

Чаще всего царская водка применяется именно как реактив для получения хлоридов металлов.

Воры нередко используют царскую водку (или отдельно концентрированную азотную кислоту) для открывания навесных замков. Заливают в механизм замка, немного выжидают и просто сбивают замок молотком.

Любители используют также царскую водку для добычи золота из радиодеталей.

Главным в царской водке, как показал тот же Гебер, является хлор. Из оставленной на воздухе или на длительном хранении царской водки он испаряется. В таком случае царская водка перестает действовать на золото. Поэтому перед употреблением по назначению следует изготовлять свежую царскую водку.

Интересные факты о царской водке

Интересно, что когда во время Второй мировой войны в апреле 1940 года немецкие войска оккупировали столицу Дании Копенгаген, венгерский химик Хевеши растворил в царской водке золотые нобелевские медали немецких физиков Макса фон Лауэ и Джеймса Франка. Их хранили в Институте Нильса Бора, чтобы спрятать от фашистов. Те были яростными ненавистниками нобелевской награды, так как противник национал-социализма Карл фон Осецкий в 1935 году получил Нобелевскую премию мира. После окончания войны Хевеши экстрагировал спрятанное в царской водке золото и вручил его Шведской королевской академии наук, которая изготовила новые медали и передала их Максу Лауэ и Джеймсу Франку.

В 2010 году исследователи из США получили «органическую царскую водку», которая способна к селективному растворению благородных металлов. Это может привести к разработке новых подходов к извлечению из промышленных отходов и повторному использованию таких благородных металлов, как золото и платина, а также к получению наноматериалов.

«Царской водкой» назвал свой бальзам один из «народных» лечителей, но пить лекарство, содержащее уксус, серную и соляную кислоты, врагу не пожелаешь.

И еще, информация для любителей крепких напитков: кроме обычной сорокоградусной водки с названием «Царская водка» существует и одноименный коктейль:

10 мл белого десертного вермута,

10 мл апельсиновой настойки,

10 мл перцовой настойки,

Смешать все компоненты в стакане со льдом и слить охлажденную смесь через ситечко в конусный фужер.

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.

Читайте также:  Можно принимать валерьянку с алкоголем

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:

Читайте также:  Покажет ли общий анализ крови алкоголь

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.

Осаждение золота

Осаждение золота из раствора может производиться с помощью различных реактивов (перекись водорода, щавелевая кислота, сульфит или пиросульфит натрия), но обычно используется железный купорос — сульфат двухвалентного железа FeSO4. При этом происходит следующая реакция:

HAuCl4 + 3FeSO4 = Fe2(SO4)3 + FeCl3 + HCl + Au.

Железного купороса нужно брать не менее 13 г на 1 г предполагаемого конечного продукта. Достаточно развести сульфат железа теплой водой с небольшим количеством соляной кислоты и добавить в имеющийся раствор. При этом жидкость сразу должна помутнеть. Если этого не происходит и особенно если начинается шипение, значит, азотная кислота не выпарена до конца. В этом случае можно повторить процесс выпаривания, а можно просто добавить несколько больше сульфата железа (он хорош именно способностью легко и безопасно нейтрализовать избыток азотной кислоты).

Через сутки процесс осаждения завершается. Если при добавлении в раствор крупинки железного купороса не возникает облачка мути, значит, выделение золота завершилось. Если муть появляется, нужно добавить еще сульфата железа и подождать.

В последнюю очередь, после слива всего раствора, получившийся золотой осадок следует промыть соляной кислотой для очистки от солей железа, а потом — раствором аммиака (нашатырным спиртом) для удаления остатков меди.

Таким образом можно получить золото 999 пробы и даже выше. С ювелирной точки зрения такой металл будет соответствовать наивысшей пробе — 24 карата.

Добавить комментарий