Царская водка является не элитным алкоголем, доступным только представителям монарших семей, а опасной смесью кислот, воздействующей даже на металлы. Любому, кто захочет отведать эту субстанцию, можно только выразить соболезнования, так как царская водка способна нанести непоправимый вред организму.
Царская водка: из чего она состоит
Царская водка представляет из себя смесь кислот высокой концентрации, которые являются очень сильным ядом. Царская водка смертельно опасна для человека, так как растворяет даже металлы. Делают ее из одной части соляной кислоты (HCl) и трех частей азотной кислоты (HNO3) . Иногда туда добавляют еще и серную кислоту (H2SO4) . Царская водка выглядит как жидкость желтого цвета, издающая жуткий запах окисленного азота и хлора.
Основное достоинство царской водки в том, что она способна растворять любые виды металлов, включая золото и платину, хотя ни в одной из входящих в состав жидкости кислот по отдельности металлы не растворяются. При смеси кислот появляются активные вещества, которые и порождают химические реакции, способные растворять металлы. Одновременно с этим такие металлы как тантал, родий и иридий не подвержены воздействию царской водки и сохраняются в прежнем виде. Среди других не растворяющихся в кислотной смеси веществ – фторопласт и отдельные виды пластика.
История создания и названия
Созданием царской водки мы обязаны древним алхимикам, которые искали легендарный философский камень, способный превратить любое вещество в золото. Так как золото считалось царем металлов, то способную его растворять жидкость назвали aqua regia, что в переводе с латыни значит «царь вод». На Руси название вещества было несколько переиначено, и оно стало именоваться царской водкой. Изготовление царской водки началось сразу же после того, как алхимикам удалось получить соляную кислоту. Такой состав получался из перегонки медного купороса, селитры и квасцов, которые иногда смешивали еще и с нашатырным спиртом.
Использование царской водки
На сегодняшний день мало кого интересует философский камень, и царскую водку применяют в качестве реактива в химических лабораториях, например для аффинажа платины и золота. Также при помощи царской водки получают хлориды различных металлов. Отдельные любители могут при помощи царской водки добывать небольшое количество золота из старых радиодеталей. Вещество сохраняет свои свойства благодаря наличию в нем хлора, который начинает испаряться, если сосуд оставить открытым. Если царскую водку хранить очень долго, то она выветрится, и уже не будет растворять металлы.
Царская водка представляет собой состав концентрированных соляной и азотной кислот в соотношении по объему 1:3. Данный синтез имеет сильнейшую окислительную способность, растворяя даже золото. Но почему она так называется? Все просто, царская водка, способна растворить «царя металлов», то есть золото, а водка от ласкательного водица. В трудах Альберта Великого эта субстанция упоминалась как «aqua secunda» вторичная водка, позже другие алхимики в своих сочинениях называли её «aqua regia (regis)».
История царской водки
Поворотным ключом в развитии химии стал XIII век, когда алхимики открыли сильные минеральные кислоты, способные растворять многие нерастворимые в воде вещества. До этого мир знал лишь о уксусной кислоте, известной еще с античных времен. Вновь открытые кислоты оказались в миллион раз сильнее, что вынесло алхимию на новый рубеж, ведь стало возможным производить множество химических процессов и реакций. Так вскоре была открыта и азотная кислота, названная «aqua fortis» - крепкая вода, разъедающая всё, что вступало с ней в контакт, за исключением золота, все известные на то время металлы. Спустя три века открыли хлористый водород (соляную кислоту).В 1597 году алхимик Андреас Либавия впервые описал приготовление царской водки, путём смешивания концентрата азотной и соляной кислоты. До этого были попытки получения алкагеста, перегоняя в стеклянном сосуде сухим путем смеси селитры, нашатыря, медного купороса и квасцов и накрывая крышкой или колпаком. Этот способ был описан в XIV веке алхимиком Псевдо-Гебером, но был очень кропотливым и сложным, к тому же такая смесь могла справиться с серебром, но золото было ему неподвластным. И вот в XVI веке универсальный растворитель всё же был найден и изобретение «царская водка» способствовало становлению технической химии и усовершенствованию пробирного анализа.
Из каких кислот состоит царская водка
Что касается состава царской водки, оказалось, что химическая смесь соляной и азотной кислоты при взаимодействии своих компонентов усиливает свои способности в несколько раз. Смесь получилась настолько сильной, что в ней растворяется золото, и даже платина при соотношении 1:4 (соляная кислота при реакции с азотной кислотой высвобождает хлор, при этом раствор зеленеет, а частицы свободного хлора атакуют золото).Формула взаимодействия выглядит так:
Кислота азотная окисляет кислоту соляную
HNO3 + 3HCl = NOCl + Cl2 + 2H2O.
Во время этого процесса появляется два активных вещества: нитрозилхлорид и хлор, которые в состоянии растворить золото:
Au + NOCl2 + Cl2 = AuCl3 + NO.
Хлорид золота моментально присоединяет к себе молекулу HCl, при этом образуется тетрахлорозолотая кислота, еще известна в народе как «хлорное золото»: AuCl3 + HCl = H (AuCl4).
Приготовление царской водки в домашних условиях должно проходить с соблюдением всех мер безопасности и хорошо проветриваемом помещении.
Чтобы приготовить царскую водку, Вам понадобиться обзавестись двумя основными ингредиентами: концентрированная соляная и азотная кислота.
Так же настоятельно рекомендуем использовать только стеклянные пробирки (с отметками) и стеклянную палочку для равномерного размешивания «гремучей смеси». Оригинальный состав представляет собой смесь двух кислот в количественном соотношении 1: 3. Смешивайте, используя только одну пробирку, не отмеряйте кислоты в других емкостях, таким образом Вы минимизируете шанс проливания кислоты.
Теперь нужно обговорить по отдельности те компоненты, с которыми Вам придётся столкнуться при изготовлении царской водки.
Азотная кислота
Одноосновная кислота, чувствительна к свету, имеет очень резкий удушливый запах. Азотная кислота при сильном освещении будет распадаться на оксид азота и воду. В связи с этим, одну из сильнейших кислот, хранят в темной или непрозрачной емкости. Концентрированный раствор азотной кислоты, не растворяет алюминий и железо, поэтому можно смело хранить в металлической посуде.
Хочется отметить, что азотная кислота есть очень сильным электролитом (как и большинство кислот) и окислителем. Очень интересным фактом, есть то, что азотная кислота (как и озон) может образоваться в атмосфере при сильных вспышках молнии. Состав атмосферного воздуха состоит на 78% из Азота, который реагирует с атмосферным кислородом. В результате такой реакции получается оксид азота (NO). В последствии при дальнейшем окислении на открытом воздухе оксид азота преобразовывается в диоксид азота (NO2 или как его еще называют бурый газ). Когда атмосферная влага вступает в реакцию с диоксидом Азота, получается азотная кислота. Концентрация в таких случаях минимальна, и она совсем не опасна для людей, животных и природы.
Соляная кислота
Вторым компонентом царской водки есть соляная кислота. Эта кислота бесцветная, на открытом воздухе выделяет пар в виде «дыма», очень сильно едкая жидкость (соляная кислота технического значения может иметь желтоватый оттенок из-за наличия в ней примесей железа и хлора).
Когда речь идет о физических свойствах соляной кислоты, здесь нужно отметить ее сильную сторону при растворении всех металлов (которые стоят в ряду напряжения до водорода) при этом выделяется Н2 и образуются соли хлоридов). Нужно быть очень осторожным при использовании данной кислоты, проводить работу или эксперименты на открытом воздухе или в хорошо проветриваемом помещении, так как кислота имеет очень резкий запах и сильно раздражает слизистые оболочки верхних дыхательных путей человеческого организма.
Производство соляной кислоты происходит путем растворения газообразного хлороводорода в обычной воде (Н2О). В свою очередь хлороводород можно получить путем взаимодействия на хлорид натрия высококонцентрированной серной кислотой.
Применение царской водки
Многие советские и постсоветские семьи наизусть знали состав царской водки. В народе ее применяют для растворения золота в домашних условиях, с целью извлечения чистого золота из микросхем, транзисторов, наручных часов и других ненужных приборов, которые в своем составе имеют небольшое количество золота.Основным аспектом успешного завершения, задуманного Вами химического эксперимента с царской водкой есть безопасность. Используйте средства индивидуальной защиты, соблюдайте правила безопасности, будьте предельно бдительны и внимательны, на кону будет стоять Ваша жизнь и здоровье.
Видео о царской водке
Царская водка представляет собой синтез кислот: азотной и соляной. Данный продукт имеет сильную окислительную способность, что делает возможным растворение в ней даже золота. Из этих особенностей и происходит название - царская водка. Если уж этот продукт способен растворить царя всех металлов, то и название у него должно быть соответствующее - царское.
Получение царской водки
Царскую водку получают путем перемешивания части азотной кислоты и 3 частей соляной. Необходимо четко придерживаться пропорций, чтобы реакция была сильной. В обратном же случае, реакция может быть кратко временной и слабой. Не стоит смешивать реактивы на глаз, так как таким образом вы не получите должную точность.
Следует использовать пробирку с делениями, которая даст максимальную точность. Более того, следует избегать использования различной посуды, а кислоты добавлять в одну пробирку. Чем больше вы переливаете компоненты из одной емкости в другую, тем выше вероятность того, что вы их прольете и получите химический ожог.
Поэтапное приготовление царской водки
Прежде всего, в пробирку нужно налить соляную кислоту, т. к. ее для приготовления царской водки нужно большее количество, нежели азотной. А при смешивании такого рода реактивов, лучше будет, если вы меньшее будете добавлять в большее. Это позволит избежать ненужных брызг компонентов и, следовательно, химических ожогов.
После того, как вы налили соляную кислоту, добавьте в нее азотную в нужном количестве. Меньше всего здесь нужна спешка. Лучше все делать медленно и обдуманно, дабы не пролить реактивы и не получить ожог. Лить азотную кислоту необходимо тонкой струйкой, которая исключает брызги. Не рекомендуется наклоняться к пробирке, так как пары кислот чрезвычайно опасны для человеческого организма, как для дыхательных путей, так и для попадания в глаза. Вливайте реактивы максимально далеко от своего лица на расстоянии вытянутой руки.
После того, как обе кислоты находятся в пробирке в необходимом количестве, перемешайте их палочкой очень аккуратно. Категорически не рекомендуется взбалтывать пробирку, это чрезвычайно опасно. Когда осадок опустится на дно - водка готова. Сперва цвет ее будет желтым как цвет соляной кислоты. Постепенно, за пол часа, цвет станет темным оранжевым. Данный цвет кислот свидетельствует о том, что все сделано правильно и идет нужная вам химическая реакция.
Древние алхимики называли золото "царем металлов". На золото не действуют обычные кислоты, поэтому когда была открыта кислота, которая способна растворить этот благородный металл, алхимики назвали ее"царской водкой" (Aqua regia - правильнее перевести с латинского как "царская вода"). Царская водка способна растворять не только золото, но и платину.
Что же представляет собой царская водка? Это смесь двух кислот - соляной и азотной в соотношении 3:1 (три объемных части соляной кислоты на 1 объемную часть азотной кислоты). Царская водка - жидкость желтого цвета, имеющая запах хлора и окислов азота.
Впервые царскую водку получил итальянский алхимик Бонавентура в 1270 г. Любопытно, что в тот момент соляная кислота еще не была известна науке. Царскую водку тогда готовили путем перегонки смеси селитры, медного купороса и квасцов с добавлением нашатыря.
Окислительные свойства царской водки при хранении пропадают, потому что на воздухе из нее испаряется хлор, а именно он является главным в реакциях окисления. Поэтому для работы годится только свежеприготовленный реактив.
Как царская водка действует на благородные металлы?
Сначала азотная кислота взаимодействует с соляной. При этом образуются два сильнейших окислителя - нитрозилхлорид и хлор:
HNO 3 + 3HCl = NOCl + Cl 2 + 2H 2 O.
Эти два реагента в паре в состоянии окислить золото даже при комнатной температуре:
Au + NOCl 2 + Cl 2 = AuCl 3 + NO.
Образовавшийся хлорид золота AuCl 3 тут же присоединяет ещё одну молекулу соляной кислоты HCl, образуя тетрахлорозолотую кислоту (известную как «хлорное золото»):
AuCl 3 + HCl = H ].
Суммарно реакция окисления золота царской водкой выглядит так:
Au + 4HCl + HNO 3 = H + NO + 2H 2 O.
Тетрахлорзолотая кислота кристаллизуется с четырьмя молекулами воды: H(AuCl 4) · 4Н 2 О. Кристаллы её светло-жёлтые, водный раствор также окрашен в жёлтоватый цвет.
Аналогично протекает реакция с платиной с образованием платинохлористоводородной кислоты H 2 :
3Pt + 18 HCl + 4HNO 3 = 3 H 2 + 4NO + 8H 2 O
Получить из гидрата тетрахлорзолотой кислоты чистое золото очень просто: ее нужно нагреть. При нагревании "хлорное золото" разлагается с выделением HCl и красновато-коричневых кристаллов хлорида золота (III) AuCl 3 . Если обработать раствор хлорида золота (III) едкой щелочью NaOH, выпадает желто-коричневый гидрооксид золота(III) Аu(ОН) 3 , который при нагревании превращается в оксид золота Аu 2 О 3 . А оксид золота при температуре выше 220° разлагается: 2Аu 2 О 3 = 4Au + 3O 2 .
Между прочим...
Золото, помимо царской водки, растворяется еще в горячей концентрированной селеновой кислоте:
2Au + 6H 2 SeO 4 = Au 2 (SeO 4) 3 + 3H 2 SeO 3 + 3H 2 O.
Уникальное свойство царской водки использовал во время Второй Мировой войны известный датский физик лауреат Нобелевской премии Нильс Бор. В 1943 году, спасаясь от гитлеровских оккупантов, он вынужден был покинуть Копенгаген. Но у него хранились две золотые Нобелевские медали его коллег - немецких физиков-антифашистов Джеймса Франка и Макса фон Лауэ (медаль самого Бора была вывезена из Дании раньше). Не рискуя взять медали с собой, ученый растворил их в царской водке и поставил ничем не примечательную бутылку подальше на полку, где пылилось много таких же бутылок и пузырьков с различными жидкостями. Вернувшись после войны в свою лабораторию, Бор прежде всего нашел драгоценную бутылку. По его просьбе сотрудники выделили из раствора золото и заново изготовили обе медали.
Соляная кислота НС1
Газообразный хлористый водород представляет собой бесцветный газ с резким запахом, очень гигроскопичный. Растворяясь в воде, он образует соляную кислоту следующих видов: дымящая соляная кислота (40%-ная), плотность 1,198 г/см 3 ; концентрированная соляная кислота (24- 36 %-ная), плотность 1,12-1,18 г/см 3 ; разбавленная соляная кислота (12,5%-ная), плотность 1,06 г/см 3 .
При нагревании разбавленной соляной кислоты из нее испаряется вода, из концентрированной кислоты при температуре кипения 111° С выделяется газообразный хлористый водород. При этом в обоих случаях образуется смесь постоянного состава из 20,24% НС1 и 79,76% воды.
Соляная кислота представляет собой сильно агрессивный водный раствор хлористого водорода (техническая соляная кислота окрашена в желтый цвет, так как в ней содержатся примеси хлорида железа).
Многие неблагородные металлы, растворяясь в соляной кислоте, образуют хлориды:
Zn + 2НС1→ZnCl 2 + Н 2 .
Некоторые хлориды образуют на металлах трудно растворимый слой, предотвращающий дальнейшее воздействие кислоты. Серебро, например, покрывается нерастворимым слоем хлорида серебра, при этом происходит следующая реакция:
2НС1 + 2Ag→2AgCl + Н 2 .
Вследствие этого серебро практически не растворяется в соляной кислоте. Соляная кислота применяется для растворения металлов, получения паяльной жидкости, как «осадитель» серебра и для приготовления царской водки.
Царская водка представляет собой смесь из 3 частей соляной кислоты и 1 части азотной кислоты. При длительном хранении эта смесь разлагается, поэтому приготавливать ее следует непосредственно перед использованием. Царская водка применяется только для растворения таких металлов, как золото и платина. Данный процесс можно продемонстрировать на примере растворения золота.
Сначала азотная кислота оказывает окисляющее действие на соляную кислоту:
HNO 3 + ЗНС1→NOC1 + С1 2 + 2Н 2 О.
При этом образуются нитрозилхлорид O=N-С1, который можно рассматривать как хлорангидрид азотистой кислоты, и свободные ионы хлора, которые сразу же после их возникновения взаимодействуют с атомами золота и поэтому являются химически более агрессивными, чем газообразный хлор С1 2:
Au + NOC1 + С1 2 →АиС1 3 + N0.
Образовавшийся хлорид золота немедленно присоединяет к себе молекулу соляной кислоты, образуя золотохлористово-дородную кислоту, называемую хлорным золотом:
AuС1 3 + НС1 → H
Эта комплексная кислота кристаллизуется с четырьмя молекулами воды в виде светло-желтых кристаллов:
H 4Н 2 0,
при растворении которых в воде получается точно также окрашенная жидкость. С платиной реакция проходит аналогичным образом, а конечным продуктом в этом случае является платино-хлористоводородная кислота, которая кристаллизуется с шестью молекулами воды:
H 6Н 2 0.
Серная кислота H 2 SO 4
Серная кислота бывает следующих видов: чистая (100%-ная), плотность 1,85 г/см 3 ; концентрированная (98,3%-ная), плотность 1,84 г/см 3 ; техническая (94-98%-ная), плотность до 1,84 г/см 3 ; разбавленная (~10%-ная), плотность 1,06- 1,11 г/см 3 .
В горячей концентрированной серной кислоте все металлы, кроме золота и платины, растворяются, образуя сульфаты.
Серная кислота представляет собой маслянистую, в чистом виде бесцветную жидкость с высокой плотностью (из-за органических загрязнений техническая серная кислота темного цвета). Дымящая серная кислота содержит избыточную трех-окись серы и поэтому особенно активна.
Серная кислота очень гигроскопична, она отбирает у многих веществ даже химически связанную воду, в результате чего органические вещества обугливаются.
Серную кислоту можно разбавлять водой в любом соотношении, при этом она тонкой струей наливается в воду, но ни в коем случае не наоборот, так как при разбавлении выделяется такое количество тепла, что капли воды вскипают и разбрызгиваются вместе с частицами кислоты.
Металлы растворяются в серной кислоте согласно следующей реакции:
Zn + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + Н 2
Даже такие металлы, которые являются электрохимически благородными, могут, как и в случае с азотной кислотой, за счет предшествующего окисления растворяться в серной кислоте. Рассмотрим пример с медью:
Cu + H 2 SO 4 → CuO + S0 2 + Н 2 O
Это возможно потому, что серная кислота окисляет металл и становится сернистой кислотой, которая тут же распадается на двуокись серы и воду.
Затем окись меди растворяется в серной кислоте, точно также как в травильном растворе растворяется темный налет окиси меди, образовавшийся при отжиге:
CuO + H 2 S0 4 → CuS0 4 + Н 2 0.
Суммарная реакция имеет следующий вид:
Cu + 2H 2 SO 4 → CuS0 4 +S0 2 +2H 2 0.
Красная закись меди сначала превращается в серной кислоте в окись меди, а затем растворяется подобно окиси меди:
Cu + H 2 SO 4 →2CuO+SO 2 +H 2 O
Образование окислов металлов возможно только в концентрированной кислоте. Например, холодная, разбавленная до концентрации менее 20% серная кислота растворяет только самые неблагородные металлы, такие как железо, цинк, алюминий, в то время как, к примеру, медь и серебро не вступают в реакцию. Это обстоятельство используется, когда необходимо выполнить гибку трубки из благородного металла с помощью оправки из одного из этих неблагородных металлов и затем удалить ее вытравливанием.
Ювелиры используют серную кислоту для травления, при определении пробы, в качестве добавки для желтой протравы, для растворения различных металлов и при кислотном меднении.
